電化學(xué)放電加工中氣膜厚度及其影響研究＊

劉 顥 阿達(dá)依·謝爾亞孜旦

（新疆大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017）

近年來，由于良好的光學(xué)透明性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫性和絕緣性能等，玻璃類硬脆材料廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、微流體和微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域的微型產(chǎn)品制造[1-2]，例如固體氧化物燃料電池、DNA 陣列制造、微加速計(jì)、微反應(yīng)器、微泵和一些醫(yī)療設(shè)備（流量傳感器或藥物輸送設(shè)備等）[3-4]。由于玻璃作為一種非導(dǎo)電硬脆材料，傳統(tǒng)的加工方法對(duì)其進(jìn)行加工具有極高的難度，因此一些非傳統(tǒng)的加工方法被關(guān)注，如超聲加工、激光加工和磨料流加工等。但這些非傳統(tǒng)加工方法不能很好地解決玻璃微加工中的微裂紋等問題，限制了其廣泛應(yīng)用[5-10]?；谶@些問題，國內(nèi)外學(xué)者研究提出了一種新型復(fù)合加工方法，即電化學(xué)放電加工（elctrochemical discharge machining，ECDM）。電化學(xué)放電加工由電化學(xué)加工時(shí)出現(xiàn)的電極放電效應(yīng)發(fā)展而來，1844 年，F(xiàn)oucault M L 等在電解水的實(shí)驗(yàn)中觀察到，非常細(xì)的鉑電極上會(huì)出現(xiàn)放電，他們將該現(xiàn)象稱為電極效應(yīng)，該電極效應(yīng)即是后來的電化學(xué)放電效應(yīng)[11]。電化學(xué)放電加工方法最早由Kurafuji H 和Suda H 于1986 年提出[12]，作為一種針對(duì)絕緣硬脆材料的有效微細(xì)加工技術(shù)，該方法具有成本低、加工柔性好和加工效率高等特點(diǎn)。

作為ECDM 中放電產(chǎn)生的主要介質(zhì)，氣膜質(zhì)量將顯著影響加工后的蝕刻坑或微孔質(zhì)量。因此，對(duì)氣膜的特性和質(zhì)量的研究尤為重要。2004 年，Wüthrich R 和Bleuler H 報(bào)告了通過垂直圓柱形電極形成氣膜的理論模型和臨界條件，為進(jìn)一步研究ECDM 中的氣膜特性提供了理論基礎(chǔ)[13]。隨后，Wüthrich R 等發(fā)現(xiàn)氣膜厚度是ECDM 的主要限制性因素。此外，有研究表明，添加表面活性劑可以有效地減小氣膜厚度[14]。2010 年，Cheng C P 等通過輪廓形狀和尺寸來表征氣膜，并研究了氣膜穩(wěn)定性對(duì)放電穩(wěn)定性的重要性。此外，電流信號(hào)提供的信息揭示了氣膜結(jié)構(gòu)的變化，為后續(xù)研究改變工藝參數(shù)以提高加工效率和精度提供了寶貴的參考[15]。其他研究人員采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)和完全因子試驗(yàn)等方法研究了各種加工條件下的氣膜特性，其中，氣膜的表征被認(rèn)為是一個(gè)關(guān)鍵的研究領(lǐng)域。2018 年，Kolhekar K R 和Sundaram M 通過應(yīng)用完全因子參數(shù)研究方法，驗(yàn)證了一種使用放電電流數(shù)據(jù)來表征氣體薄膜的技術(shù)[16]。 Singh T 通過對(duì)旋轉(zhuǎn)模式（RM）ECDM 的三重混合過程中的氫氣膜厚度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)查，報(bào)道了氣膜厚度對(duì)RM-ECDM 工藝中能量通道化行為的影響，并提高了加工質(zhì)量[17]。 Goud M等總結(jié)了ECDM 中材料去除機(jī)制的概念。探討了眾多元素對(duì)材料去除的影響，以及提高材料去除率的可能性。這篇詳盡的評(píng)論文章總結(jié)并闡述了ECDM 的演變，這無疑對(duì)未來ECDM 的研究和發(fā)展提供了方向[18]。其他一些研究報(bào)道了用計(jì)算機(jī)模擬或軟計(jì)算等方法對(duì)電化學(xué)放電加工過程進(jìn)行建模，預(yù)測(cè)加工結(jié)果，并通過改變加工參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)。這些調(diào)查毫無疑問地促進(jìn)了ECDM 研究的發(fā)展[19-21]。但是，由于ECDM 中參數(shù)的高度不確定性，各種因素之間的相互影響必須得到更多關(guān)注，對(duì)氣膜特性及其對(duì)加工質(zhì)量影響的研究必須進(jìn)一步完善。

