磁场对电解加工过程影响的机理研究

【摘要】：电解加工是根据电化学溶解原理来对阳极金属进行材料去除的一种加工方法,加工精度是目前电解加工中的关键性问题。现有实验表明,在电解加工中添加一定方式的磁场后,加工精度有所改变,但磁场对电解加工过程的作用机理尚不明确。为了揭示磁场对电解加工影响的机理,找出其中作用的规律,为主动控制磁场来提高加工精度奠定基础,本文设计了三种不同的磁场添加方式,建立了磁场复合电解加工间隙中的电场、磁场以及流场分析的数学模型和有限元模型,采用了有限元软件COMSOL Multiphysics.研究了不同方式、不同磁化强度的磁场对加工间隙中流场的分布以及阳极材料去除的影响情况。并从微观上对带电离子在垂直的磁场作用下进行受力分析,计算并推导出单个带电离子在垂直磁场作用下的运动轨迹。仿真实验表明,在电磁力相对较强处,电磁力表现出对流体的驱动作用,在电磁力相对较弱处,电磁力表现出对流体的阻碍效果。在所给定参数条件下,当磁力线与电场线、流线分别正交时,电磁力的方向与流速平行,电磁力对电解液作用的流速范围为0～11.6m/s,在0～0.2m/s内对流体产生上下双向搅拌作用；当磁力线与电场线平行、与流线垂直时,产生的电磁力相对较弱,对流体的影响效果相对较小,其对电解液作用的流速范围为0～2.4m/s；当磁力线与电场线垂直、与流线平行时,产生的电磁力与流线、电场线均正交,电磁力对流体的作用效果相对较强,电磁力对电解液作用的流速范围为0～15.5m/s,在0～0.6m/s内,电磁力对电解液产生左右双向搅拌作用。同时得出了垂直磁场作用下,阳极材料去除速率增加,并且随着磁场强度的不断增强,阳极材料的去除速率也不断提高；磁力线与电场线平行的磁场对加工结果的影响不明显。微观上推导出了在垂直磁场作用下以及无磁场时单个带电离子的运动轨迹方程,结果表明垂直磁场作用下的运动轨迹长度比未加磁场时的运动轨迹长度增加。
【关键词】：电解加工 磁场 电场 流场 有限元
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG662