電解加工
關(guān)注創(chuàng)建者：C乘風(fēng)破浪 創(chuàng)建時(shí)間：2022-05-22
電解加工的實(shí)例教程
試驗(yàn)結(jié)果
（1）通過(guò)掩膜電解加工過(guò)程對(duì)微柱陣列尺寸影響的有限元仿真，發(fā)現(xiàn)直流電源加工時(shí)存在側(cè)壁腐蝕，掩膜電解加工最終將得到具有一定錐度的微柱陣列，并據(jù)此確定了微柱陣列柱頂直徑d和柱高度h為衡量陣列結(jié)構(gòu)尺寸的基本參數(shù)，結(jié)合對(duì)電解液電流效率特性的研究，擬合出了加工電流密度在3~7 A/cm2范圍內(nèi)時(shí)，微柱陣列直徑d和高度h與電解加工電流密度I和加工時(shí)間t的代數(shù)關(guān)系，為微柱陣列尺寸的調(diào)控提供了依據(jù)。
（2）采用BP212-37S紫外正性光刻膠、菲林膠片掩膜板和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的NaNO3電解液進(jìn)行掩膜電解加工試驗(yàn)，證明了仿真結(jié)果與實(shí)際形貌只在場(chǎng)強(qiáng)分布較弱的柱結(jié)構(gòu)側(cè)壁略有差異，仿真對(duì)關(guān)鍵尺寸參數(shù)d與h的預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確。
（3）采用氟硅烷乙醇溶液對(duì)獲得的微柱陣列進(jìn)行低表面能修飾，獲得了接觸角超過(guò)150°的超疏水表面。
（4）根據(jù)Cassie-Baxter理論模型，發(fā)現(xiàn)掩膜電解加工構(gòu)建的超疏水微柱陣列的接觸角與Cassie-Baxter理論接觸角基本一致，并依靠這一關(guān)系，通過(guò)改變掩膜尺寸和電解加工參數(shù)可得到結(jié)構(gòu)尺寸與接觸角皆可控的超疏水微柱陣列。
圖1 掩膜電解加工技術(shù)在鋁金屬基體上加工超疏水微柱陣列的有限元仿真過(guò)程
圖2 掩膜電解加工技術(shù)構(gòu)建的鋁基體超疏水微柱陣列
結(jié)論
本文針對(duì)現(xiàn)有方法難以在金屬基體上構(gòu)建超疏水微柱陣列，提出采用掩膜電解加工技術(shù)加工鋁基體超疏水微柱陣列，并通過(guò)仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究得出了電解加工參數(shù)對(duì)微柱陣列尺寸及潤(rùn)濕性的影響規(guī)律，建立了微柱陣列尺寸及潤(rùn)濕性的調(diào)控方法。
展開(kāi) 電解加工數(shù)值仿真 ￥800
<p> 電解加工是利用金屬在電解液中受到電化學(xué)腐蝕，更確切地叫作電化學(xué)陽(yáng)極溶解，使工件加工成形，電解加工在加工時(shí)工件接直流電源的陽(yáng)極，工具接上電源的陰極，工具向工件緩慢的進(jìn)給，使兩極之間保持較小的間隙，一般只有1mm以下，這時(shí)陽(yáng)極工件的金屬被電解腐蝕，腐蝕產(chǎn)物隨后會(huì)由高速的和有一定壓力的電解液帶走。</p><p> 本案例建立了一二維電解加工模型，齒輪是電解陰極，齒輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓型部分會(huì)被蝕除變形，仿真結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202302/890a03d9b8f746178101e59db358e8e9.gif" alt="m1.gif"></p><p>感興趣的朋友可以下載模型源文件， 歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開(kāi) 電解加工數(shù)值仿真 ￥1000
<p>本案例基于COMSOL軟件，模擬了微坑電解加工的過(guò)程，仿真計(jì)算分析了不同參數(shù)（不同進(jìn)給速度、加工電壓、初始半徑）下的輪廓變化，仿真結(jié)果如圖所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/51b2f55bdd5c4afa91045b6be16b3926.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/1f32c9f63b6742158a113831f81e8e50.png" alt="1.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/755c0b85d5104f728246dc5cfbcf02ad.png" alt="2.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/a322b04c997e460aa08c3fb867a38d38.png" alt="3.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖 1 數(shù)值仿真結(jié)果</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開(kāi) 基于comsol的電解加工微柱
分析加工過(guò)程的電位、溫度、氣泡。
涂層材料去除率正交優(yōu)化主效應(yīng)圖
總體上，新一代水助激光加工技術(shù)較好地解決了高能量激光可靠耦合的問(wèn)題，擴(kuò)展了耦合功率范圍，將水助激光的加工能力進(jìn)一步提升，同時(shí)較好解決了電加工和飛秒激光加工在單晶金屬孔加工方面的熱影響問(wèn)題。
實(shí)現(xiàn)介入式激光加工的激光與電液束流復(fù)合加工技術(shù)
激光加工有很多優(yōu)點(diǎn)，包括材料適應(yīng)性廣、分辨率高、瞬時(shí)材料去除率高、能量精確可控等等，但精密打孔的加工深度長(zhǎng)期未能突破20mm，并且深孔加工時(shí)干式激光打孔的熱影響很難徹底根除。對(duì)此，由中科院寧波材料所團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了激光與管電極電解復(fù)合加工工藝(Laser-STEM)，實(shí)現(xiàn)了介入式激光加工。