上述研究表明，氣膜作為ECDM 過程中將加工狀態(tài)從電解狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電火花放電狀態(tài)的最重要的介質(zhì)，對(duì)加工質(zhì)量和精度有很大的影響。而且，由于電化學(xué)放電加工中參數(shù)的不穩(wěn)定性，其電壓、電解液濃度等參數(shù)對(duì)氣膜以及加工質(zhì)量有非常大的影響。根據(jù)上述分析，電源參數(shù)及其交互作用對(duì)電化學(xué)放電加工的影響研究不足。電源參數(shù)（電壓、頻率、占空比）作為電化學(xué)放電加工過程中的重要參數(shù)，本研究通過三因素三水平的全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化，分析了不同電源參數(shù)的組合對(duì)氣膜厚度的影響，并研究了氣膜厚度變化對(duì)電化學(xué)放電加工的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法與系統(tǒng)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

圖1 所示為電化學(xué)放電加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)裝置由電化學(xué)放電加工裝置和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)裝置組成，其中電化學(xué)放電加工裝置由三坐標(biāo)控制平臺(tái)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、直流脈沖電源、位于工作臺(tái)上的電解液槽、電解液、陽極（輔助電極）和陰極（工具電極）組成，觀測(cè)裝置由高速攝像機(jī)和示波器組成。電解液槽由透明有機(jī)玻璃制成，便于高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)捕獲氣膜圖像和電化學(xué)放電加工的整個(gè)過程。高速攝像機(jī)曝光度調(diào)為100 來捕捉更為清晰的氣膜，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，相鄰兩張圖像采集時(shí)間間隔為100 ms。示波器用于記錄放電過程中的電流和電壓信號(hào)圖。

圖1 電化學(xué)放電加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

1.2 材料

實(shí)驗(yàn)中提供一個(gè)直流脈沖電源作為加工電源。電化學(xué)加工槽由有機(jī)玻璃（瑞慈PMMA）制成。輔助陽極材料選擇大小為50 mm×40 mm×4 mm 的石墨板（埃墨里石墨AIMOLI004）。工具電極材料為長150 mm、直徑300 μm 的柱狀碳化鎢（科研高純材料定制）。電解質(zhì)選用1 mol/L 的氫氧化鈉（品牌：析標(biāo)）溶液。工件材料選擇1 mm 厚的K9 光學(xué)玻璃（諾卓NZ026）和石英玻璃（亞特光學(xué)）。表1 顯示了電化學(xué)放電加工各實(shí)驗(yàn)裝置及材料參數(shù)選擇。

表1 電化學(xué)放電加工各實(shí)驗(yàn)裝置及材料參數(shù)

1.3 方法

試驗(yàn)采用三因素三水平全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)參數(shù)如電極間距、電解液濃度和電解液水平等通過文獻(xiàn)推薦，選擇大電極間距、小的電解液濃度和電解液水平，見表1。選擇電壓、頻率和占空比作為輸入?yún)?shù)，并通過前置實(shí)驗(yàn)選取參數(shù)區(qū)間，見表2。使用高速攝像機(jī)和示波器對(duì)試驗(yàn)圖像進(jìn)行采集，ImageJ 和Minitab 19 分別被用來提取數(shù)據(jù)和分析高速攝像機(jī)采集的氣膜圖像。

表2 考慮水平變化的工藝參數(shù)

