[發明專利]微細電解線切割中的陰極產物在線去除方法及裝置

有效

• 申請號: 201911124529.3
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110860745B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 杭雨森;曾永彬;楊濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H7/02
• 分類號: B23H7/02;B23H7/10;B23H7/36;B23H3/10;B23H3/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明涉及一種微細電解線切割中的陰極產物在線去除方法及裝置，屬于微細電解加工領域。該方法的特點在于：在微細電解線切割加工過程中，陰極循環走絲，電極絲先后浸沒于清洗液和去離子水中，最終進入加工區域。循環走絲浸泡的主要作用：①不斷走絲更新加工區電極絲，保持陰極表面的光整性，提升微縫縫寬的均勻性；②清洗劑可以去除陰極表面黏附的絮狀電解產物，進一步保證電極絲表面的光整性；③易于加工含易沉積金屬材料，如含大量銅的材料，陰極表面沉積的金屬在清洗區被去除，提高加工效率和精度;④利于加工大厚度金屬微結構，表面光整的陰極提高電解速率，保證大厚度工件的加工。

技術領域

本發明涉及一種微細電解線切割中的陰極產物在線去除方法及裝置，屬精密微細電化學加工領域。

技術背景

復雜金屬微結構的加工對傳統的機械加工方式有一定要求，尤其是高溫合金、鈦合金和金屬玻璃等難加工材料的微結構加工，而微細電解加工在金屬微結構的成型上具有獨特的優勢。該方法的原理基于電解加工，不存在電極損耗，加工過程無溫度變化，不會對材料本身組織結構造成破壞。微細電解線切割采用超短脈沖電源來實現金屬微結構的加工，并以直徑為微米級的金屬電極絲作為陰極對工件進行電解切割，實現微縫、微結構的成型。

目前，針對微細電解線切割技術國內外學者紛紛展開研究，通過對工藝方法的改進優化，微細電解線切割效果顯著提升，不過針對該加工技術的研究仍需要進一步完善，以實現該加工方法的實際工程應用。

相較于傳統加工方法，微細電解線切割加工方法有著諸多優勢，但是與此同時，該方法也存在不足之處。一是由于工件與電極間的加工間隙尺寸微小，間隙內的加工產物以及氣泡難以迅速排出，絮狀產物易沉積于電極表面，影響電極表面光潔度，也影響加工區域電導率，從而降低電解效應作用速率，使得切割速度難以得到提升。產物的堆積附著甚至會造成短路使得線電極彎曲斷裂，降低微細電解線切割的表面質量，影響線切割的加工效率。二是對于某些含有易沉積成分金屬材料時，陰極表面極易被該金屬元素沉積包裹，嚴重影響微細電解線切割加工效果。

為了進一步提升微細電解線切割方法的工程應用能力，改善加工效果，實現更多難加工材料的高效加工，循環沖液、振動輔助、管電極內充液以及電源反向脈沖輸出等諸多手段被提出應用，輔助手段的主要目的是加強傳質效果，提升加工間隙內電導率分布，改善加工效果。無論是振動輔助，還是充液輔助都無法完全避免產物在陰極電極絲上的沉積，尤其是在加工含易沉積成分難加工金屬材料時，比如含銅金屬玻璃材料。在加工該材料時，陽極被加工材料內的銅不斷往陰極電極絲上沉積，銅的包裹影響電極絲表面電場分布，會阻礙微縫的切割，嚴重影響金屬玻璃微細電解線切割的加工效果。而電源反向脈沖輸出容易造成陰極反向溶解，同時也會影響加工效率。

本發明提出了電極絲單向循環浸泡清洗的方式改善微細電解線切割陰極沉積問題，陰極電極絲采用循環走絲的方式代替振動，使得加工區域內的產物順著單向流場遠離加工區域，且單方向的流速避免了振動模式下的流速變化引起的流暢紊亂，減少流體對加工區域薄壁工件和電極絲的沖擊。電極絲在單向循環運動的同時，先后浸泡于可迅速溶解電極絲表面沉積物的去沉積溶液和去離子水中，去沉積溶液的浸泡可快速去除電極絲表面的氫氧化物以及沉積的些許陽極金屬離子，去沉積溶液可采用一定濃度的酸性溶液，比如硫酸溶液。在脫離去沉積溶液的浸泡后電極絲上會殘留微量的酸性溶液，通過去離子水的進一步浸泡清洗，讓電極絲表面恢復潔凈，避免對電解液造成污染，影響線切割加工。

發明內容

針對微細電解線切割加工過程陰極表面產物殘留以及含易沉積成分材料加工效率的問題，提出了一種提高加工效率，增強實際工程應用能力的微細電解線切割中的陰極產物在線去除方法及裝置。