CN103658884B - 一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置及方法，属于电解液电导率控制领域。本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，包括潜水泵、绝缘管、电磁阀、电导率传感器、电导率控制器、冷却装置和加热装置，所述的潜水泵通过绝缘管与电磁阀相连通，所述的电磁阀与电导率传感器相连通，所述的电导率控制器分别与潜水泵、电磁阀、电导率传感器、冷却装置和加热装置相连，所述的冷却装置用于为电解液降温，加热装置用于为电解液升温。本发明还公开了一种电解加工中电解液的电导率在线控制方法。本发明通过在线控制电解液的电导率控制电解加工的间隙，从而提高电解加工的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电导率的控制装置及方法，更具体地说，涉及一种用于非传统加工领域的电解加工中电解液的电导率在线控制装置及方法。
背景技术
目前机械制造所使用的加工可分为传统机械加工和非传统加工。
传统机械加工是靠刀具材料比工件材料硬，利用机械能把工件上多余的材料切除的，一般情况下是可行的。但是，当工件材料愈来愈硬、加工表面愈来愈复杂的情况下，传统机械加工则会限制生产率和影响加工质量，有时甚至无法加工；如果工件的壁厚愈来愈小（壁厚小于0.5毫米），由于传统的机械加工存在机械力的作用，很容易损坏被加工工件，难以完成加工任务。
非传统加工即特种加工，实现用软的工具加工硬的工件，主要是采用电、化学、光、声和热等能量来进行加工，而且加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。在特种加工方法中，电火花加工精度高，但加工效率低；电解加工的效率高，但加工精度差，造成电解加工精度差的主要原因之一是加工过程中电解液电导率的不稳定。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有的电解加工精度差，加工精度难以控制的不足，提供一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置及方法，采用本发明提供的技术方案，通过在线控制电解液的电导率控制电解加工的间隙，从而提高电解加工的精度。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，包括潜水泵、绝缘管、电磁阀、电导率传感器、电导率控制器、冷却装置和加热装置，所述的潜水泵通过绝缘管与电磁阀相连通，所述的电磁阀与电导率传感器相连通，所述的电导率控制器分别与潜水泵、电磁阀、电导率传感器、冷却装置和加热装置相连，所述的冷却装置用于为电解液降温，加热装置用于为电解液升温。
更进一步地，所述的电导率传感器包括传感器本体、左极板、右极板和溢流管，所述的左极板和右极板分别设置于传感器本体的左右两侧，所述的传感器本体的上端连接溢流管，下端连接电磁阀，所述的左极板和右极板分别接入电导率传感器的电桥电路。
更进一步地，所述的电桥电路由三个等值的标准电阻和电导率传感器依次串联而成，且依次形成A、B、C和D四个节点，其中，A节点与C节点为一对对角节点，且A节点和C节点接交流电源；B节点与D节点为一对对角节点，且B节点和D节点接电导率控制器。
更进一步地，所述的电导率传感器的传感器本体由聚丙烯塑料制成，左极板和右极板均由钛合金制成。
更进一步地，所述的冷却装置为BRS-05BSB型风冷式冷水机。
更进一步地，所述的加热装置为电加热器，其功率为5kW，表面功率为1.5kW/cm2，所述的电加热器上配有过热保护器或PT100感温探头，所述的电加热器的加热管内芯材质为SUS316不锈钢，外套材质为PTFE。
更进一步地，所述的潜水泵（2）采用RS-468B潜水泵，其功率为40W，流量为2400L/h，扬程为1.6m。
本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制方法，其步骤为：
（1）将上述的电导率在线控制装置安装于电解加工的电解液系统中；
（2）电导率控制器控制潜水泵处于工作状态、电磁阀处于常通状态，使电解池中的电解液经过绝缘管流进电导率传感器中，并通过电导率传感器的溢流管流回电解池中；
（3）电导率控制器控制电磁阀自动关闭，同时控制潜水泵停止工作，此时电导率传感器中的电解液绝缘，电导率传感器的左极板和右极板之间产生一定的电阻；
