1 南京航空航天大学 机电学院， 江苏南京2006
2 中航工业南京伺服控制系统有限公司， 江苏南京10061
安全滤网阵列网孔的高效、高品质和高适应性加工至今仍面临重大技术挑战。基于此，提出采用激光-电解组合加工技术制备安全滤网阵列网孔结构。介绍了激光-电解组合加工技术的试验加工系统，探究了工艺参数对微孔形貌质量和加工精度的影响规律，并开展了安全滤网阵列网孔的制备。试验结果表明：激光加工路径显著影响微孔出口的形貌，采用同心圆轨迹（外径270 μm，内径230 μm，线间距2.5 μm）能够显著改善微孔出口的圆度；激光功率越大、切割速度越小，微孔直径及其热影响区均越来越大；NaNO3-乙二醇溶液作为电解抛光液能够在加工表面形成扩散层发生电解抛光，将激光加工产生的喷溅物和毛刺等缺陷去除；基于优化工艺参数，加工出253个直径0.31 mm的阵列网孔结构，出入口直径方差仅为2.02和1.71，展示出较高的尺寸一致性。激光-电解组合加工技术在薄壁件上高效、高品质制备阵列网孔结构方面具有很强工艺能力和发展潜力。
组合加工 激光加工 电解加工 安全滤网 阵列网孔 combined machining laser machining electrochemical machining safety filter micro-hole arrays 光学 精密工程
2023, 31(12): 1774
1 江苏大学 机械工程学院 激光技术研究所, 镇江 212013
2 南京航空航天大学 江苏省精密与微细造技术重点实验室, 南京 210016
为了测量脉冲激光击穿电解液下产生的声压信号, 探讨冲击空化效应对激光电化学复合加工的作用和影响, 建立了激光电化学复合加工检测系统。采用水听器采集脉冲激光聚焦电解液下产生的声压信号, 使用示波器对声压信号进行存储、XVIEWER软件对声压波形分析和计算, 最后对激光电化学复合加工的区域进行拍照, 并分析冲击空化效应对激光电化学复合加工后的形貌特性和表面质量的作用和影响。结果表明, 脉冲激光聚焦电解液下, 产生冲击空化效应, 向外辐射3个不同声压信号;随着激光能量的增加, 激光冲击空化的3个声压变大, 空泡的半径和泡能均增加;在激光电化学复合加工中, 激光能量增加, 产生的等离子冲击波和射流力越大, 工件去除的量越多;空泡脉动促进电解液的流动, 对加工区域的微观形貌和表面质量起重要作用。这一结果对复合加工的过程和形貌是有帮助的。
激光技术 复合加工 冲击空化 声压信号 表面形貌 laser technique composite processing shock cavitations acoustic pressure signal surface morphology
1 南京航空航天大学 机电学院, 江苏 南京 210016
2 江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏 南京 210016
基于纳米试验系统研究了碳纳米管工具电极的在线制备和导电性能测试方法。首先利用电弧放电将碳纳米管焊接在钨针尖上, 制备碳纳米管工具电极; 然后在线测试碳纳米管工具电极的伏安特性, 分析碳纳米管与钨针焊接前后电阻的变化。通过局部焦耳热法改善碳纳米管与钨针的接触特性, 用Au离子溅射法降低碳纳米管工具电极的电阻, 提高电极的整体导电性能。试验结果表明, 碳纳米管与钨针焊接后, 电路中的电极电阻明显降低, 碳纳米管工具电极的电阻约为130 kΩ, 经过90 s局部焦耳热处理后, 电极电阻降低到55 kΩ左右, 比原电阻减小约60%, 接触性能明显改善; 再经过Au离子溅射处理后, 电极电阻进一步降低到40 kΩ左右, 比原电阻减小约70%, 从而显著提高了碳纳米管工具电极的导电性能。
碳纳米管工具电极 电压焊接 伏安特性 局部焦耳热Au离子溅射 carbon nanotube tool electrode voltage welding volt-ampere characteristic Local Joule heating Au sputtering
1 山东大学 力学与机电装备联合工程技术研究中心, 山东 威海 264209
2 南京航空航天大学 机电学院, 江苏 南京 210016
针对难切削材料的深小孔加工, 提出一种有效排屑、迅速补充电解液的新工艺——高转速微螺旋电极电解钻削加工工艺, 并对该工艺进行了机理分析与试验研究。研究了电极转速、电压、脉冲频率、进给速度等工艺参数对深小孔电解钻削加工精度和稳定性的影响, 提出合理匹配上述参数可在较高加工效率下获得高的加工精度和加工稳定性。基于硬质合金微螺旋电极用自行研制的高精度微细电解系统成功地在高温镍基合金GH4169上加工出了一组孔径小于0.5 mm、深径比大于10、形貌较好, 锥度较小, 侧壁陡直, 进出口边缘锐利的深小孔。试验结果表明, 高速电解钻削加工工艺在深小孔加工方面很有潜力。
高转速电极 微螺旋电极 电解钻削 深小孔 high speed electrode micro spiral electrode electrochemical drilling deep and small hole
1 江苏大学机械工程学院 激光技术研究所, 江苏 镇江 212013
