保温杯内壁的电解质等离子抛光工艺研究

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电解质等离子抛光(Electrolytic Plasma Polishing,EPPo)在金属表面处理领域是革命性的前沿科技之一,体现在它的环保性、加工方法、工艺及应用的广泛性等方面。该技术使用低浓度的中性盐作为电解液,可对具有复杂曲面的金属工件进行去污除油、抛光、去毛刺,解决了机械加工的效率低、电化学加工的环境污染等问题。目前,这种抛光技术在对金属材质的外表面抛光上取得了显著的加工效果,特别是不锈钢材质。但是,在内壁的抛光上,鲜少有人进行研究,加工效果也远远不如外表面。本文以保温杯内壁为实验对象,研究将电解质等离子工艺应用于不锈钢内盲孔的抛光上,以期利用该技术环保、高效的特点,提高保温杯内壁抛光的加工质量和效率,解决传统抛光方式中的问题。通过对电解质等离子抛光材料去除机制的研究,对不同下潜方式的伏安特性曲线、保温杯形状以及泵水法存在的不足的分析,提出加工时快速补充抛光液是获得良好加工效果的关键。提出先施加电压后将保温杯整个浸没于抛光液中的加工方法,摸索中心阴极对内腔均匀加工的影响。根据工艺参数的研究要求,对100k W设备的加工电源进行改造,以满足250~400V的范围调压。设计了自动化的溶液循环系统和升降机构,选择了相应的传感器。设计了满足保温杯内壁抛光要求的专用抛光夹具并选择了合适的材料。选择一种保温杯型号,以垂直方向上四个取样点的表面粗糙度为指标,研究悬挂角度、阴极棒形状和伸入距离对内壁抛光稳定性、均匀性和加工效果的影响。选择用控制变量法来进行单因素实验,寻找四个工艺参数,加工时间、抛光温度、加工电压和抛光液浓度对保温杯内壁粗糙度值的影响,总结出表面粗糙度值随各个参数变化而变化的基本规律,找出最佳范围。在实验结果的基础上,用COMSOL软件建立保温杯内壁抛光的简化模型,对建立的模型进行求解,计算抛光过程中内腔的电势、电场分布,得到的理论结果与实际现象具有一致性。根据计算结果改进阴极棒形状并进行仿真验证,得到的电场分布更为均匀。
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