[发明专利]一种微通道线切割加工方法

说明书

一种微通道线切割加工方法，将微通道原料在线切割加工平台上装夹好，设置加工轨迹；通过上位机设置脉冲控制器，所述脉冲控制器的模式和参数根据加工表面要求的波纹特征尺寸决定。按照设定的加工轨迹开始切割加工，电极丝的进给由原有机床伺服系统控制；在加工过程中，脉冲控制器通过串口实时控制可编程脉冲电源，根据上位机设定的参数，使脉冲电源的输出波形规律性变化，使切割出的工件表面产生周期性波纹形状。线切割加工效率高，成本低，加工工艺灵活等特点，在微通道的加工中得到广泛应用。通过在线改变电火花线切割脉冲电源电参数的方法，改变加工过程中的放电能量，切割工件的表面产生周期性波纹，增加微通道比表面积，提高反应器制氢性能。

技术领域

本发明涉及微通道加工，尤其是涉及一种微通道线切割加工方法。

背景技术

近年来，随着航天技术、信息与电子技术、MEMS(micro-electro-mechanicalsystem)技术、生物技术与生命科学等高新技术的发展呈现出空间尺度的微小化、紧凑化、结构与条件的复杂化等突出特征，使人们必须考虑介质传递过程中的尺度微细化、结构与条件复杂化等效应微尺度流动与传热已成为现代高新技术的理论与技术基础之一。随着研究的深入，微细尺度传热技术、微通道反应器等技术也逐渐由高新技术领域向传统工业领域扩展。

微通道散热器具有传热系数高、压降低、功率小等特点，已经作为一种新颖的散热结构应用于航空航天、暖通空调、微型核反应堆等多种场合中。国内外许多学者对其进行了大量的研究。文献《相变传热微通道技术的研究进展》(DOI:10.3901/jme.2010.24.101)中，作者王辉、汤勇、余建军对微通道内为热流体动力学过程及传热机理、微通道结构与传热特性的影响关系、微通道结构的制造技术等进行了探讨。周帼彦、徐善东在其文章《换热技术从大型化向微小化的发展》(文章编号：1001-2060(2005)05-0447-08)中提到，微通道使得流体与通道单位体积接触表面积要远大于常规通道中流体与通道的单位体积接触表面积，从而使得整个换热器的体积可比常规换热器的体积小一个数量级以上。因此，如果能够提高微通道的比表面积，散热效率也会大大提高。微通道还常用在微反应器中，微通道结构和表面质量影响反应器催化反应速率和催化转化率。

在文献(《微通道散热器长直微通道的新加工工艺研究》，文章编号：1007-2853(2011)09-0061-04，作者杨凯钧、左春柽等人)中利用电火花线切割对微通道进行加工，并对加工过程中电极丝补偿、脉宽、脉间等加工参数进行了研究，得到了很好的加工效果。但是，线切割加工出来的微通道表面光整，比表面积低。

微通道常采用精密铣削、激光、化学刻蚀等加工方法加工，不同加工方法制作的微通道表面微观结构不同，这些表面结构会影响催化剂附着性能和微通道内介质流动性能，对散热器、反应器的效率有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的微通道加工所存在的难题，提供在电火花线切割加工的基础上，利用可编程脉冲电源，在线实时改变电流、脉冲频率等电参数，加工出具有周期性波浪形轮廓微通道的一种微通道线切割加工方法。

本发明包括以下步骤：

1)将微通道原料在线切割加工平台上装夹好，设置加工轨迹；

2)通过上位机设置脉冲控制器，所述脉冲控制器的模式和参数根据加工表面要求的波纹特征尺寸决定。

在步骤2)中，所述脉冲控制器的控制模式包括单独脉冲电流控制、单独调节脉冲电源的频率等中的至少一种；所述脉冲控制器的参数包括控制周期和输出波形等，所述加工表面要求的波纹特征尺寸可为波长和振幅等。

3)按照设定的加工轨迹开始切割加工，电极丝的进给由原有机床伺服系统控制；

4)在加工过程中，脉冲控制器通过串口实时控制可编程脉冲电源，根据上位机设定的参数，使脉冲电源的输出波形规律性变化，使切割出的工件表面产生周期性波纹形状；