（4）当电解液的温度等于电解加工的最佳温度时，上述电阻阻值等于标准电阻阻值，电导率传感器的电桥电路B节点和D节点之间的输出电压UBD=0；当电导率控制器检测到UBD≠0时，电导率控制器控制冷却装置或加热装置对电解液进行降温或升温，使电解液的温度始终等于电解加工的最佳温度，控制电解液的电导率恒定。
更进一步地，步骤（1）中所述的安装具体为：将加热装置安装于电解池的底部，将冷却装置安装于电解池的一侧，将潜水泵设置于电解池的电解液中。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置及方法，解决了电解加工中带电电解液电导率的在线控制问题，从而精确地控制电解加工单位时间内的蚀除量，提高了电解加工的精度；
（2）本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其潜水泵通过绝缘管与电磁阀相连通，电磁阀与电导率传感器相连通，电导率控制器分别与潜水泵、电磁阀、电导率传感器、冷却装置和加热装置相连，冷却装置用于为电解液降温，加热装置用于为电解液升温，通过简单的结构，确保电导率传感器内电解液的状态与电解池加工区域的电解液的状态相同，实现加工区域的电解液的电导率实时在线检测和控制；
（3）本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其电导率传感器包括传感器本体、左极板、右极板和溢流管，左极板和右极板分别设置于传感器本体的左右两侧，传感器本体的上端连接溢流管，下端连接电磁阀，左极板和右极板分别接入电导率传感器的电桥电路，通过测量左极板和右极板之间通过的电流即可得出电解液的导电率，利用电桥电路的输出电压值判断导电率的变化，从而对电导率进行实时控制；
（4）本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其加热装置为电加热器，其功率为5kW，表面功率为1.5kW/cm2，电加热器上配有过热保护器或PT100感温探头，确保产品的使用寿命及设备安全；电加热器的加热管内芯材质为SUS316不锈钢，外套材质为PTFE，耐腐蚀性强，适用于各类腐蚀性液体的加热；
（5）本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制方法，当电解液的温度等于电解加工的最佳温度时，上述电阻阻值等于标准电阻阻值，电导率传感器的电桥电路B节点和D节点之间的输出电压UBD=0；当电导率控制器检测到UBD≠0时，电导率控制器控制冷却装置或加热装置对电解液进行降温或升温，使电解液的温度始终等于电解加工的最佳温度，控制电解液的电导率恒定，从而提高电解加工的精度。
附图说明
图1为本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置结构示意图；
图2为本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置的电路原理图。
示意图中的标号说明：
1、电解池；2、潜水泵；3、绝缘管；4、电磁阀；5、电导率传感器；6、电导率控制器；7、冷水机；8、电加热器；5-1、右极板；5-2、左极板；5-3、传感器本体；5-4、溢流管。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，现给出本发明的原理。
众所周知，电解加工是一种间隙加工，电解加工的间隙稳定决定了电解加工的精度。在加工电压和被加工材料一定的情况下，电解加工的间隙大小与材料的蚀除速度成反比，与电解液的电导率成正比，因此，控制电解加工中电解液的电导率就可以控制电解加工的间隙。
根据法拉第电解定律，电解时电极上溶解物质的量与电解电流大小和时间成正比。在单位时间内，控制电解电流的大小就等于控制了电解加工的蚀除量，即控制了电解加工的精度。由于电解电流、电压和电解液的电导率成正比，一般电解加工是恒电压加工，因此，只要控制了电解加工中电解液的导电率，就控制了电解加工的精度。在电解液配方和浓度不变的情况下，电解液的电导率变化与电解液的温度变化有关。因此，调节电解液的温度就可以控制电解液的电导率恒定。
基于上述原理，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
