射流电铸技术的试验研究

电铸作为一种精密制造技术，在许多高技术领域得到成功的应用，然而，电铸存在的缺陷严重制约了其应用和发展，本文对射流电铸铜的基本工艺特性进行了试验研究，通过试验分析了射流电铸电压，电铸液射流流量以及喷嘴口径与阴极电流密度和速度之间的关系，并且对射流铸试验样件的表面质量和铸层微观形貌进行了分析，试验结果表明，射流电铸可以有效地降低浓差极化，提高极极电流密度，同时可以得到结晶细微，结构致密的铸层结构。     

提高电铸局部电沉积速率试验研究

电铸成型是采用离子沉积的方法制造复制件，具有很好的复制精度，因此电铸技术得到了广泛的应用。但由于受极限电流密度等多方面因素的影响，电铸速率一直是制约电铸技术发展的一个瓶颈，许多学者为此做了大量的理论和试验研究，但对如何提高极限电流密度还没有提供一个比较满意的答案，为提高电铸局部电沉积速率，本文在前人工作的基础上，讨论了影响电铸速率的因素，提出了一种新型的电铸方法－喷射式电铸，并通过两组试验分析了局部电沉积速率怀电铸液流量的关系以及局部铸速率与喷嘴口径的关系，试验结果表明，采用喷射式电铸可以大大提高局部极限电流密度，从而使电铸局部电沉积速率有一个较大范围的提高，为将电铸与快速成型结合奠定了试验基础。     

提高UV-LIGA制备金微细零件的尺寸精度研究(英文)

在众多影响UV-LIGA(Ultra-violet lithography Galvanik abformung)技术制备微细金属零件尺寸精度的因素中,SU-8胶溶胀性是最主要的。通常采用隔离带方法降低SU-8胶的溶胀性,以提高电铸微细零件的尺寸精度。由于贵重金属会沉积到隔离带内,造成了贵重金属的浪费,增加制造成本,因此该方法不适合贵重金属微细零件制造。针对隔离带方法的弊端,提出了半隔离带方法,在保证电铸微细金属零件尺寸精度的前提下,避免了贵重金属的浪费。另外,还采用电解液喷射方法实现了高电流密度电铸,缩短了电铸时间,进一步提高了电铸微细金属零件的尺寸精度。试验结果表明:采用半隔离带方法和高电流密度,可以有效提高金微细零件的尺寸精度,当电流密度提高到0.6A/dm2,金微细零件的尺寸精度可以达到5μm。     

选择性电铸的分层切片算法研究

选择性电铸是近几年来出现的一种快速成型工艺。在介绍选择性电铸工艺原理与成型设备基础上，本文分析了选择性电铸的分层切片处理特点，提出了一种适于选择性电铸工艺特点的数据处理方法并详细论述了其实现过程。这种算法综合了简单扫描与螺旋线扫描两种扫描线填充算法的优点，采用所提出的扫描线共区判据，将加工层面的所有扫描线划分为若干个相互独立的加工扫描区，相邻扫描线间的进给线为层面边界，不同扫描区之间通过电铸喷嘴的快速移动线相连，有效地满足了选择性电铸的工艺要求。     

小模数齿轮模具型腔的电铸成形技术

传统的齿轮模具型腔电铸方法存在着许多问题,如:铸层质量差、沉积速度低、铸层厚度分布非常不均匀,严重时某些局部无金属沉积,不适用于小模数齿轮模具型腔的制造。分析认为,这些弊端主要是阴极上电流密度分布不均匀所致。本文在进行试验研究后,提出了一种新的齿轮模腔电铸成形方法。这种方法采取特殊的电极配置方式,用一绝缘材料齿轮对平板阴极进行选择性屏蔽,从而获得所需形状的铸层。这一方式保证了阴极上电流密度均匀分布,铸层无任何尖角缺陷、均匀致密。采取的强烈冲刷、脉冲供电等措施更进一步提高了沉积速度和铸层质量。这种方法既可用于直接电铸镍模具型腔,也可用于电铸电火花加工模腔用铜电极。已经采用了这种方法制造了模数在0.25～0.40mm之间的齿轮模具型腔近百个,均获得满意结果。     

