薄壁凹凸結(jié)構(gòu)電鑄成形基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著航空領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，航空產(chǎn)品不斷地趨于薄壁化、整體化、復(fù)雜化。薄壁零件以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空產(chǎn)品中。薄壁零件在傳統(tǒng)加工中，難以保證尺寸精度、形狀精度等設(shè)計(jì)要求。而電鑄技術(shù)作為一種增材特種加工技術(shù)，在薄壁零件方面具有特有的優(yōu)點(diǎn)，能夠避免傳統(tǒng)加工的問題。因此，本文針對薄壁凹凸結(jié)構(gòu)零件開展了電鑄成形基礎(chǔ)試驗(yàn)研究。
　　對于凹形結(jié)構(gòu)和凸形結(jié)構(gòu)電鑄陽極設(shè)計(jì)，本文提出了一種 ANSYS陽極優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。在 ANS

2、YS陽極優(yōu)化設(shè)計(jì)中，陰陽極間距為小間隙，陽極上的控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)對應(yīng)陰極節(jié)點(diǎn)的電場強(qiáng)度進(jìn)行距離調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對陰極表面電場分布均勻性的控制，這種方法能夠有效地改善陰極表面電場分布的均勻性。并且在電鑄均勻性試驗(yàn)中，其電鑄件厚度均勻性與優(yōu)化仿真得到的均勻性分布較為一致，由此驗(yàn)證了該陽極優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　對于薄壁凹凸結(jié)構(gòu)電鑄陽極設(shè)計(jì)，本文采用不溶性組合陽極的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。將優(yōu)化后的凹形和凸形結(jié)構(gòu)電鑄陽極輪廓進(jìn)行組合，形成優(yōu)化后的組合陽

3、極輪廓。采用不溶性組合陽極的方案，能夠使得陰極表面電場強(qiáng)度分布均勻性得到提高，陰極表面電場強(qiáng)度最大值與最小值由初始的3.04降低到1.20。
　　對于薄壁凹凸結(jié)構(gòu)電鑄成形試驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)了一套完整的試驗(yàn)系統(tǒng)裝置。采用鏤空式不溶性組合陽極，在陰陽極小間隙間距下，結(jié)合陰極微幅平動方式，進(jìn)行電鑄均勻性試驗(yàn)。通過優(yōu)化前陽極與優(yōu)化后陽極的對比試驗(yàn)，得出不溶性組合陽極設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　在薄壁凹凸結(jié)構(gòu)電鑄成形試驗(yàn)中，對于電鑄溶液中鎳離

4、子濃度降低的問題，本文設(shè)計(jì)了一種利用離子膜電解槽補(bǔ)充鎳離子的試驗(yàn)裝置。首先，利用離子膜電解槽進(jìn)行了電解鎳的基礎(chǔ)試驗(yàn)，探討了電流密度對電解槽陽極鎳溶解質(zhì)量和電解槽陽極電流效率的影響、陰陽極間距的影響以及電解鎳穩(wěn)定性的影響因素。然后，將離子膜電解槽結(jié)合電鑄槽，形成了一套鎳離子補(bǔ)充裝置，并進(jìn)行了電鑄鎳的基礎(chǔ)試驗(yàn)。通過對電解槽陽極鎳溶解質(zhì)量與電鑄槽陰極鎳沉積質(zhì)量的比較，來研究電鑄溶液中鎳離子濃度的變化。研究結(jié)果表明：維持電鑄槽中鎳離子濃度動態(tài)平