圖2 所示為電化學(xué)放電加工氣膜圖像捕獲及加工系統(tǒng)示意圖。實(shí)驗(yàn)分為兩部分，第一部分為氣膜生成及圖像采集，第二部分為實(shí)驗(yàn)加工。第一部分實(shí)驗(yàn)中工具電極夾裝在三坐標(biāo)平臺(tái)Z軸，且和輔助陽極部分浸沒在NaOH 電解液中，兩個(gè)電極分別連接在脈沖電源的正負(fù)極。為了更好地觀測(cè)氣膜形成的整個(gè)過程，將脈沖電源的緩沖值設(shè)為50，這時(shí)電壓上升過程會(huì)較為緩慢。開始加工之后，通常在第8 s 到達(dá)臨界電壓并且擊穿氣膜，產(chǎn)生放電。高速攝像機(jī)對(duì)氣膜形成過程圖像進(jìn)行采集，取氣膜被擊穿前形成的穩(wěn)定而致密的氣膜圖像作為響應(yīng)的圖像，通過Matlab 邊緣檢測(cè)提取氣膜邊緣，從25 個(gè)位置通過ImageJ 測(cè)量工具追蹤邊緣計(jì)算氣膜的厚度。氣膜厚度的計(jì)算公式為

圖2 電化學(xué)放電加工氣膜圖像捕獲及加工系統(tǒng)示意圖

式中：H為氣膜厚度；d(n)為第n個(gè)位置處的氣膜厚度，n為測(cè)量位置的數(shù)量；D為工具電極的直徑。將測(cè)量得到的氣膜厚度數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Minitab 19 中，使用全因子分析方法，分析數(shù)據(jù)的可靠性并得出試驗(yàn)結(jié)果。第二部分實(shí)驗(yàn)中則對(duì)兩種玻璃進(jìn)行加工，驗(yàn)證最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 氣泡生長融合

電化學(xué)放電加工過程中氣泡的生長融合主要受到實(shí)驗(yàn)過程中氣泡表面張力和作用于氣泡的浮力影響。其中，氣泡表面張力有利于氣泡附著在電極表面，作用于氣泡的浮力會(huì)試圖驅(qū)逐氣泡，同時(shí)也促進(jìn)了不同氣泡的融合。圖3 所示為電化學(xué)放電加工中工具電極上氣泡生長融合與氣膜成形過程，此過程施加40 V 電壓。

圖3 氣泡生長融合與氣膜成形過程

如圖3a 所示，此時(shí)電源沒有接通，電化學(xué)反應(yīng)尚未開始，工具電極周圍沒有氣泡產(chǎn)生。當(dāng)電源接通后，電壓由0 V 躍變?yōu)?0 V，電化學(xué)反應(yīng)開始發(fā)生。如圖3b 所示，1 ms 時(shí)，工具電極上有一層氣泡附著，由于此時(shí)電化學(xué)反應(yīng)剛剛開始，生成的氣泡體積較小，僅有薄薄一層附著于工具電極，不能明顯地看見氣泡。電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到3 ms 時(shí)，由圖3c 可以觀察到氣泡層厚度增加，工具電極上有較為明顯的氣泡生成。電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到6 ms時(shí)，如圖3d 所示，隨著工具電極上氣泡進(jìn)一步增長融合，電極表面有較大氣泡融合生成。電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到9 ms 時(shí)，由圖3e 可以發(fā)現(xiàn)，生成的氣泡開始逐漸融合為一個(gè)大氣泡包裹工具電極，生成的氣膜逐漸趨于穩(wěn)定。電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到12 ms 時(shí)，如圖3f 所示，工具電極周圍的氣泡進(jìn)一步變大，在電極底部生長融合形成氣膜包裹工具電極，這是因?yàn)殡S著浸入深度的增加，工具電極底部受到的浮力也在增加，促進(jìn)了氣泡的生長融合，此時(shí)所形成的氣膜更致密穩(wěn)定。

2.2 氣膜形成

圖4 所示為電化學(xué)放電加工過程電壓-電流特性曲線，畫框區(qū)域?yàn)橐淮坞娀瘜W(xué)放電加工從氣膜形成到擊穿產(chǎn)生放電的過程，箭頭所指圖片為其電壓-電流特性曲線。通過圖像可以更加科學(xué)直觀地分析整個(gè)氣膜形成過程，結(jié)合圖5，整個(gè)過程可大概分為5 個(gè)區(qū)域。