圖9. 中科院寧波材料所團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的激光與管電極電解復(fù)合加工工藝(Laser-STEM)，實(shí)現(xiàn)了介入式激光加工
如圖9左圖所示，傳統(tǒng)是管電極電解復(fù)合加工使用中空管電極，靠電化學(xué)場(chǎng)去除材料。由于電極中心的電場(chǎng)偏弱，因此，中心材料去除偏慢，進(jìn)給速度稍快，就會(huì)導(dǎo)致中心突起，如果再快，就可能出現(xiàn)電路短路，破壞電極的完整性。電解加工一般可以忽略熱影響，這是激光加工所不具備的。但電解加工對(duì)非導(dǎo)電材料極難加工。
該團(tuán)隊(duì)將液核光纖技術(shù)引入STEM工藝中。當(dāng)中心的激光功率足夠強(qiáng)時(shí)，可以直接用激光快速去除中心材料，而激光深度方向去除材料的速度一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電解加工。如此，如果能夠?qū)⒁汉斯饫w普通使用的純凈水換為合適的電解質(zhì)，則可以既在中心使用激光加工，又可以用管電極同步進(jìn)行電解加工，消除激光加工的熱影響。更關(guān)鍵的是，電解加工可以很好地消除常規(guī)激光加工很難避免的大深度加工深度問(wèn)題。
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電解加工的最新內(nèi)容
基于comsol的電解加工微柱
分析加工過(guò)程的電位、溫度、氣泡。
電解加工一般可以忽略熱影響，這是激光加工所不具備的。但電解加工對(duì)非導(dǎo)電材料極難加工。
該團(tuán)隊(duì)將液核光纖技術(shù)引入STEM工藝中。當(dāng)中心的激光功率足夠強(qiáng)時(shí)，可以直接用激光快速去除中心材料，而激光深度方向去除材料的速度一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電解加工。如此，如果能夠?qū)⒁汉斯饫w普通使用的純凈水換為合適的電解質(zhì)，則可以既在中心使用激光加工，又可以用管電極同步進(jìn)行電解加工，消除激光加工的熱影響。
4、整個(gè)課程采用“理論+實(shí)操”的講授模式，通過(guò)多個(gè)模塊場(chǎng)景案例的應(yīng)用講解，了解借助 COMSOL在理想或多物理場(chǎng)環(huán)境下建模、分析、評(píng)估、預(yù)測(cè)燃料電池、鋰離子電池、鋰金屬電池、電解加工、電化學(xué)加工等行業(yè)中涉及器件的性能的方法，使設(shè)計(jì)滿足當(dāng)前和未來(lái)發(fā)展。
<p> 電解加工是利用金屬在電解液中受到電化學(xué)腐蝕，更確切地叫作電化學(xué)陽(yáng)極溶解，使工件加工成形，電解加工在加工時(shí)工件接直流電源的陽(yáng)極，工具接上電源的陰極，工具向工件緩慢的進(jìn)給，使兩極之間保持較小的間隙，一般只有1mm以下，這時(shí)陽(yáng)極工件的金屬被電解腐蝕，腐蝕產(chǎn)物隨后會(huì)由高速的和有一定壓力的電解液帶走。
(8) 電解去毛刺
利用電解作用去除金屬零件毛刺的一種電解加工方法。
簡(jiǎn)評(píng)：
電解液有一定腐蝕性，零件毛刺的附近也受到電解作用，表面會(huì)失去原有光澤，甚至影響尺寸精度，工件去毛刺后應(yīng)經(jīng)過(guò)清洗和防銹處理。
電解去毛刺適用于去除零件中隱蔽部位交叉孔或形狀復(fù)雜零件的毛刺，生產(chǎn)效率高，去毛刺時(shí)間一般只需幾秒至幾十秒。
適用于齒輪、連桿、閥體和曲軸油路孔口等去毛刺，以及尖角倒圓等。
<p>本案例基于COMSOL軟件，模擬了微坑電解加工的過(guò)程，仿真計(jì)算分析了不同參數(shù)（不同進(jìn)給速度、加工電壓、初始半徑）下的輪廓變化，仿真結(jié)果如圖所示。
8、電解去毛刺
利用電解作用去除金屬零件毛刺的一種電解加工方法。
簡(jiǎn)評(píng)：
電解液有一定腐蝕性，零件毛刺的附近也受到電解作用，表面會(huì)失去原有光澤，甚至影響尺寸精度，工件去毛刺后應(yīng)經(jīng)過(guò)清洗和防銹處理。
電解去毛刺適用于去除零件中隱蔽部位交叉孔或形狀復(fù)雜零件的毛刺，生產(chǎn)效率高，去毛刺時(shí)間一般只需幾秒至幾十秒。
固態(tài)電解質(zhì)分為無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE），通常基于陶瓷的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)（例如石榴石型Li7La3Zr2O12）具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，然而無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)易碎，界面接觸不良，而具有更大柔韌性的固態(tài)聚合物電解質(zhì)更容易加工，使其非常適合大規(guī)模制備。因此，使用具有可膨脹性、低成本和良好加工性能的固態(tài)聚合物電解質(zhì)已成為鋰金屬電池和可穿戴電子設(shè)備的有效方法。
超薄銅箔的價(jià)格要高于普通電解銅箔，在加工難度上也要更大一些。
2）主要原材料之二：基板板材
載板的基板類似于 PCB 的覆銅板，主要分為硬質(zhì)基板、柔性薄膜基板和共燒陶瓷基板三大種類，其中硬質(zhì)基板和柔性基板具備更大的發(fā)展空間，而共燒陶瓷基板發(fā)展趨于減緩。
型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和電解加工。將仿形銑加工與數(shù)控聯(lián)合應(yīng)用和在電火花加工中增加三向平動(dòng)頭裝置，都可提高型腔的加工質(zhì)量。電解加工中增加充氣電解可提高生產(chǎn)效率。
