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電解加工螺旋內(nèi)部渦流器（紊流器） 王名喚和彭偉和姚春燕和張喬芳 接收2009年6月28日/接受:11月20到2009年倫敦斯普林格出版社,2009年 摘要電解加工(ECM)是很有希望的來加工復(fù)雜的表面由于沒有的優(yōu)點(diǎn)刀具的磨損,強(qiáng)調(diào)自由和良好的加工精度。在這個(gè)研究中,內(nèi)部的螺旋形加工方法的肋板ECM算法。首先,ECM試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)達(dá),由電解質(zhì)供應(yīng)模塊,電源設(shè)備,工件-支撐裝置。然后,形狀的陰極被用來處理螺旋-紊流器建立孔系統(tǒng)。成型的陰極也準(zhǔn)備好了通過紫外線- 固化螺旋面具方法考慮預(yù)期的螺旋紊流器的工件。此外,參數(shù)加工精度影響的形狀重復(fù)和加工效率進(jìn)行了分析和討論,特別是電壓和電解質(zhì)濃度有處理后的主要影響因素結(jié)果。 關(guān)鍵詞電解加工。螺旋內(nèi)部紊流器形狀電極。螺旋根肋板 m .王明歡:彭偉:姚春燕:張喬芳 大學(xué)機(jī)電工程, 浙江理工大學(xué), 310014,杭州, 浙江,中央人民出版社。 minghuanwang@hotmail.com電子郵件: w·pengwei@zjut.edu.cn電子郵件: ycy@zjut.edu.cn電子郵件: zg0609@zjut.edu.cn電子郵件: Published online :13 December 2009 12月13在線發(fā)表,到2009年 1介紹 工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)追求效率高,越來越多的熱生產(chǎn)的[1]的設(shè)備如氣渦輪葉片,緊湊的熱量燃料的加工設(shè)備,先進(jìn)的氣冷堆元素,電子冷卻裝置等。因此,一生的設(shè)備減少顯著。為了克服這一問題,符合現(xiàn)代工業(yè)的需要有效的冷卻方式進(jìn)行了研究。冷卻方法介紹給提高一生的熱設(shè)備包括涂層[2]的基礎(chǔ)上,內(nèi)部冷卻[3,4]和影片冷卻[5]。使用的涂布方式、設(shè)備能從它的環(huán)境保護(hù)。在氣膜冷卻、冷卻通?？諝庾⑷牖蜓刂鵁岜砻嫘纬梢粋€(gè)表面保溫層保護(hù)免受過熱內(nèi)部冷卻包括強(qiáng)制對(duì)流在通過葉片蛇形流量通道。動(dòng)蕩利用各種所能得到的肋板和這加強(qiáng)了傳熱通道。有各種形狀肋板,如長(zhǎng)方形管不同傾斜[6、7],螺旋根肋板[8],[9]舉或錐孔壁內(nèi)在。 這些肋板的準(zhǔn)備工作中的應(yīng)用來說,都至關(guān)重要工廠。機(jī)械方法和非傳統(tǒng)的方法[13]了。球旋轉(zhuǎn)-成型方法[10]可以過程內(nèi)凹槽管大直徑和薄墻。激光法能加工表面紋理當(dāng)鉆孔直徑大于5毫米由于設(shè)備[11]。電解加工使用(ECM),由詹恩[12]Noot[13]形成神秘的洞,是因?yàn)椴牧峡蔀楸浑娊狻?也沒有刀具的磨損,沒有熱能傷害的工件。 此外,復(fù)雜加工型材可輕易被使用的形狀電極在ECM。不過,正因?yàn)榘l(fā)生了亞洲的體積和形狀陰極的,只有紊流的根肋板,在環(huán)形孔超過2.5毫米直徑可以編造的。 在這基礎(chǔ)上,本文提出了內(nèi)部冷卻方法和螺旋的肋骨介紹了孔壁的采用和誤差修正方法機(jī)器的螺旋冷卻管采用形狀的工具電極。