氣中微細電火花沉積關鍵技術研究.pdf

1、在微納米加工領域，目前人們已經普遍認可了兩種材料加工方式，即“自上而下”的減材加工方式和“自下而上”的增材加工方式。如果能在同一加工系統(tǒng)中，通過簡單地改變控制策略即可實現(xiàn)減材與增材可逆加工，則無疑對豐富材料加工技術的內涵和提供新的加工手段具有十分重要的意義。沒有宏觀作用力、具有以柔克剛特性的電火花加工技術是解決復雜零部件和難加工材料制造難題的有效方法之一。而本文提出的微細電火花沉積技術不僅可以對有缺陷的零件進行生長或修正加工，還可以加工

2、出具有凹面特征和凸面特征的三維微細結構。
　　微細電火花沉積技術是在電火花常規(guī)加工基本原理之上發(fā)展起來的。因此本文先對微細電火花沉積的基本原理進行分析，預測了其實現(xiàn)條件，然后通過選取合適的熱源模型、熱邊界條件和放電通道半徑等，建立了氣中微細電火花沉積的熱傳導模型。利用Ansys有限元分析方法，對單脈沖條件下的工具電極和工件的瞬態(tài)溫度場進行數(shù)值模擬，并預測了適合氣中微細電火花沉積的工藝參數(shù)的選擇范圍。
　　在普通電火花成形加工

3、機床 DP30上，采用45鋼、鎢和黃銅作為工具電極，在空氣介質中可以實現(xiàn)微細電火花沉積加工，再通過僅僅改變電極和工件的極性就可以對生成的沉積材料進行有選擇性的去除加工，進而實現(xiàn)材料的可逆加工。通過大量實驗對此進行了系統(tǒng)研究，得出各工藝參數(shù)的影響規(guī)律。另外，為了探索微細電火花沉積的內在本質，還在克服重力、氬氣介質和磁場中進行了沉積實驗研究。
　　為了進一步構造二維和三維的微細結構，本文提出了兩種沉積策略：單圓柱連續(xù)沉積策略和分層掃描

4、式沉積策略。通過對電極的路徑規(guī)劃，實現(xiàn)了HIT字符型陣列、往復直線、圓弧、四邊形等形狀的沉積。并發(fā)現(xiàn)在特定參數(shù)下用黃銅電極可以沉積出微三維螺旋結構，這種微三維結構是在沒有使用X、Y軸和數(shù)控功能，而僅僅是Z軸進給的條件下得到的。通過實驗總結了微螺旋沉積的工藝規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在克服重力、電極和工件呈任意角度下均可以穩(wěn)定沉積。
　　對微細電火花沉積得到的材料進行了性能檢測，檢測表明沉積材料的成分取決于工具電極材料，并呈明顯的分層結構，與基體結