剪切增稠與電解復合高效拋光方法基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著難加工金屬材料快速發(fā)展及其表面質(zhì)量要求日益提高，如何高效拋光難加工金屬材料已成為超精密加工技術(shù)研究熱點之一。本文在剪切增稠拋光(STP)加工方法基礎(chǔ)上結(jié)合電化學加工原理提出剪切增稠與電解復合拋光(Electrolysis compounded shear-thickening polishing，ESTP)方法，實現(xiàn)了難加工金屬材料高效、高質(zhì)量、低成本的加工。本文對剪切增稠與電解復合拋光方法的主要研究內(nèi)容如下:
　　闡述EST

2、P原理及其加工特性，并分析了影響ESTP加工的主要參數(shù);建立ESTP實驗平臺，開發(fā)多軸聯(lián)動機構(gòu)和脈沖電解電源等關(guān)鍵裝置，工件驅(qū)動主軸最高轉(zhuǎn)速3000rpm，拋光槽最高速度400rpm;脈沖電解電源電源頻率范圍0-250KHz，占空比0-100％,單極性方波;脈沖電壓0-150V，脈沖電流0-20A，功率輸出峰值500W。
　　研制剪切增稠與電解復合拋光液及其制備方法。確定電解基液成分為水∶磷酸∶硫酸∶丙三醇約為5∶3∶1∶1，粘度

3、為0.004～0.007Pa.s。以表面粗糙度Rz變化大小來評價電解液特性時，電流密度影響最為顯著，電源占空比次之，電源頻率影響最小;篩選以多羥基高聚物為分散相，去離子水與電解基液混合物為溶劑添加磨粒后制備拋光液;使用旋轉(zhuǎn)流變儀測試磨粒種類、粒徑、濃度等參數(shù)對拋光液流變特性的影響，分散相粒子質(zhì)量分數(shù)為50％、粒徑5-15μm時拋光液的剪切增稠特性好，含有Al2O3磨粒拋光液所受剪切速率從30s-1增加到1000s-1時，粘度增加近100

4、倍。
　　推導ESTP拋光過程中的摩擦阻力和壓強阻力公式，建立了工件表面作用力計算模型，結(jié)合電化學拋光經(jīng)驗模型建立ESTP材料去除模型;探討了ESTP的電解氧化和剪切增稠去除過程的協(xié)同機理，確定了電流密度與拋光轉(zhuǎn)速之間的匹配關(guān)系，當I=1.5A時，拋光槽轉(zhuǎn)速達到100rpm，電解氧化生成鈍化層速度與剪切增稠拋光去除鈍化層的速度相當，而當I為2.5A、3.5A時，匹配轉(zhuǎn)速分別為90rpm、80rpm。
　　通過單因素實驗分析了