圖4 電化學(xué)放電加工過程電壓-電流特性曲線

圖5 電化學(xué)放電加工過程

OA段為截止區(qū)：這個(gè)階段由于電壓低，基本沒有電流生成，電化學(xué)反應(yīng)未開始，沒有氣泡產(chǎn)生。

AB段為線性區(qū)：此階段電壓和電流關(guān)系服從歐姆定律，電流隨著輸入電壓的增大而呈線性增大；且電化學(xué)反應(yīng)開始產(chǎn)生，兩電極間形成通路，少量的氫氣泡開始在工具電極表面生成。

BC段為飽和區(qū)：從B點(diǎn)開始，工具電極表面產(chǎn)生的氣泡增多，并開始聚集合并，逐漸形成氣膜。雖然此時(shí)氣膜不夠致密和穩(wěn)定，但會(huì)導(dǎo)致兩電極之間的電阻值增大，且電流變化逐漸趨于平穩(wěn)。

CD段為躍變區(qū)：這個(gè)階段隨著電壓持續(xù)增大，大量的氫氣泡在工具電極表面生成、聚集以及合并，使得氣膜變成一種致密而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。此外，密集而穩(wěn)定的絕緣氣膜產(chǎn)生后，電流會(huì)逐漸收斂為0，氣膜內(nèi)外形成電位差，并開始產(chǎn)生一些微小的不穩(wěn)定火花放電。同時(shí)輔助陽極表面也有大量氧氣泡產(chǎn)生，但由于其具有較大的表面面積，并不能使得氣泡附著生成氣膜。

DE段為放電區(qū)：這個(gè)階段，形成的氣膜致密而穩(wěn)定，并隨著輸入電壓的持續(xù)增大，氣膜內(nèi)外電勢(shì)差增大，當(dāng)電勢(shì)差超過臨界值時(shí)將會(huì)擊穿氣膜，產(chǎn)生電化學(xué)放電，電化學(xué)放電加工的實(shí)際加工過程發(fā)生在這一階段，圖5 中DE部分為氣膜被擊穿產(chǎn)生火花放電。

2.3 氣膜厚度

據(jù)表3 展示了氣膜厚度的方差分析，F(xiàn)值和P值來確定影響因素的顯著性。F值較大和P值小于0.05 的因素被認(rèn)為是顯著的，由表3 可知，電壓、占空比、電壓和占空比的交互作用、頻率和占空比的F值較大。電壓、占空比、電壓和占空比的交互作用P=0，頻率和占空比的交互作用P=0.010。由此可知，電壓、占空比、電壓和占空比的交互作用、頻率和占空比交互作用對(duì)于氣膜厚度有較大的影響。

表3 氣膜厚度的方差分析

氣膜厚度均值的主效應(yīng)圖如圖6 所示。由圖6可知，電壓和占空比對(duì)于氣膜厚度有較大的影響，頻率對(duì)氣膜厚度的影響較?。蛔钚〉碾妷?、最大的占空比和頻率是形成薄氣膜的最佳工藝參數(shù)組合。如圖6a 所示，隨著電壓的增大，氣膜厚度也隨之增加。由于單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更多的氣泡，氣泡積累速度隨著電壓的增大變快，氣膜厚度變厚；伴隨著電壓的升高，電化學(xué)放電也變得更為劇烈，這個(gè)過程中會(huì)伴隨著大量的熱量產(chǎn)生，電解液會(huì)被蒸發(fā)，產(chǎn)生大量氣體。這兩個(gè)因素是導(dǎo)致隨著電壓升高、氣膜厚度過大的主要原因。如圖6b 所示，頻率對(duì)氣膜厚度的影響十分微小。如圖6c 所示，占空比對(duì)氣膜厚度也有較為顯著的影響，當(dāng)占空比達(dá)到最大（80%）時(shí)，一個(gè)脈沖過程中通電時(shí)間所占的比例降低，這可能避免電壓過大產(chǎn)生的大氣泡的合并聚集，減小氣膜厚度。通過效應(yīng)圖可知，獨(dú)立因素下氣膜厚度的最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)組合為50 V 電壓、30 kHz頻率、80%占空比；氣膜厚度的極端實(shí)驗(yàn)參數(shù)為60 V 電壓、20 kHz 頻率、60%占空比，其氣膜厚度分別為214 μm 和335 μm。

