針對在回轉(zhuǎn)體零件表面加工微織構(gòu)的難題,文中建立了回轉(zhuǎn)體表面微細(xì)電解加工的多物理場耦合數(shù)學(xué)模型,利用COMSOL Multiphysics軟件進(jìn)行了仿真求解。設(shè)計了掩膜電解加工專用夾具和電解液系統(tǒng),優(yōu)化了電解液的流道結(jié)構(gòu),在較低加工電壓和較短加工時間的條件下,開展了工藝試驗。通過對比分析微坑深度的仿真值和測量值,驗證了加工過程多物理場耦合仿真模型的準(zhǔn)確性,得到了形狀精度高、均勻排布的直徑為φ200μm的微坑陣列,為在回轉(zhuǎn)體表面加工微織構(gòu)提供了一種合理有效的方法。

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【部分圖文】：

圖1 加工過程原理示意圖

基于掩膜的回轉(zhuǎn)體表面微細(xì)電解加工過程原理如圖1所示。工件表面涂覆感光藍(lán)油，顯影后由專用夾具固定，按一定路徑噴射電解液，配合高速旋轉(zhuǎn)的黃銅套筒，使電解液充分分布在陰、陽極之間的加工間隙內(nèi)，電流集中到未被感光藍(lán)油保護(hù)的加工區(qū)域，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而腐蝕、去除陽極材料。根據(jù)上述加工過程....

圖2 加工過程的仿真幾何模型

根據(jù)上述加工過程原理，建立單個微坑電解加工過程的幾何模型，提取仿真區(qū)域如圖2所示。其中，Ω區(qū)域內(nèi)充滿電解液，1,2,4,5為感光藍(lán)膜邊界，6和8分別為電解液入口和出口，7為工件陰極邊界，3為工件陽極邊界，需要精確仿真計算，以反映微坑型面輪廓曲線的變化。1.2電場模型

圖3 加工電壓12 V時不同加工時間下電勢分布圖

以加工電壓12V為例，不同加工時間下的電勢分布圖如圖3所示。由圖3可知，在電解加工過程中，工具陰極和工件陽極之間的加工間隙內(nèi)存在明顯的電場變化，電勢差接近12V，在未被感光藍(lán)油覆蓋的區(qū)域存在著明顯的蝕刻現(xiàn)象。

圖4 加工電壓12 V時不同加工時間下微坑形貌輪廓曲線

根據(jù)加工過程模型求解所得的單個微坑輪廓曲線如圖4所示。由圖4可知，在加工電壓不變的情況下，隨著加工時間的不斷增大，陽極工件表面材料的電化學(xué)腐蝕時間增長，微坑深度不斷增加；由于相同電壓下加工時間的增大對于仿真模型中電絕緣區(qū)域影響較小，所以微坑直徑變化不明顯。

本文編號：4030003