首先,洞口制造光墻電線電-腐蝕去除加工方法。然后,螺旋紊流的孔壁表現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上,在此基礎(chǔ)上,采用電解的形狀為陰極工具電極。 2試驗(yàn)系統(tǒng)的螺旋形加工內(nèi)部冷卻的ECM 圖一顯示了實(shí)驗(yàn)的主要成分系統(tǒng),包括電解質(zhì)、電力供應(yīng)模塊供應(yīng)單位,工件-支撐裝置。電解液提供供應(yīng)模塊在給定的電解質(zhì)溶液流量、壓力、溫度。電解質(zhì)設(shè)施過濾、溫度控制、和污泥的去除包括在內(nèi)。電源設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)器電流不斷的直流電壓。工件-支撐裝置修復(fù)工件和形式和陽極之間的差距陰極。鈉硝酸鹽的硝態(tài)氮(NaNO3)是選中的電解液。選擇與流量計(jì)計(jì)量器具的壓力測(cè)量液壓壓力、流量等的壓力、流量可以調(diào)節(jié)閥門。這電解質(zhì)溫度保持在大約30°C。 3陰極準(zhǔn)備螺旋冷卻管在ECM 在ECM,設(shè)計(jì)適合的工具,一個(gè)愿望的工件形狀是很重要的,因?yàn)榧庸すぜ螤钔ǔＨQ于陰極的身材。在這篇文章中,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)螺旋冷卻管壁、螺旋-成型工具電極必須做好準(zhǔn)備。圖二顯示示意圖陰極的準(zhǔn)備。首先,一個(gè)直接的金屬絲絕緣涂覆冰雪覆蓋之前就已安裝機(jī)械手的。然后,紫外線是專注于集中目標(biāo),通過電腦標(biāo)記問題與一個(gè)孔徑。絕緣涂覆暴露在外的紫外線光可能是凝固。這樣,絕緣涂料模式固化成一種欲望使用電腦標(biāo)記和運(yùn)動(dòng)的金屬電線。在那之后,未加工過的用丙酮處理。然后形狀電極與螺旋對(duì)她們的一種侮辱涂于金屬皮膚可以獲得(圖3)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆糯髨D,可以看出接觸邊緣和侮辱涂層金屬絲抓得更緊了。有必要說直徑的準(zhǔn)備螺旋陰極D1和大小螺距P考慮到直徑變化光滑的洞制造的進(jìn)步和必要的內(nèi)螺旋骨刺。因此,最初的距離陰極和陽極之間不了決定eD2 _ dT=2 e1T由何處、D2、d是光滑的直徑孔金屬絲,分別。 4電解加工螺旋冷卻管和討論 在螺旋狀的制備、電化學(xué)陰極加工冷卻管的螺旋執(zhí)行消解過程,通過控制的工件(陽極)與工具(陰極)在一個(gè)電解槽的期間電解過程。由于受侮辱的一部分陰極表面,電場(chǎng)僅僅存在于人的曝光 部分。然后材料對(duì)工件電源部分附近與其他部分溶解仍然(見圖4)。而加工時(shí)間的推移,螺旋狀而形成造成孔壁光滑,螺旋冷卻槽是捏造的。 在實(shí)驗(yàn),一些參數(shù)應(yīng)該的計(jì)算確定包括電解質(zhì)速度和壓力、電壓、電解質(zhì)濃度等。 4.1決心電解液的物質(zhì)速度 在ECM,電解液流電極之間的間距必須保持在一定的速度為了加強(qiáng)傳質(zhì)和消除污泥、熱、和天然氣泡沫產(chǎn)生的差距。在典型的制造、國(guó)家速度必須狂暴的。根據(jù)雷諾茲規(guī)則,速度可以方程計(jì)算Re =uDh /v 即為雷諾數(shù)在哪里,你的速度是打擊電解質(zhì)、液壓直徑、ν是黏性系數(shù)電解液的物質(zhì),其值是20°C的溫度。