[發明專利]柔性扭制陰極及其電化學拋光復雜內通道方法

在審

• 申請號: 202210578163.2
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114959864A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 朱荻;安林超;王登勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C25F3/16
• 分類號: C25F3/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 劉輝

柔性扭制陰極及其電化學拋光復雜內通道方法，屬于特種加工技術領域。所述柔性扭制陰極由兩根金屬絲和多股非導電微細絲扭制而成。非導電微細絲布置在兩根金屬絲之間，并沿圓周方向均勻分布，實現陰極在工件內通道中徑向定位，使陰極和流道內表面保持恒定的加工間隙。非導電微細絲沿內流道軸向非均勻排列，在直流道部位排列稀疏以提高拋光液的通過能力，彎曲位置分布緊密以增加支撐力，防止短路發生。柔性扭制陰極預先布置在工件內流道中，兩端通過導電軸和機床主軸固結。機床主軸往復拉動導電軸以實現柔性陰極沿流道軸向往復運動，完成工件彎曲內流道的電化學拋光。這種新穎的扭制陰極柔性好，加工可達性高，結構簡單易制作，可實現復雜內流道的電化學拋光。

技術領域

本發明涉及一種蛇狀柔性陰極及電化學拋光復雜內流道方法，屬于特種加工技術領域。

背景技術

金屬增材制造技術以產品性能為導向對復雜結構件進行結構重塑，一體成型。通過點陣結構、蜂窩結構、復雜流道設計等不斷優化產品制造方案，實現產品輕量化，降低材料消耗。以GE公司生產的發動機燃油噴嘴為例，傳統設計中噴嘴由分別制造的20多個零件通過焊接成為一體，而GE改用增材制造方法后，將零件從20多個減少到3個，重量降低25%，產品強度增加3倍，使用壽命提高5倍，從而使每架飛機成本節約近300萬美元。但是增材技術成形零件表面由于黏附粉末、階梯和球化效應導致表面粗糙，尤其是用于傳輸流體介質的內流道表面，需光整處理才能滿足性能要求。

電化學拋光是金屬增材制造零件光整加工工藝之一，具有表面質量好、加工無應力及拋光效率高等優點，但受陰極結構和非接觸式工藝特點所限，難以實現復雜內流道的拋光。因此，設計高可達性結構陰極是拋光復雜內流道的迫切需求。

發明內容

為克服現有陰極無法拋光彎曲流道的不足，本發明提出一種柔性扭制陰極及電化學拋光復雜內流道方法。利用兩根金屬絲和多股非導電微細絲扭制扭制成柔性陰極，提高陰極的加工可達性，電化學拋光復雜內部流道。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種柔性扭制陰極，其特征在于：包括N根從頭到尾扭制在一起的金屬絲、以及夾在N根金屬絲中的若干非導電微細絲；上述非導電微細絲中間被N根金屬絲夾緊，兩端伸出兩根金屬絲；多股非導電微細絲的伸出段長度一致以實現金屬絲在工件內通道中徑向定位，使陰極和內通道內表面保持恒定的加工間隙。

利用所述的柔性扭制陰極的電化學拋光復雜內通道方法，其特征在于包括以下過程：1）將柔性扭制陰極沿著內通道軸線預先置于工件中；2）將柔性扭制陰極通過第一導電軸與第一機床主軸連接，通過第二導電軸與第二機床主軸連接，并調節第一機床主軸和第二機床主軸與工件的相對位置，使第一導電軸和第二導電軟軸上有一定的預拉力；3）柔性扭制陰極接電源負極，拋光工件接電源正極；4）打開拋光液供液系統，接通電源，第一機床主軸和第二機床主軸通過第一導電軟軸和第二導電軟軸拉動柔性工具陰極往復運動，實現彎曲內通道的電化學拋光；5）經過一段時間的拋光加工，當工件流道表面粗糙度達到加工要求時，停止加工。

上述多股非導電微細絲沿內通道軸向非均勻排列，在內通道豎直部位排列稀疏以提高拋光液的通過能力，彎曲位置排列緊密以增加支撐力，防止短路發生。

上述N為2或3。

上述非導電微細絲在彎曲位置的排列緊密程度和內通道上該處的曲率半徑有關，其軸向間隔為曲率半徑的1/8~1/5。

上述N根金屬絲扭制后的直徑為內通道直徑的1/5~1/2，非導電微細絲與內通道內表面之間的間隙為0.5~2mm。

上述N為2

上述N根金屬絲可通過螺旋、編織等方式扭制在一起。

上述非導電微細絲的直徑為0.05~0.1mm。