圖6 氣膜厚度均值的主效應(yīng)圖

表3 的方差分析顯示，上述獨(dú)立因素的影響并不能更全面地說明這些因素對(duì)氣膜特性的影響，所以考慮2 因素的交互作用效果。表3 顯示，電壓-占空比和頻率-占空比對(duì)氣膜厚度的影響是顯著的。圖7 所示為電壓-占空比和頻率-占空比對(duì)氣膜厚度的交互作用效果圖。由圖7a 可知，占空比為60%時(shí)，氣膜厚度隨著電壓的降低而線性下降；占空比為70%時(shí)，氣膜厚度隨著電壓的降低而降低，但影響不大；占空比為80%時(shí)，小電壓更有利于薄氣膜的形成。一般來說，當(dāng)占空比不變時(shí)，氣膜的厚度隨著電壓的增加而減少。然而，由于小占空比導(dǎo)致脈沖電源的充電過程延長，氣泡數(shù)量的增加導(dǎo)致氣膜的厚度增加。為了獲得更薄的氣膜，小電壓和大占空比的組合是一個(gè)更理想的選擇。由圖7b可知，占空比超過70%時(shí)，薄膜厚度會(huì)隨著頻率的降低而降低。最大占空比和最小頻率的組合為形成薄膜提供了有利的條件，原因可能是在大占空比下，電源在一個(gè)周期內(nèi)的通電時(shí)間減少，從而減少了氣泡的產(chǎn)生，減小了氣膜的厚度。

圖7 電壓-占空比和頻率-占空比的氣膜厚度交互效應(yīng)圖

綜上所述，電壓、占空比、電壓和占空比的交互作用、頻率和占空比的交互作用是對(duì)氣膜厚度有較明顯影響的因素。結(jié)合單因素和2 因素交互作用對(duì)氣膜厚度的影響分析，通過對(duì)數(shù)據(jù)的響應(yīng)優(yōu)化，最終確定最小電壓、最小頻率和最大占空比為形成薄氣膜的最佳工藝參數(shù)組合。最佳的工藝參數(shù)組合是電壓50 V、頻率20 kHz、占空比80%，極端的工藝參數(shù)組合是電壓60 V、頻率25 kHz、占空比60%，它們的氣膜厚度分別為189 μm 和338 μm。圖8 所示為極端實(shí)驗(yàn)參數(shù)和最佳工藝參數(shù)下的氣膜厚度的比較。

圖8 極端實(shí)驗(yàn)參數(shù)和最佳工藝參數(shù)下的氣膜厚度（插圖為計(jì)算氣膜厚度的邊緣檢測(cè)圖像）

3 氣膜厚度與加工質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)ECDM 中使用最佳工藝參數(shù)組合時(shí)，生成的氣膜有更薄的厚度。為了驗(yàn)證薄氣膜是否有利于提高加工質(zhì)量，采用已確認(rèn)的工藝參數(shù)組合（表4）在石英玻璃和K9 光學(xué)玻璃上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工，以此提高加工質(zhì)量。為節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使用1.5 μm/s 的進(jìn)給速度，對(duì)兩種玻璃進(jìn)行了100 s的加工。

表4 已確認(rèn)的工藝參數(shù)組合

表5 所示為通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出入口的徑向過切、圓度（兩點(diǎn)法）和孔的深徑比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與極端實(shí)驗(yàn)參數(shù)組合加工的微小孔相比，在最佳工藝參數(shù)組合下，兩種玻璃加工的微小孔都有較小的徑向過切、較小的圓度誤差和較大的深徑比。

表5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總

圖9 所示為所加工微孔的入口形狀及徑向過切。由表5 和圖9 結(jié)合分析可知，最佳工藝參數(shù)組合下，兩種玻璃上加工的微小孔徑向過切都有明顯的減小，這表明薄氣膜有利于電化學(xué)放電加工過程中徑向過切的減小。這是由于在最佳工藝參數(shù)組合下，所產(chǎn)生的氣膜厚度較小。在實(shí)際加工過程中，材料去除主要通過氣膜被擊破產(chǎn)生的電化學(xué)放電達(dá)成，由于加工過程中氣膜包裹著工具電極，若氣膜厚度的增加則相當(dāng)于增大了工具電極的直徑，導(dǎo)致加工中徑向過切增大。此外，隨著氣膜厚度增加，工具電極上產(chǎn)生的側(cè)壁放電與所加工孔壁距離減小，使得工件側(cè)壁材料去除增加。因此，通過減小氣膜厚度來減小電化學(xué)放電加工過程的徑向過切是可行的。雖然氣膜厚度的減小對(duì)孔深的提升較小，但氣膜厚度減小極大地減小了所加工微小孔的徑向過切，所以會(huì)使得微小孔深徑比也有較大的提升。