眾所周知,當(dāng)湍流流動(dòng)的狀態(tài)是比2300大。 所以最低速度umin電解液的物質(zhì)可以計(jì)算出umin > 2300v/D n估計(jì),從Dh可以估計(jì)Dh =D-d。 根據(jù)3Eqs和4Eqs,最低速度umin應(yīng)該如下 umin > 7:8m m/ s 考慮增加的電解質(zhì)溫度在實(shí)驗(yàn),最低速度給出電解質(zhì)的在哪里,我是電流密度、ρ是κ0電解質(zhì)、密度的電解質(zhì)電導(dǎo)率的,C是溫度系數(shù)、ΔTe是溫度升高,年限的管道。 考慮Eqs。5、6電解質(zhì)、臨界速度實(shí)驗(yàn)采用的有待u _ maxfumin; u0g 4.2決心電解液的物質(zhì)的壓力 電解液壓力是另一個(gè)重要的參數(shù)ECM. 某些電解液壓力所能提供的運(yùn)動(dòng)解決途徑和沖的產(chǎn)品加工的差距。也可能受到的壓力摩擦的管道、粘度電解液等。為了供應(yīng)足夠的壓力實(shí)驗(yàn)期間入口壓力電解液的物質(zhì)應(yīng)該是確定的P0 _ Pu t Pe t Pv 摘要聚氨酯是在哪里,液動(dòng)壓、Pe壓力出口和極限Pv壓力損失,因?yàn)檎承阅Σ? 此外,根據(jù)情節(jié)為極化鐵,電壓應(yīng)大于5條電解質(zhì)濃度可控制從100 g/l 300 g/l考慮到加工效率及加工精度。 上述討論的基礎(chǔ)上,這個(gè)范圍變參數(shù)被顯示在實(shí)驗(yàn)中使用表1。 表1參數(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn) 速度的入口 電解質(zhì) 電壓(V) 濃度 電解質(zhì)的 壓力 電解質(zhì)的 (m × s?1) inlet (MPa) (g/L) 10–25 0.1–0.5 5–12 100–300 4.3實(shí)驗(yàn)和討論電子戰(zhàn)的螺旋形內(nèi)部紊流器 加工精度高身材復(fù)制和高預(yù)計(jì)ECM,效率會(huì)受電壓、電解質(zhì)濃度和速度,等等。在電解加工螺旋冷卻管壁、加工精度的加工可以通過引入工件寬度凹槽侵蝕的工件。更大的凹槽寬度為低的加工精度越高.這效率溶解的資料可以描述去除速率的工件。在ECM,應(yīng)用的電壓和電解質(zhì)濃度分布的影響最終影響電流密度的準(zhǔn)確性和效率。電解質(zhì)流速和壓力的影響來擦除的產(chǎn)品。在這里等參數(shù),電解質(zhì)速度和加工電壓進(jìn)行了分析和討論。 考慮到電壓、電解質(zhì)濃度的關(guān)系,速度形成的主要參數(shù)的內(nèi)部螺旋風(fēng)管,的去除率資料需要討論 在這，η是當(dāng)前效益,ω是化學(xué)等效的容積，I是電流密度 電流密度至關(guān)重要的侵蝕的物質(zhì)和它改善了增加的電壓電解液密度。陽極極化的基礎(chǔ)上電解質(zhì)和電壓曲線[14],當(dāng)前的密度是明顯增加電壓的增加電解液濃度。因此,電壓起著重要的角色,材料去除的。然而,洗掉電極上的積屑是關(guān)鍵,速度電解液的物質(zhì)都必須予以考慮。此外,應(yīng)用的電壓調(diào)整,是再容易不過了電解質(zhì)濃度的真正的實(shí)驗(yàn)。 加工精度的復(fù)制、形狀取決于之間的差距,陽極和陰極 圖5變化的去除率凹寬度和與電壓 圖6變化的去除率凹槽寬度和的調(diào)查電解質(zhì)濃度 在螺旋內(nèi)部螺旋的加工陰極不調(diào),所以變量的差距有可能被[14] 在這里, Δb是最初的電極間距, κ是導(dǎo)電性能。 