管束式换热器内孔表面电化学光整加工的应用基础研究答辩学习教案.pptx

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1、会计学1管束管束(gunsh)式换热器内孔表面电化学式换热器内孔表面电化学光整加工的应用基础研究答辩光整加工的应用基础研究答辩第一页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 本文得到国家自然科学基金（项目编号本文得到国家自然科学基金（项目编号50965017）、）、自治区高校科研计划项目（项目编号自治区高校科研计划项目（项目编号:XJEDU2008106）以及新疆大学博士启动基金（）以及新疆大学博士启动基金（BS08134）的资助和）的资助和支持支持(zhch)，在此，深表感谢，在此，深表感谢第1页/共26页第二页，共26页。1、选题背景、选题背景2、研究意义与方法、

2、研究意义与方法3、电化学光整加工实验及分析、电化学光整加工实验及分析(fnx) 4、电化学光整加工在管束式换热器中的应用、电化学光整加工在管束式换热器中的应用 5、 结论结论新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 第2页/共26页第三页，共26页。选题选题(xun t)背景：背景：目前目前(mqi(mqin)n)换热换热器存在器存在的主要的主要问题问题管件内管件内表面表面(biom(biomin)in)积积垢垢结果结果换热效率低换热效率低在线工作时间短在线工作时间短堵塞堵塞腐蚀腐蚀主要原主要原因因管件内表管件内表面的表面面的表面质量差质量差提高提高表面表面质量质量方法方法传统的

3、机械传统的机械抛光方法抛光方法非传统的电化非传统的电化学光整方法学光整方法新疆大学2011硕士论文答辩 第3页/共26页第四页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 传统传统(chunt(chuntng)ng)的的机械抛机械抛光方法光方法表面质量提高表面质量提高(t go)(t go)幅度幅度不大不大结果结果即使表面质量好即使表面质量好，但受刀具、磨，但受刀具、磨粒等因素影响其粒等因素影响其表面微观轮廓呈表面微观轮廓呈尖峰状尖峰状原因原因磨料堵塞磨料堵塞管件内表面烧伤管件内表面烧伤表面质量不均匀表面质量不均匀换热器管件换热器管件内表面易积内表面易积垢垢选题背景：选题

4、背景：电化学电化学光整加光整加工方法工方法结果结果降低粗糙降低粗糙度，改变度，改变管件内表管件内表面微观轮面微观轮廓廓提高了提高了管件内管件内壁的表壁的表面质量面质量提高换热效率提高换热效率延长在线工作延长在线工作时间时间缓解积垢情况缓解积垢情况第4页/共26页第五页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 为管束式换热器管件内表面的光整加工提供一个切为管束式换热器管件内表面的光整加工提供一个切实可行的光整加工工艺实可行的光整加工工艺(gngy)(gngy)方案方案通过实验验证电化学光整工艺通过实验验证电化学光整工艺(gngy)(gngy)的可行性的可行性进一步拓展电

5、化学光整加工方法的应用范围进一步拓展电化学光整加工方法的应用范围第5页/共26页第六页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 从法拉第电解定律及阳极表面从法拉第电解定律及阳极表面(biomin)微观几何轮廓的微观几何轮廓的变化来入手，对电化学阳极整平机理进行探讨和研究变化来入手，对电化学阳极整平机理进行探讨和研究研究各主要工艺参数对电化学光整加工效果的影响研究各主要工艺参数对电化学光整加工效果的影响对于管束式换热器管件内表面对于管束式换热器管件内表面(biomin)的电化学光整加的电化学光整加工确定切实可行的的工艺方案工确定切实可行的的工艺方案将确定的工艺方案实际应

6、用到换热器的光整加工中将确定的工艺方案实际应用到换热器的光整加工中研研究究方方法法流流程程图图第6页/共26页第七页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 实验目的：实验目的： 将展成式加工将展成式加工(ji gng)引入到电化学光整加工引入到电化学光整加工(ji gng)中，并基于法拉第电解定律及极间流场中，并基于法拉第电解定律及极间流场分布特性，来深化对电化学光整加工分布特性，来深化对电化学光整加工(ji gng)整整平机理的认识平机理的认识实验条件实验条件：试件阳极：材料为试件阳极：材料为Q235的平板试件的平板试件阴极工具：材料为黄铜，形状分别为直角、圆弧和

7、圆角阴极工具：材料为黄铜，形状分别为直角、圆弧和圆角电电 解解 液：电解质浓度为液：电解质浓度为20%的中性盐溶液的中性盐溶液电流强度：电流强度：100130A极间间隙：极间间隙：0.2mm第7页/共26页第八页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 实验实验(shyn)原理：原理： 本次实验本次实验(shyn)的实验的实验(shyn)原理如图所原理如图所示示1电源电源(dinyun) 2阴极阴极 3阳极阳极 4泵泵 5电解液槽电解液槽 6垫块垫块 7电解液电解液实验装置实验装置： 本次实验的实验装置如图所示本次实验的实验装置如图所示第8页/共26页第九页，共26页

