[發明專利]一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010967161.3
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112222549B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 王銀飛;張朝陽;張先爍;吳予澄;趙斗艷;王濤;楊帥
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23H5/06
• 分類號: B23H5/06;B23H9/14;B23K26/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，包括以下步驟：

待加工工件通過夾具設置在水槽（15）內，水槽（15）內充有電解液（9）；水槽（15）內電解液（9）沒過工件（8）下表面但不超過其上表面；

待加工工件兩側設置有磁性陰極板（13），且磁性陰極板（13）與脈沖直流 電源（14）負極連接，待加工工件與脈沖直流電源（14）正極連接；磁性陰極板（13）相對傾斜設置，且磁性陰極板（13）與水平面夾角角度為0~90°；

待加工工件與磁性陰極板（13）之間形成電場，且待加工工件兩側的磁性陰極板（13）可形成強度自上而下逐漸減弱的磁場；

激光器發出的激光束（7）經聚焦透鏡（6）聚焦后輻照在待加工工件上進行打孔。

2.根據權利要求1所述的傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟一）將待加工工件置于專有夾具（10）上固定并夾緊，磁性陰極板（13）置于待加工工件兩側；操縱計算機（17）移動工作臺（16），使得激光束（7）能夠輻照在待加工工件上；連通脈沖直流電源（14）電路，向水槽（15）內倒入電解液（9）；

步驟二）激光加工時，磁性陰極板（13）之間的磁場（21）強度自上而下逐漸減弱，對激光加工的工件（8）產生的等離子體（19）的約束作用不斷減弱；等離子體（19）沿磁場（21）方向擴散，使得等離子體（19）對孔壁的作用減弱，實現孔徑減小；同時，由于激光加工產生的等離子體（19）中的電子（20）比正離子質量大，因而在接線端磁性陰極板（13）與工件（8）產生電場（18）的作用下，使得電子（20）向下作加速運動，從而加速熔融金屬的流動，可提高打孔效率；傾斜設置的磁性陰極板（13）使得電解液中帶電離子在洛倫茲力的作用下，發生磁流體力學效應，從而加速電化學反應的進行，增大出口孔徑；由于激光具有熱-力作用，工件（8）下方鈍化膜破裂時，電解液（9）由加工后孔的出口流入，孔出口處溶液在短時間內迅速升溫，會加快電化學反應的進行，孔出口處受到進一步刻蝕；此外，磁性陰極板（13）產生的磁場（21）可以控制等離子體（19）的擴散，有效抑制波紋結構的形成，從而提高孔壁質量。

3.根據權利要求2所述的一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，步驟一）中被加工的工件（8）為金屬材料，所述電解液（9）為質量分數20%的NaNO₃溶液，所述磁性陰極板（13）為導電磁鐵。

4.根據權利要求3所述的一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，所述工件（8）材料為鋁合金，磁性陰極板（13）材料為釹鐵硼。

5.根據權利要求1或者2任一項所述的一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，磁性陰極板（13）由專有夾具（10）兩側抓手固定并夾緊。

6.根據權利要求1所述的一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，磁性陰極板（13）與水平面夾角角度為70°。

7.根據權利要求1或者2任一項所述的一種傾斜式磁性陰極板激光電化學復合鉆孔的方法，其特征在于，兩根所述磁性陰極板（13）均包括N極和S極。