汽油液膜喷射和圆喷射雾化过程的PIV测量对比研究

利用PIV设备,在相同喷射压力和不同喷射脉冲下对分属液膜射流和圆形射流两种理论喷射类型的典型喷油器-涡旋喷孔和双喷孔喷油器的汽油雾化性能进行对比研究.研究表明:涡旋射流的油锥前锋以及外缘部分的油膜破碎均匀且雾化效果较好;双孔射流的雾化油滴粒子都集中分布在喷射中心线上,且油膜连接比较完整,雾化效果较差.涡旋射流雾化粒子的速度场分布比较膨胀和发散,而双孔射流的雾化粒子集中分布在中心线上(与浓度分布规律一致);相同时刻,双孔射流雾化粒子的速度绝对值最大值均明显大于涡旋喷孔.针对两种喷嘴都存在:喷射过程中越靠近喷嘴出口处的区域速度绝对值越大,而停喷后,高速区都集中在喷雾的前锋;在一定的喷射压力下,喷射结束时的贯穿距离与喷射脉宽基本呈正比关系.     

精密模具大面积微结构电铸制备工艺研究

对精密模具大面积微结构的电铸制备工艺进行了研究。研究了掩膜厚度、化学微蚀刻、二次辅助阴极对精密模具大面积微结构电铸成型的影响。结果表明,化学微蚀刻能进一步去除显影残胶,提高镀层微结构与模具基板的结合力。在曝光时间为100s,曝光能量为750~810mJ/cm2的曝光工艺条件下,掩膜厚度在130~160μm时,可以得到线宽为100μm侧壁陡直度较好的精密模具微结构。采用外加电势的二次辅助阴极三电极电铸体系可以提高铸层的均匀性。     

注塑模成型零件工作尺寸的概率计算法

在分析塑料收缩率波动规律的基础上，导出了注塑模成型零件工作尺寸的概率计算公式，讨论了塑料收缩率波动范围、塑件尺寸公差、制造公差以及修模裕磨量之间的关系。研究表明，概率法计算注塑模成型零件工作尺寸比广为采用的极值计算法更为合理。     

海上小井眼脉冲空化射流发生器射流特性室内试验研究

为了经济地开发海上边际油气资源,将小井眼单通道井井身结构及水力脉冲空化射流提速技术相结合研制出了小尺寸(外径为120mm)水力脉冲空化射流发生器,并采用室内试验研究了其射流特性。分析了其在不同排量下的出口压力脉动频率、入出口压力脉动振幅、工具压耗等参数和自激振荡喷嘴的射流特性。研究表明,出口压力脉动频率与排量呈线性增大关系,入口及出口压力脉动振幅随排量增大而呈增大趋势,工具压耗与排量呈2次增大关系,自激振荡喷嘴能够产生负压和空化效应。     

间接SLS制造金属零件初坯尺寸精度研究

本文选取还原铁粉与环氧树脂的混和粉粉末作为间接SLS成型材料,采用正交试验的方法研究了间接SLS成型金属零件初坯的尺寸精度,并探讨了影响尺寸精度因素。结果表明:粘结剂体积随温度变化特性和其随激光能量密度变化分解程度是引起初坯尺寸变化的最主要因素;激光扫描间距的选取也会影响初坯X,Y方向的精度;当切片层厚为0.12 mm,扫描间距为0.13,扫描速度为1 900-1 950 mm/s,激光功率为12 W时,初坯的尺寸维持较好。     

压电驱动自耦合射流速度分布的实验研究

利用热线风速仪对压电驱动自耦合射流激发器在不同的电压和激励频率下所形成的射流速度分布进行了测试。研究发现,自耦合射流存在着340和1 000 H z两个最佳激励频率;自耦合射流在喷口长轴方向临近喷口的位置呈马鞍状分布,随距离增加而接近于稳态射流;在喷口短轴方向速度呈对称的单峰形状,和常规射流一样具有自相似性;在喷口法线方向速度呈先上升后下降的趋势,最大值出现在距离喷口约10倍狭缝宽度的位置上。     

基于微细梁振动位移的微尺度射流测速方法

实验研究微尺度射流流场中微细梁发生的振动过程,并提出基于该原理测量微尺度射流速度.实验使用长度56. 2mm、直径约0. 07mm铜丝作为微细梁,使用直径约0. 36mm喷管产生的微尺度射流.使用高速摄影仪观察射流流速在2. 7~27. 3m/s间梁振动的变化.试验结果发现当射流喷嘴对准梁3/5处时,振动过程中振幅随射流速度上升.而当射流喷嘴对准梁的9/10和3/4处时,在高流速下,振幅不随流速上升.使用霍尔传感器和磁铁测量梁的振动,当喷嘴对准梁的3/4处,霍尔传感器输出电压有效值随射流流速线性增长.但在其他位置,由于磁铁改变了梁的均匀结构,振动随流速的变化不规律.     