8、。阴极设计：阴极设计： 为研究极间流场的分布对电化学光整加工为研究极间流场的分布对电化学光整加工(ji gng)的影响，故将阴极做成直角、圆弧和圆角三种形的影响，故将阴极做成直角、圆弧和圆角三种形状状若阴极两端若阴极两端(lin dun)为直角，其流场分布如图所示为直角，其流场分布如图所示 若阴极若阴极(ynj)工作面为圆弧状，其流场分布如图所示工作面为圆弧状，其流场分布如图所示 若阴极两端尖角处进行圆角处理设计成喇叭形，若阴极两端尖角处进行圆角处理设计成喇叭形，其流场分布如图所其流场分布如图所示示第9页/共26页第十页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 光整加

9、工前工件光整加工前工件(gngjin)表表面如图所示面如图所示两端呈直角的阴极在光整过程中，由于极间间隙中电解液流两端呈直角的阴极在光整过程中，由于极间间隙中电解液流场分布不均匀，使得阳极表面光整质量下降，表面产生麻点场分布不均匀，使得阳极表面光整质量下降，表面产生麻点样的缺陷，如图所示样的缺陷，如图所示圆弧状和两端被圆角化呈喇叭状的阴极在光整过程中，极间间隙中圆弧状和两端被圆角化呈喇叭状的阴极在光整过程中，极间间隙中电解液流场分布比较均匀，所得阳极表面的光整效果较好，如图所电解液流场分布比较均匀，所得阳极表面的光整效果较好，如图所示示第10页/共26页第十一页，共26页。新疆大学(xn ji

10、n d xu)2011硕士论文答辩 工件阳极表面微观轮廓的变化工件阳极表面微观轮廓的变化(binhu)及影及影响：响： 由于电化学光整加工间隙仅为由于电化学光整加工间隙仅为0.2mm0.2mm，故工件表面尖峰状，故工件表面尖峰状微观轮廓会影响电流密度的大小及分布状况，使其凹凸微观轮廓会影响电流密度的大小及分布状况，使其凹凸部位溶解部位溶解(rngji)(rngji)速度并不一致，从而降低了工件表面速度并不一致，从而降低了工件表面的粗糙度，并使得微观轮廓的尖峰形变为波浪形或高原的粗糙度，并使得微观轮廓的尖峰形变为波浪形或高原形，改善了工件的表面质量，其微观轮廓变化过程如图形，改善了工件的表面质量

11、，其微观轮廓变化过程如图所示所示第11页/共26页第十二页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 角度变化角度变化(binhu)实验：实验： 实验条件实验条件(tiojin)： 工件阳极：工件阳极：30度角、度角、60度角和圆弧状的材料为度角和圆弧状的材料为Q235的试件的试件 阴阴 极：铜块极：铜块 电电 解解 液：质量分数为液：质量分数为20%的中性盐溶液的中性盐溶液 电流强度：电流强度：100130A 极间间隙：极间间隙：0.2mm实验目的实验目的： 通过不同角度的试件在电化学光整加工中的变化来验证通过不同角度的试件在电化学光整加工中的变化来验证尖峰状的微观轮

12、廓比被圆角化的微观轮廓的光整能力更强尖峰状的微观轮廓比被圆角化的微观轮廓的光整能力更强第12页/共26页第十三页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 实验实验(shyn)原理：原理：1-电源电源 2-工件阳极工件阳极(yngj) 3-工具阴极工具阴极 4-泵泵 5-电解液池电解液池 6-垫块垫块 7-电解液电解液实验装置实验装置：第13页/共26页第十四页，共26页。实验结果实验结果(ji gu)分析：分析：新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 经精确测量，实验前后三种试件的高度经精确测量，实验前后三种试件的高度(god)和重量变化如和重量变化如

13、表所示表所示实验前后三种试件的尖端形状的变化如下所示：实验前后三种试件的尖端形状的变化如下所示：30度尖角试件度尖角试件60度尖角试件度尖角试件圆弧状试件圆弧状试件第14页/共26页第十五页，共26页。 新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 电化学机械复合电化学机械复合(fh)光整加工原理：光整加工原理：1工具阴极工具阴极 2工件阳极工件阳极(yngj) 3磨料磨料 4磨具磨具 5泵泵 6电解电解液槽液槽 7电解液电解液 8过滤网过滤网9电源电源第15页/共26页第十六页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 管件电化学光整加工管件电化学光整加工(

14、ji gng)试验：试验：实验实验(shyn)条件：条件：实验目的实验目的：通过对单个管件内表面进行的电化学光整加工实验，来对通过对单个管件内表面进行的电化学光整加工实验，来对管束式换热器管件内表面的电化学光整加工进行分析和研管束式换热器管件内表面的电化学光整加工进行分析和研究究 第16页/共26页第十七页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 实验实验(shyn)原理：原理：1泵泵 2电解池电解池 3试件试件 4夹具夹具 5工具工具(gngj)阴极阴极6机械单元机械单元 7电源电源 8转动轴转动轴9电机电机 10试验台试验台 11导轨导轨 12电解液电解液 13过

