氣泡對電解加工過程影響的仿真模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、電解加工是利用陽極電化學(xué)溶解原理對金屬材料進(jìn)行蝕除，將零件加工成形的技術(shù)。加工過程受到電場、流場、電化學(xué)溶解、溫度等多種因素的綜合影響，對其建立起準(zhǔn)確的理論模型存在較大困難，關(guān)于電解加工過程的仿真模擬得到了廣泛應(yīng)用，為預(yù)測加工過程以及工藝的改進(jìn)發(fā)揮了重要作用。
　　電解加工進(jìn)行時(shí)，陰極發(fā)生析氫反應(yīng)，電解液中存在的大量氣泡影響電場的分布，造成電極表面電流密度分布不均，從而影響陽極材料的蝕除速率，尤其是在靜液狀態(tài)下進(jìn)行的微細(xì)電解加工，

2、加工間隙內(nèi)氣泡不易排出，其影響不容忽視。然而，電解加工中氣泡的直徑平均僅有25μm左右，氣泡位于加工間隙內(nèi)則更加難以監(jiān)測，通過實(shí)驗(yàn)的手段研究氣泡影響的難度很大。本文主要借助仿真的方法研究氣泡對電解加工過程的影響。
　　(1)總結(jié)了氣泡的生長過程規(guī)律。氫氣分子的產(chǎn)生速度由陰極表面電流密度決定，氣泡的長大速率依賴于氫氣分子在電解液中的濃度，在氣泡長大的過程中始終伴隨著擴(kuò)散傳質(zhì)、對流傳質(zhì)、相間傳質(zhì)現(xiàn)象，相間傳質(zhì)的速率由傳質(zhì)系數(shù)決定。

3、r>　　(2)進(jìn)行了氣泡觀測實(shí)驗(yàn)。采用高速攝影儀拍攝了不同電流大小作用下陰極表面氫氣泡的形成及運(yùn)動過程，運(yùn)用圖像處理的方法提取出有效的氣泡特征，進(jìn)而對所拍攝到的圖像進(jìn)行氣泡數(shù)量的統(tǒng)計(jì)及氣泡直徑的計(jì)算，結(jié)果表明電流大小是影響氣泡大小的重要因素。
　　(3)建立了針對氣泡的仿真模型。采用組分輸運(yùn)模型模擬氫氣分子的擴(kuò)散，VOF模型追蹤氣液界面的運(yùn)動。根據(jù)拍攝到的氣泡圖像，研究了單個(gè)以及多個(gè)氣泡對陽極表面電流密度的影響，結(jié)果表明氣泡與陽極