结合图1和图2，本实施例的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，包括潜水泵2、绝缘管3、电磁阀4、电导率传感器5、电导率控制器6、冷却装置7和加热装置8。潜水泵2通过绝缘管3与电磁阀4相连通，潜水泵2位于电解池1中电解液的液面以下，用于将电解池1中的电解液输送至电导率传感器5中；电磁阀4与电导率传感器5相连通，用于控制绝缘管3管路的通断，限制电导率传感器5内的电解液回流；电导率控制器6分别与潜水泵2、电磁阀4、电导率传感器5、冷却装置7和加热装置8相连，冷却装置7用于为电解液降温，加热装置8用于为电解液升温，电导率控制器6接收来自电导率传感器5的电信号，并控制潜水泵2、电磁阀4、冷却装置7和加热装置8执行相应的动作。在电解加工中，电导率控制器6控制潜水泵2处于工作状态，电磁阀4处于常通工作状态，电解池1中的电解液经过绝缘管3流进电导率传感器5；测试电解液电导率时，电磁阀4接受来自电导率控制器6的电控信号后自动关闭，同时电导率控制器6控制潜水泵2停止工作，使电导率传感器5内的电解液绝缘，通过简单的结构，确保电导率传感器5内电解液的状态与电解池1加工区域的电解液的状态相同，实现加工区域的电解液的电导率实时在线检测和控制。
本实施例中的电导率传感器5包括传感器本体5-3、左极板5-2、右极板5-1和溢流管5-4，左极板5-2和右极板5-1分别设置于传感器本体5-3的左右两侧，传感器本体5-3的上端连接溢流管5-4，下端连接电磁阀4，左极板5-2和右极板5-1分别接入电导率传感器5的电桥电路，通过测量左极板5-2和右极板5-1之间通过的电流即可得出电解液的导电率，利用电桥电路的输出电压值判断导电率的变化，从而对电导率进行实时控制。本实施例中的传感器本体5-3由聚丙烯塑料制成，左极板5-2和右极板5-1均由钛合金制成，在20℃时，对所选用的电解液进行测试，采用100Hz的交流供桥电压测得电导率传感器5的电阻值为35.329Ω。本实施例中的电桥电路由三个等值的标准电阻和电导率传感器5依次串联而成，且依次形成A、B、C和D四个节点，其中，A节点与C节点为一对对角节点，且A节点和C节点接交流电源；B节点与D节点为一对对角节点，且B节点和D节点接电导率控制器6。上述标准电阻的阻值等于最佳电解加工温度（在本实施例中，该最佳温度为20℃）下的电导率传感器5的电阻值，即标准电阻的阻值为35.329Ω。当电导率控制器6检测到电桥电路B节点和D节点之间的输出电压UBD=0时，即说明此时的电解加工温度最佳。
本实施例中的冷却装置7为BRS-05BSB型风冷式冷水机，保养维修经济、简单，适用于大部分小系统上；加热装置8为电加热器，其功率为5kW，表面功率为1.5kW/cm2，电加热器上配有过热保护器或PT100感温探头，确保产品的使用寿命及设备安全；电加热器的加热管内芯材质为SUS316不锈钢，外套材质为PTFE（学名：聚四氟乙烯，别名：铁氟龙），耐腐蚀性强，适用于各类腐蚀性液体的加热；潜水泵2采用RS-468B潜水泵，其功率为40W，流量为2400L/h，扬程为1.6m，性能优异、价格便宜。
本实施例的一种电解加工中电解液的电导率在线控制方法，其步骤为：
（1）将上述的电导率在线控制装置安装于电解加工的电解液系统中，具体为：将加热装置8安装于电解池1的底部，将冷却装置7安装于电解池1的一侧，将潜水泵2设置于电解池1的电解液中；
（2）电解加工时，电导率控制器6控制潜水泵2处于工作状态、电磁阀4处于常通状态，使电解池1中的电解液经过绝缘管3流进电导率传感器5中，并通过电导率传感器5的溢流管5-4流回电解池1中，确保电导率传感器5内电解液的状态与电解池1加工区域的电解液的状态相同；
（3）测试电解液电导率时，电导率控制器6控制电磁阀4自动关闭，同时控制潜水泵2停止工作，此时电导率传感器5中的电解液绝缘，电导率传感器5的左极板5-2和右极板5-1之间产生一定的电阻；
（4）当电解液的温度等于电解加工的最佳温度（20℃）时，上述电阻阻值等于标准电阻阻值，电导率传感器5的电桥电路B节点和D节点之间的输出电压UBD=0；当电导率控制器6检测到UBD≠0时，电导率控制器6控制冷却装置7或加热装置8对电解液进行降温或升温，使电解液的温度始终等于电解加工的最佳温度，控制电解液的电导率恒定，参见图2所示的电路原理图，具体为：当电导率传感器5的电阻值小于标准电阻的电阻值，电导率偏高，此时，电导率控制器6控制冷却装置7对电解液进行降温，使电解液的电导率下降；当电导率传感器5的电阻值大于标准电阻的电阻值，电导率偏低，此时，电导率控制器6控制加热装置8对电解液进行升温，使电解液的电导率上升，从而对电解液的电导率进行实时恒定控制，提高了电解加工的精度。