15、滤网过滤网 14电解液槽电解液槽实验装置：实验装置：第17页/共26页第十八页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 阴极设计及工装阴极设计及工装(n zhun)方案：方案：阴极采用移动式小阴极，可改善极间间隙内的流场和温度场的分布，同时保证阴极采用移动式小阴极，可改善极间间隙内的流场和温度场的分布，同时保证电化学阳极溶解产物顺利排出，机械单元不仅具有刮膜和改变阳极表面微观轮电化学阳极溶解产物顺利排出，机械单元不仅具有刮膜和改变阳极表面微观轮廓廓(lnku)以提高电化学光整速度和光整效果的作用，而且还具有定位和导向以提高电化学光整速度和光整效果的作用，而且还具有定位

16、和导向的作用的作用1驱动杆驱动杆 2机械单元机械单元 3工具阴极工具阴极 4工件阳极工件阳极第18页/共26页第十九页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 工艺参数工艺参数(cnsh)的影响：的影响：电流密度对表面电流密度对表面(biomin)粗糙度的影响：粗糙度的影响：电解液浓度对表面粗糙度的影响电解液浓度对表面粗糙度的影响：加工间隙对表面粗糙度的影响加工间隙对表面粗糙度的影响：第19页/共26页第二十页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 实验结果实验结果(ji gu)分析：分析：经测量，光整加工经测量，光整加工(ji gng)前

17、后，碳钢管管件内表面的粗糙度值由前后，碳钢管管件内表面的粗糙度值由3.2m降到降到0.2m ，其微观轮廓如图所示，其微观轮廓如图所示经电化学光整加工后，以碳钢管为例，下图分别为其原始内表面经电化学光整加工后，以碳钢管为例，下图分别为其原始内表面、预处理后的内表面以及光整加工后的内表面、预处理后的内表面以及光整加工后的内表面受工艺参数调整不当的影响受工艺参数调整不当的影响，因放电、短路杂散腐蚀等，因放电、短路杂散腐蚀等原因使得阳极和阴极表面受原因使得阳极和阴极表面受损，如图所示损，如图所示第20页/共26页第二十一页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 电化学在管束

18、电化学在管束(gunsh)式换热器中的应用：式换热器中的应用：1电源电源 2卡盘卡盘 3驱动杆驱动杆 4,6磨轮磨轮 5阴极阴极(ynj) 7电电解液池解液池8工件阳极工件阳极 9过滤网过滤网 10电解液电解液 11泵泵换热器中电化学机械复合光整加工示意图换热器中电化学机械复合光整加工示意图 ：因换热器管件较长，需要用多点接线的方法来使得电位和极间电场的因换热器管件较长，需要用多点接线的方法来使得电位和极间电场的分布均匀化，而阴极只能从一段接线，因而应在阳极即换热器上实行分布均匀化，而阴极只能从一段接线，因而应在阳极即换热器上实行多点接线，如图所示多点接线，如图所示第21页/共26页第二十二页

19、，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 待光整的管束待光整的管束(gunsh)式换热器：式换热器：光整中的管束光整中的管束(gunsh)式换热器：式换热器：电化学光整加工后的管束式换热器电化学光整加工后的管束式换热器第22页/共26页第二十三页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 利用利用(lyng)(lyng)电化学光整方法从改善换热器管件内表面质电化学光整方法从改善换热器管件内表面质量这一角度出发，来解决换热器积垢问题量这一角度出发，来解决换热器积垢问题 经大量实验和实际应用论证了电化学在管束式换热器管经大量实验和实际应用论证了电化

20、学在管束式换热器管件内表面的光整加工中的可行性件内表面的光整加工中的可行性在阴极设计中，充分利用展成式加工原理并成功的引入机械单元在阴极设计中，充分利用展成式加工原理并成功的引入机械单元，极大的提高了电化学光整效率和光整效果，极大的提高了电化学光整效率和光整效果拓展了电化学光整加工的应用范围拓展了电化学光整加工的应用范围第23页/共26页第二十四页，共26页。展望展望(zhnwng)：电化学光整加工工艺电化学光整加工工艺(gngy)系统是一个相当复杂的系统，要使系统是一个相当复杂的系统，要使得该工艺得该工艺(gngy)变得成熟及完善还需要大量的基础性工艺变得成熟及完善还需要大量的基础性工艺(gngy)研究研究 电化学光整加工已在光整加工的领域内展现出了极大电化学光整加工已在光整加工的领域内展现出了极大(j d)的发展潜力，经研究的进一步深入，该技术必的发展潜力，经研究的进一步深入，该技术必将对机械加工制造领域产生深远的影响将对机械加工制造领域产生深远的影响 新疆大学2011硕士论文答辩 第24页/共26页第二十五页，共26页。新疆大学(xn jin d xu)2011硕士论文答辩 请各位专家请各位专家(zhunji)、教、教授批评指正授批评指正第25页/共26页第二十六页，共26页。