根據(jù)等式10,更好的復(fù)制精度可狹窄的情況下獲得初始縫隙、低電壓、電解質(zhì)濃度。 測(cè)量實(shí)驗(yàn)值五次在五點(diǎn)鐘不同的位置同樣的加工參數(shù)。這標(biāo)明值范圍的數(shù)量和錯(cuò)誤被計(jì)算。 4.3.1電壓對(duì)加工精度效率的影響 圖5給出了寬度變化的凹槽材料去除率的變化的電壓。這不同的數(shù)值為不同的位置沿著軸為5%在同一加工參數(shù)。作為電壓增加,其寬度凹槽反而變大加強(qiáng)的電場(chǎng)。根據(jù)這個(gè)理論的電器、電壓的增加,該材料是a小遠(yuǎn)從陰極,然后被腐蝕定位日益惡化從而增強(qiáng)了凹的寬度。最后,加工精度越高更糟。此外,材料去除率提高電壓的提高的基礎(chǔ)上,法拉第法則?？梢垣@得更高的效率在更高的電壓。 圖7螺旋風(fēng)管冷卻通道時(shí)處理 所以,考慮到高的效率和準(zhǔn)確度,適當(dāng)?shù)碾妷簯?yīng)選擇。 4.3.2電解質(zhì)濃度對(duì)影響加工精度和效率 圖6說明了價(jià)值觀的凹槽寬度和去除速率不同材料電解質(zhì)濃度?？梢钥闯鲋档恼`差在7%相同的情況參數(shù)。它也表示寬的凹槽變得更廣和了去除速率增加材料的增加電解液的物質(zhì)的濃度。在高電解質(zhì)濃度,有更多的離子反應(yīng)的物質(zhì),電場(chǎng)提高電路。因此,工件材料可以拆卸最后,加工精度的工件變得更糟。圖6也表明凹槽寬度的增加大比,低濃度高濃度噴施株移除率的增大而物質(zhì)差不多線性增加的電解質(zhì)濃度。根據(jù)當(dāng)前的曲線電解液的物質(zhì)電流效率變化速率較大在低濃度比高濃度噴施株。很明顯讓更多的材料可以的增加將其切除電解質(zhì)只是因?yàn)樵黾拥钠骄诫娏髟陔娐贰? 圖7顯示螺旋的樣品,內(nèi)部的肋骨8 V 150 g/l NaNO3,0.2 Mpa,15米/秒電解質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度及10分鐘加工時(shí)間。螺旋狀切斷電化學(xué)腐蝕孔”是由電線加工(隅角加工)測(cè)量尺寸螺旋根肋板。我們可以看出螺旋的肋板孔壁是清楚的。高度的尺寸的0.32-0.35毫米和寬度為1.40-1.53 mm的肋板。平均偏差為< 8.5%。加工精度的形狀重復(fù)是0.07-0.1毫米。預(yù)計(jì)精度更高脈沖電源進(jìn)行。 5結(jié)論 本研究的螺旋形、電解加工內(nèi)部螺旋方法。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),構(gòu)造進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 一些結(jié)論來自研究如下: 1。一個(gè)任意形狀的電極可以準(zhǔn)備的治療方法和被用于在陰極電化學(xué)加工的內(nèi)部螺旋散熱孔 2。電解液速度至關(guān)重要的洗的被解散的產(chǎn)品在電極間距。 3。增加的加工電壓和電解液濃度、加工精度的形狀重復(fù)效率降低,提高。 4。為了更好的加工精度,狹窄的初始縫隙、低電壓、電解質(zhì)濃度均可以采用。 確認(rèn)在此感謝全國(guó)水平中國(guó)自然科學(xué)支持。浙江省教育廳中國(guó)金融中心由格蘭特給予的支持。 參考文獻(xiàn)