2 南京航空航天大学 江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏 南京 210016
激光电化学复合微加工技术将激光能量与电化学加工相结合，利用激光的热力学效应和电极反应去除工件材料，实现选择性定域刻蚀加工。针对激光电化学复合加工中的多能量场耦合特点，利用有限元分析软件ANSYS对复合刻蚀加工靶材的瞬态温度场和电场进行了有限元数值模拟，研究了温度、电场变化对复合加工区域范围及加工深度的影响；并与试验结果对比，分析了激光电化学去除材料、刻蚀成形的机理，探讨了激光电化学微细加工所得表面形貌的特征。
激光技术 激光电化学 复合加工 温度场 电场 激光与光电子学进展
2013, 50(12): 121403
南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016
为了实现三维微细电解铣削加工过程的实时监测，建立了基于Labwindows/CVI软件平台的控制与检测系统。对该系统所采用的三维轨迹生成及控制策略，数据采集及抗干扰算法，加工时间误差补偿算法等进行了研究。首先，根据微细电解铣削加工的特点，分析了加工控制与检测系统的需求。接着，搭建了高精度的三维微细铣削加工实验硬件平台。然后，利用虚拟仪器平台建立了基于分层铣削加工方式的三维轨迹进给控制模块，并对刀具轨迹的优化进行了讨论。最后，介绍了数据采集及反馈控制模块以及实时控制的时间补偿函数。基于上述控制与检测系统，实验并成功加工出了单层尺寸为15 μm×55 μm×15 μm的三层阶梯结构，结果表明，本系统可以满足微细电解铣削加工的高精度、快响应、稳定可靠等要求。
微细电解铣削加工 分层铣削 数据采集 反馈控制 micro electrochemical milling Labwindows/CVI Labwindows/CVI milling by layer data acquisition feedback control
南京航空航天大学 江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏 南京 210016
采用UV-LIGA技术制作了超高金属微细阵列电极，并利用电解置桩的方法辅助去除SU-8胶。通过单次涂胶和提高前烘温度、降低后烘温度的方法制作了厚度达1 mm的SU-8胶结构；采取反接电极法在金属基底上电解得到微坑，增强电铸金属电极与金属基底的结合力，保证去胶后电铸金属的完整性。选取优化的工艺参数：单次注射式涂胶，前烘110 ℃/12 h，适量曝光剂量，分步后烘50 ℃/5 min、70 ℃/10 min、90 ℃/30 min，反接电极电解10 V/15 min等，获得了高900 μm、线宽300 μm的金属微细阵列电极结构。试验表明，UV-LIGA技术是一种高效、经济的制造超高微细阵列电极的有效手段。
SU-8胶 电解 去胶 微细阵列电极 UV-LIGA UV-LIGA SU-8 resist electrochemical machining resist removal micro electrode array
1 南京航空航天大学 江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏 南京 210016
2 河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 454000
高开孔率、大厚度金属精细网板的制造是网板业界的技术难题。分析了现有的精细金属网板制造工艺的优缺点,并提出采用基于SU-8光刻胶的UV-LIGA技术来制备高开孔率大厚度精细金属网板的工艺思路。优选了关键工艺环节的操作参数,表征了试样的形貌特点,检测并分析了试样的相关性能。结果显示,采用优化的工艺条件(前烘65 ℃/20min,95 ℃/20 min;适量曝光剂量;后烘65 ℃/10 min,95 ℃/15min;匀胶后静置、随炉冷却;超声辅助显影等)所制备的六边形镍网(边200μm) ,不仅开孔率高(88%),厚度大((120±3)μm) ,且具有尺寸精度高(形位误差±2μm)、孔形一致性好(筋宽偏差<3μm)、孔壁平滑等特点。结果表明,UV-LIGA技术是一种制备高通孔率、大厚度精细金属网的有效工艺手段。
精细网片 高开孔率 高深宽比 micromesh sieve high open area UV-LIGA UV-LIGA high aspect ratio
1 河南理工大学,机械与动力工程学院,河南,焦作,454000
2 南京航空航天大学,江苏,南京,210016
对探针的制作方法、关键工艺环节等进行了分析与研究,给出了基于UV-LIGA技术制备微型柔性镍接触探针的工艺过程,分析了制备的技术关键,试验优选了关键制备环节的工艺参数,在此基础上,制作出微型柔性镍接触探针.试验结果表明:采用工艺条件优选的UV-LIGA技术,如前烘60 ℃,120 min,90 ℃,120 min;较大曝光剂量;后烘65 ℃,10 min,95 ℃,45 min;匀胶后静置、随炉冷却和超声辅助显影等辅助措施,所制备出的柔性接触探针(主体总长4 mm,宽80 μm,高100 μm;弹簧处高宽比为5(100 μm:20 μm))尺寸精度高;三角锥状针尖曲率半径小于5 μm;缺陷少,形貌质量高.
柔性接触探针 SU-8胶 光刻 电铸 UV-LIGA