本发明的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置及方法，解决了电解加工中带电电解液电导率的在线控制问题，从而精确地控制电解加工单位时间内的蚀除量，提高了电解加工的精度。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其特征在于：包括潜水泵（2）、绝缘管（3）、电磁阀（4）、电导率传感器（5）、电导率控制器（6）、冷却装置（7）和加热装置（8），所述的潜水泵（2）通过绝缘管（3）与电磁阀（4）相连通，所述的电磁阀（4）与电导率传感器（5）相连通，所述的电导率控制器（6）分别与潜水泵（2）、电磁阀（4）、电导率传感器（5）、冷却装置（7）和加热装置（8）相连，所述的冷却装置（7）用于为电解液降温，加热装置（8）用于为电解液升温；所述的电导率传感器（5）包括传感器本体（5-3）、左极板（5-2）、右极板（5-1）和溢流管（5-4），所述的左极板（5-2）和右极板（5-1）分别设置于传感器本体（5-3）的左右两侧，所述的传感器本体（5-3）的上端连接溢流管（5-4），下端连接电磁阀（4），所述的左极板（5-2）和右极板（5-1）分别接入电导率传感器（5）的电桥电路；所述的电桥电路由三个等值的标准电阻和电导率传感器（5）依次串联而成，且依次形成A、B、C和D四个节点，其中，A节点与C节点为一对对角节点，且A节点和C节点接交流电源；B节点与D节点为一对对角节点，且B节点和D节点接电导率控制器（6）。
2.根据权利要求1所述的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其特征在于：所述的电导率传感器（5）的传感器本体（5-3）由聚丙烯塑料制成，左极板（5-2）和右极板（5-1）均由钛合金制成。
3.根据权利要求1所述的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其特征在于：所述的冷却装置（7）为BRS-05BSB型风冷式冷水机。
4.根据权利要求1所述的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其特征在于：所述的加热装置（8）为电加热器，其功率为5kW，表面功率为1.5kW/cm2，所述的电加热器上配有过热保护器或PT100感温探头，所述的电加热器的加热管内芯材质为SUS316不锈钢，外套材质为PTFE。
5.根据权利要求1所述的一种电解加工中电解液的电导率在线控制装置，其特征在于：所述的潜水泵（2）采用RS-468B潜水泵，其功率为40W，流量为2400L/h，扬程为1.6m。
6.一种电解加工中电解液的电导率在线控制方法，其步骤为：
（1）将权利要求1至5任意一项所述的电导率在线控制装置安装于电解加工的电解液系统中；
（2）电导率控制器（6）控制潜水泵（2）处于工作状态、电磁阀（4）处于常通状态，使电解池（1）中的电解液经过绝缘管（3）流进电导率传感器（5）中，并通过电导率传感器（5）的溢流管（5-4）流回电解池（1）中；
（3）电导率控制器（6）控制电磁阀（4）自动关闭，同时控制潜水泵（2）停止工作，此时电导率传感器（5）中的电解液绝缘，电导率传感器（5）的左极板（5-2）和右极板（5-1）之间产生一定的电阻；
（4）当电解液的温度等于电解加工的最佳温度时，上述电阻阻值等于标准电阻阻值，电导率传感器（5）的电桥电路B节点和D节点之间的输出电压UBD=0；当电导率控制器（6）检测到UBD≠0时，电导率控制器（6）控制冷却装置（7）或加热装置（8）对电解液进行降温或升温，使电解液的温度始终等于电解加工的最佳温度，控制电解液的电导率恒定。
7.根据权利要求6所述的一种电解加工中电解液的电导率在线控制方法，其特征在于：步骤（1）中所述的安装具体为：将加热装置（8）安装于电解池（1）的底部，将冷却装置（7）安装于电解池（1）的一侧，将潜水泵（2）设置于电解池（1）的电解液中。
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| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201208 Address after: 213000 Building 2, No. 79, Lihua North Road, Tianning District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Changzhou Guobang Electric Appliance Co., Ltd Address before: 213022 No. 1, Wushan Road, Xinbei District, Jiangsu, Changzhou Patentee before: CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160420 Termination date: 20201231 |