圖9 不同工藝參數(shù)電化學(xué)放電加工兩種玻璃的入口過切

圖10 所示為不同工藝參數(shù)組合加工出來的盲孔三維表面形貌。由表5 和圖10 結(jié)合分析可知，使用最佳工藝參數(shù)組合加工的微小孔圓度誤差小、圓度大，且入口處加工產(chǎn)生的碎屑較少。這與氣膜的穩(wěn)定性有一定的關(guān)系，因?yàn)闅饽し€(wěn)定的提高會(huì)使加工過程中氣膜形狀保持較好，產(chǎn)生的放電更加穩(wěn)定，對(duì)工件的表面微觀形態(tài)提升有較好的影響。這也從另一種角度說明，氣膜厚度的減小在一定程度上提升了氣膜的穩(wěn)定性，從而提升加工質(zhì)量和加工精度。但氣膜厚度過小對(duì)加工也是不利的，過薄的氣膜會(huì)反而會(huì)由于加工過程中湍流擾動(dòng)等原因降低氣膜穩(wěn)定性，使氣膜難以維持。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，最佳工藝參數(shù)組合下，良好的氣膜特性使得電化學(xué)放電加工的微小孔有更小的圓度誤差，且表面更加光滑，起皺少。在極端工藝參數(shù)時(shí)氣膜較厚，且氣膜穩(wěn)定性差使得氣膜各位置厚度分布不均勻，導(dǎo)致所加工玻璃微小孔不同位置的材料去除程度有很大差異。如圖10 所示，氣膜厚度較大的位置放電能量少，導(dǎo)致材料去除過少會(huì)形成不規(guī)則的凸起；氣膜較薄的位置產(chǎn)生的放電能量多、材料去除過多。在微小孔形貌上表現(xiàn)為其圓度誤差更大。

圖10 電化學(xué)放電加工微小孔三維形貌

根據(jù)上述研究結(jié)果，在最佳的工藝參數(shù)組合下，ECDM 過程中會(huì)形成一層薄而穩(wěn)定的氣體膜，因此電化學(xué)放電產(chǎn)生的放電能量在各個(gè)位置的分布更加均勻。此外，研究發(fā)現(xiàn)，減少氣膜的厚度也會(huì)降低對(duì)氣膜穩(wěn)定性的影響。由于更薄的氣膜需要更少的放電能量來破裂，導(dǎo)致氣膜在電解質(zhì)周圍被擊穿所帶來的湍流更少，氣膜的穩(wěn)定性更好，在加工結(jié)果中表現(xiàn)為微孔的圓度誤差較小。

4 結(jié)語

首先，通過實(shí)驗(yàn)從氣泡生長、融合再到氣膜成形分析了電化學(xué)放電加工過程中氣膜形成的過程。其次，采用三因素三水平全析因?qū)嶒?yàn)分析了電化學(xué)放電加工過程中的氣膜厚度的變化。以電源參數(shù)為變量，氣膜厚度作為衡量氣膜質(zhì)量的主要因素進(jìn)行研究，確定了能得到最小氣膜厚度的最佳的工藝參數(shù)組合。然后，利用圓度誤差、徑向過切和深徑比對(duì)表面微觀形貌的影響進(jìn)行了表征和分析，研究了氣膜厚度在電化學(xué)放電加工中的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用最佳工藝參數(shù)組合生成189 μm 厚的氣膜，相比極端工藝參數(shù)組合氣膜厚度減小了149 μm，在石英玻璃和光學(xué)玻璃兩種類型的玻璃進(jìn)行微結(jié)構(gòu)加工，結(jié)果表明，小電壓、小頻率和大占空比的組合是產(chǎn)生高質(zhì)量氣膜的條件，且有利于提升加工質(zhì)量。