疊層模板電沉積直接制造金屬零件的研究.pdf

1、疊層模板電沉積成型技術是一種基于離散/堆積快速成型原理和金屬電沉積原理的新型工藝方法，它通過控制模板的形狀對陰極進行有選擇的絕緣，使電沉積只能發(fā)生在模板未覆蓋的區(qū)域，通過逐層控制，最終形成以模板型腔為側面邊界的金屬零件。該技術同時具備了快速成型的柔性和電沉積技術沉積層致密度高、精度高以及設備簡單、成本低等優(yōu)點，為開辟快速成型新的工藝技術做了重要嘗試。 本文闡述了疊層模板電沉積直接成型金屬零件技術的成型原理，論證了模板電沉積成型技

2、術的可行性。本文從成型工藝的要求出發(fā)，設計了一套具有工作液循環(huán)系統(tǒng)和極板間距調整裝置的沉積設備；開發(fā)了基于疊層制造和電沉積于一體的成型工藝。 本文建立了沉積槽中平行板電極的電場有限元模型，深入分析了電場隨電極尺寸、輔助陰極位置、模板厚度變化的規(guī)律。并通過改變電流方式、模板材料、疊層方式等研究沉積表面的生長特征及其原因。本文還針對實驗中出現的問題，不斷改善工藝方案，例如：針對疊層誤差，實驗為其增加了定位銷；針對邊緣效應，提出了增加

3、模板厚度，使用雙電極以及對邊緣進行絕緣屏蔽等措施。 本文的主要成果： 1、提出了將疊層制造技術與電沉積技術相結合于一體直接制造金屬零件的快速成型技術，為RP領域開辟了新的研究方法與工藝技術； 2、確定了影響電場分布的關鍵因素，為改善成型工藝提出了具體措施：采用厚模板型腔同時沉積多個零件； 3、成功地制造了一批具有一定精度、高致密度和硬度的銅零件，最大厚度達到了8.4mm，驗證了疊層模板電沉積直接制造金屬零