论文部分内容阅读
钛合金因其良好的综合性能,被广泛应用于航空、汽车、化工等领域,然而其也存在高硬度和高粘塑性的特点,因此通过传统的机械切削加工难以取得较好的效果,尤其是复杂三维结构的加工。采用电化学加工的方法是一种解决上述问题的较佳的思路。电解加工具有较高的加工效率,但是其存在加工稳定性差,加工精度欠佳的缺点,而约束刻蚀层加工技术能够实现高精度的三维微结构加工,本文提出将两种加工方式完美融合,形成一种新型的复合加工方式,即“电解—约束刻蚀”复合电化学加工技术,以期实现效率高、精度好和表面质量佳的加工。论文论述了几种典型的复合电解加工技术和电化学微细加工技术的现状和发展趋势,着重分析和探讨了电解加工和约束刻蚀剂层技术的原理及特点,总结了两种加工方式的优缺点,确定了复合的必要性和可行性;通过化学和电化学实验,如失重法、塔菲尔曲线、循环伏安曲线等,初步确定了适合钛合金TC18的约束刻蚀电解液体系。论文所设计的复合方式为:通过双刀双掷开关控制极性转换,电解加工和约束刻蚀加工交替进行(本文中设计在阳极产生刻蚀剂)。在电解加工周期,模板电极为阴极,被加工件为阳极,工件发生阳极溶解反应;在约束刻蚀周期,被加工件处于开路状态(外接一个承接电极做阴极),模板电极为阳极,发生刻蚀反应。论文通过单因素和正交试验对钛合金TC18的复合加工电解液进行筛选和优化,最终确定了一种既适合电解加工,又适合约束刻蚀加工的复合电解液体系:25g/L NaBr+15g/L NaNO3+20g/L NaNO2+7g/L NaF+10g/L Na OH+10g/L柠檬酸钠+0.2g/L十六烷基三甲基溴化铵;通过对其加工参数的研究与分析,选定了脉冲电源作为加工电源,并当电压为6 V,频率为320 Hz,占空比为1:16,电解液循环水泵转速(控制电解液流量)120 r/min时,在钛合金TC18试样上加工出释放精度为68μm,表面粗糙度为0.72μm的与模板互补的半球面。论文的研究表明,“电解—约束刻蚀”复合加工在三维复杂结构方面,呈现出较强的优势,但是离目前约束刻蚀层技术在微加工领域所达到的加工精度还有很大差距,相信经过后续的不断研究与完善,该加工技术会获得成功的工业应用。