基于界面酸化的微细电解加工用脉冲电源设计
2021-07-19田元波刘桂礼孔全存
电子科技 2021年8期
田元波,刘桂礼,孔全存
(北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192)
金属合金材料在制造业中占有重要地位。随着金属合金材料性能的不断提升,在一些高端设备中,微小精密金属合金器件被大量使用于设备的核心部件中。高端设备中,异形合金器件的尺寸在几十到几百微米之间,其性能决定着整个设备的质量。以上所述合金器件主要是孔径为0.1~0.2 mm、深度为0.1~0.5 mm的微孔或微槽。器件的主要要求为表面粗糙度小、尺寸精度高、无加工重熔层。电解加工蚀除机理是利用氧化还原反应,以离子形式蚀除加工工件,因此能将加工精度控制在微米和纳米尺寸。电解加工在面对合金材料微三维结构的加工中具有显著优势[1-3]。
微细电解加工过程中脉冲电源性能对提高加工工艺水平起着决定性作用。采用高频脉冲电源是提高加工质量和加工精度的重要手段之一[4-8]。针对阻碍高频脉冲电源技术快速发展的难点,国内外学者进行了大量研究[9-12]。利用双路MOSFET构成的斩波电路脉冲电源虽然在脉间期内泄放掉了极间的残余电压,提高了工件的加工精度,但电解液中工具电极电作用面积小于工件电极电作用面积,能量利用率低。利用4路MOSFET构成的斩波电路能在脉间期内快速去极化,提高加工质量,但工具电极电作用面积小于工件电极电作用面积。此外,利用两电极电源在脉间期施加反向电压会造成工具电极的损耗。带有平衡电极的三电极脉冲电源解决了工具电极与工件电极加工表面的不对称性造成的电流利用率低问题,提高了加工效率,但出现了杂散腐蚀问题,导致平衡电极对应的工件电极处表面质量变差。……
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