[發(fā)明專利]等離子體輔助電解加工方法及實(shí)施裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010500570.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111805022A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永華;詹順達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H3/00
• 分類號(hào): B23H3/00;B23H11/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 劉方

本發(fā)明公開(kāi)了一種等離子體輔助電解加工方法及實(shí)施裝置，該等離子體輔助電解加工方法包括以下步驟：提供直流電源，所述直流電源的正極連接工件，所述直流電源的負(fù)極連接工具電極，所述工具電極為棒狀結(jié)構(gòu)；將所述工件和所述工具電極置于電解液中；接通所述直流電源，所述直流電源施加的電壓在50V以上，利用高加工電壓誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子體包裹工具電極表面，等離子體的溫度能提高加工效率。同時(shí)利用誘導(dǎo)等離子體過(guò)程中的氣泡擾亂流場(chǎng)環(huán)境，強(qiáng)化電解產(chǎn)物排出。本發(fā)明的加工方法操作便捷、加工穩(wěn)定性好，在加工過(guò)程中能夠消除雜散電流，實(shí)現(xiàn)高定域性精密加工，同時(shí)保持已加工工件表面光滑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種等離子體輔助電解加工方法及實(shí)施裝置。

背景技術(shù)

超硬或強(qiáng)韌性材料(如高溫合金、鈦合金、不銹鋼等)表面復(fù)雜的宏觀或微觀結(jié)構(gòu)，在光學(xué)精密模具(微結(jié)構(gòu)控制光路)、燃料電池反應(yīng)器(提高反應(yīng)面積比)、生物植入器件(促進(jìn)組織生長(zhǎng)及粘附)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是這類硬或韌的材料表面結(jié)構(gòu)加工是傳統(tǒng)加工方法難以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@類材料容易在加工中出現(xiàn)斷刀或粘刀風(fēng)險(xiǎn)，使加工效率及加工穩(wěn)定性嚴(yán)重降低。電解加工(electrochemical machining,ECM)是一種建立在陽(yáng)極溶解基礎(chǔ)上的金屬成形工藝，電解液以10-60m/s的高速通過(guò)預(yù)成形的陰極工具和陽(yáng)極工件之間的間隙，并施加 10-20V的低直流電壓，利用陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化溶解的原理，在工件材料表面形成材料去除。電解加工具有非接觸的特點(diǎn)，可以消除加工過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械力，因此又具備加工工件無(wú)毛刺、無(wú)熱應(yīng)力、無(wú)機(jī)械應(yīng)力、無(wú)微裂紋，并且工具電極無(wú)磨損的特點(diǎn)，使得電解加工技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，在電解加工中，由于工具電極側(cè)邊存在雜散電流，導(dǎo)致工件加工時(shí)出現(xiàn)側(cè)向腐蝕，影響了電解加工的精度；同時(shí)，非加工區(qū)存在大范圍點(diǎn)蝕，影響了非加工面的質(zhì)量，因此電解加工在輪廓精度要求較高、表面質(zhì)量要求較好的場(chǎng)合使用受限。

在電解加工中，提升加工精度的方法有工具電極側(cè)壁絕緣、多電位電解加工、使用低濃度電解液等方法。其中工具電極側(cè)壁絕緣是在工具電極側(cè)壁添加絕緣層，約束電場(chǎng)僅分布在工具電極尖端處，從而抑制側(cè)邊的雜散電流，降低側(cè)邊材料的溶解量，最終提高電解加工精度。但是在這種加工方法中，側(cè)壁絕緣工藝繁瑣，當(dāng)使用外部硬質(zhì)絕緣層時(shí)，絕緣層與內(nèi)部工具電極需要精密配合，安裝難度大；另一方面，當(dāng)使用物理/化學(xué)沉積法制備薄膜絕緣層時(shí)，由于電解加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電解碎屑、氣泡、焦耳熱等，極易破壞絕緣層，導(dǎo)致電解加工穩(wěn)定性及定域性變差，所以側(cè)壁絕緣方法在絕緣層制備及安裝上難度較大。多電位電解加工需要使用雙輸出電源，并且在工具電極與輔助電極之間需要加絕緣層，整個(gè)電極結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。使用低濃度電解液雖然能本質(zhì)上縮小雜散電流的作用范圍，但是同時(shí)也降低了加工效率，導(dǎo)致工件加工時(shí)間成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種等離子體輔助電解加工方法及實(shí)施裝置，該加工方法操作便捷、加工穩(wěn)定性好，在加工過(guò)程中能夠降低雜散電流，實(shí)現(xiàn)高定域性精密加工，同時(shí)保持已加工工件表面光滑。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的第一方面，提供一種等離子體輔助電解加工方法，包括以下步驟：

提供直流電源，所述直流電源的正極連接工件，所述直流電源的負(fù)極連接工具電極，所述工具電極為棒狀結(jié)構(gòu)；

將所述工件和所述工具電極置于電解液中；

接通所述直流電源，所述直流電源施加的電壓在50V以上。

本申請(qǐng)中“以上”理解為包括本數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述直流電源為恒壓電源、恒流電源或脈沖直流電源。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述工件與所述工具電極之間的間隙為5μm～40mm。