[發明專利]凍結保護套料電解加工陰極裝置及加工方法

有效

• 申請號: 201910202880.3
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109909565B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 朱棟;李家寶;徐正揚
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H3/04;B23H11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明提供了一種凍結保護套料電解加工陰極裝置及加工方法，屬于電解加工技術領域。該陰極裝置主要由陰極頭、陰極塊、凍結塊和冷凍劑囊體組成。該套料電解加工方法中，冷凍劑囊體環繞在凍結塊中間的保護腔周圍，工件已加工部位逐漸伸入凍結塊中間的保護腔內，冷凍劑從冷凍劑囊體入口端通入，出口端流出，凍結塊中間保護腔內的雜散電解液發生凍結。本發明有利于減小工件已加工表面因雜散電解液產生的雜散腐蝕，降低工件錐度，提高工件表面質量。

技術領域

本發明涉及電解加工領域，尤其涉及一種凍結保護套料電解加工陰極裝置及加工方法。

背景技術

電解加工在高溫合金、鈦合金等高強度和高硬度材料大批量成型中具有較高的加工效率及較低的加工成本，并因此廣泛應用于軍工國防工業及航空航天制造中的難加工材料加工中。

電解加工基于陰極與工件之間電場、電解液流場和電化學溶解原理來蝕除金屬工件，加工過程中陰極裝置不斷向工件進給，工件表面材料不斷蝕除而最終成型，具有加工范圍廣、不存在機械切削力、殘余應力和變形等優點。

電解加工也存在一些亟待解決的問題，當工件已加工表面周圍普遍存在雜散電場，工件與陰極加工間隙中的高速電解液常擴散到工件的已加工區域的情況下，工件已加工表面周圍的雜散電解液會帶來雜散腐蝕，工件表面質量降低并產生錐度。在專利“全過程一字型流動柔性保護套料電解加工裝置及方法”（申請號 201610696734.7 申請人 南京航空航天大學，發明人 朱棟 柳傲 谷洲之 徐正揚 劉嘉）中公開了一種利用柔性絕緣塊將工件已加工區域密封的方法來減少電解加工過程中的雜散腐蝕，但柔性絕緣塊無法與工件已加工部位做到完全密封，因而仍會發生一部分雜散腐蝕；在專利“電解加工中利用鈍化金屬涂層保護非加工工件表面方法”（申請號 201410525749.8 申請人 南京航空航天大學，發明人 王登勇 鮑均 朱增偉 朱荻）中公開了一種利用在工件的非加工表面涂制鈍化金屬層的方法減少工件的雜散腐蝕，但對于加工過程中產生的工件已加工表面無法進行保護且涂層制備周期長；在專利“基于低溫環境的冰凍輔助微小孔加工方法及裝置”（申請號201510212740 .6 申請人 南京航空航天大學，發明人 朱荻 張彥 徐正揚 邢俊 丁飛）中公開了一種利用液氮冰凍微孔加工出口改善工件出口質量的方法，但對孔加工全過程的表面質量改善不明顯；

在現有的各種套料電解加工雜散腐蝕防護方法中，采用機械密封的方式難以保證有效阻隔雜散電解液進入非加工區，工件已加工表面仍會因存在電解液造成雜散腐蝕；

其它現有的各種雜散腐蝕防護的效果常存在各自局限，仍需進一步探尋更有效的套料電解加工保護方法；

電解液在電解加工中具有重要作用。電解液在電解加工中與被加工材料及工具陰極組成進行電化學反應的電極，作為工件在外電場作用下進行電化學反應的介質，同時所含導電離子也是傳遞電流的介質，并起到排除電解產物、帶走加工過程產生熱量的作用而不可或缺。

常用的電解液電解質如氯化鈉和硝酸鈉等，僅在熔融狀態或溶于水后，受水分子影響，離子鍵斷裂，存在自由一定濃度的能自由移動離子才能傳遞電流，充當電解液；當電解液電解質處于固態晶體時，離子之間存在很強的離子鍵而被束縛在晶格中不能自由移動而不能較好導電，難以充當電解加工反應的優良介質。

發明內容

本發明是為了解決現階段套料電解加工中存在的雜散電解液對工件已加工部位的雜散腐蝕問題，提出了一種凍結保護套料電解加工陰極裝置及加工方法，以減少工件錐度，提高工件表面質量。

一種凍結保護套料電解加工陰極裝置，包括矩形陰極塊和陰極頭， 其特征在于：上述矩形陰極塊中心具有上、下貫通的矩形空腔，矩形空腔內安裝冷凍塊；冷凍塊自上而下依次為上冷凍塊、密封墊和下冷凍塊，三者通過螺栓連接；