压电驱动自耦合射流流动特性实验

为了研究压电驱动狭缝喷口自耦合射流的流动特性,采用PIV、热线风速仪测试手段,对自耦合射流激发器在不同激励因素下的流场和速度场分布进行了实验和分析.结果显示,自耦合射流在狭缝出口处产生了反向涡对,随着自耦合射流的发展,射流呈现出在喷口短轴方向急剧向两侧扩展、而在喷口长轴方向先收缩后缓慢扩展的流动特征;自耦合射流的速度分布在法线方向呈现先上升后下降的趋势,在z/b=10左右速度达到最大值;在射流展向上,短轴方向速度呈规律的对称分布和速度自模的特征,而长轴方向速度近喷口区域呈现马鞍状分布,随着法向距离增加这种趋势消失.研究中发现,激发器存在两个谐振频率,在谐振频率激发下自耦合射流的速度和涡量比较大.与常规射流相比,自耦合射流显示出了独特的流动特性.     

X探针旋转法测量风力灭火流场的实验研究

用二维恒温风速仪及Ｘ探针旋转法对风力灭火机出口三维撞击射流流场进行了实验，完成了渐缩圆形喷口射流以不同角度撞击到板上的三维流场的速度、湍流度及雷诺应力测试，经过适当的数据处理和结果分析，得出风力灭火机宜取２０℃以下喷射角为佳。     

斜出口合成射流激励器S进气道分离流动控制

设计加工了单膜双腔式斜出口合成射流激励器,应用PSI DTC Initium压力扫描系统对斜出口合成射流激励器在S进气道主动流动控制中的应用进行了研究.结果表明:斜出口合成射流激励器能够抑制S进气道分离流动,提高出口总压恢复系数σ和降低畸变指数DC90,只需通过改变激励器的工作电压和频率,就可实现对S进气道内部流场的控制.在共振频率下,当来流速度V=80m/s,采用斜出口合成射流控制可使出口截面平均总压恢复系数增加0.370%,此时所耗合成射流能量仅为主流的0.240%.     

基于粒子图像法的气枪喷嘴除尘效率研究

气枪喷嘴广泛地应用于工业除水除尘中 ,但如何直接量化衡量和评价气枪喷嘴的除尘效果或效率 ,是一个非常困难且有意义的问题。本文作者提出了通过图像处理的方式 ,利用除尘前后粒子的浓度同所反射的光强的相应关系来测算气枪喷嘴的除尘效率的方法。此法能有效地对全场表面的除尘效率分布进行较为精确的测算 ,且操作简便、可重复性强。利用该方法对影响气枪喷嘴除尘效率的多个因素 ;如一次侧压力、喷嘴到平板的距离和射流攻角进行了研究 ,得到了一些有益的结论。这些结论对于了解喷嘴的除尘工作原理及对其进一步改良和优化具有很重要的意义。     

矩形喷管内外喷流流场的数值模拟

基于 Ｆｒａｖｅ 平均的 Ｎ Ｓ方程和 Ｂ／ Ｌ 湍流模型，采用了 Ｊａｍ ｅｓｏｎ 格式和 Ｍ Ｕ Ｓ Ｃ Ｌ 格式，对外流在亚声、超声和零 Ｍ ａｃｈ 数三种状态时矩形喷管的喷流流场进行了数值模拟，探讨了内外喷流及喷管内的流动特征，并与实验数据进行了比较，计算结果与实验结果吻合较好，验证了计算所使用的 Ｎ Ａ Ｐ Ａ 软件的可靠性，从而为用计算流体力学的方法模拟具有两股来流的三维湍流流场提供了一种有效的手段。