CN107671504A - 一种制作电解切割加工用阴极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制作电解切割加工用阴极的方法，包括利用多个支撑垫片分隔两层金属薄板，并焊接在一起，形成内部可通电解液的中空式阴极金属电极；在形成的阴极金属电极的表面涂覆底层绝缘材料；在底层绝缘材料上粘结纤维编织物；利用高强度纤维丝线，通过阴极金属电极中的阴极过孔将阴极金属电极两面的底层绝缘材料和纤维编织物缝制在一起；然后，在纤维编织物的表面再涂覆上层绝缘材料。本发明通过利用高强度纤维丝线，将绝缘层缝合，从而紧密贴合在金属阴极上，提高粘接强度，同时，绝缘层内部加入了带孔的纤维编织物，形成了“钢筋+混凝土”式的加强效果，可较大程度地提高绝缘层的耐用度，从而提高电解切割加工的精度和稳定性。

Description

一种制作电解切割加工用阴极的方法

技术领域

本发明属于电化学加工领域，尤其涉及一种制作电解切割加工用阴极的方法。

背景技术

电解加工技术由于具有工具无损耗、加工件无残余应力、加工不受材料硬度的限制、加工效率高等诸多优点，在现代制造业中占有重要的地位，然而电解加工精度较低是制约其发展的重要因素。在电极表面涂覆绝缘层可避免加工时的二次腐蚀，提高加工精度。新提出的电解切割加工方法因为能够实现金属零件的快速成形而具有重大的应用价值，但是该种加工方法需要采用厚度很薄的板型阴极，绝缘层的厚度不能过厚，否则会增加切割加工的缝隙宽度，但传统的利用涂覆树脂、橡胶、搪瓷等方法制作的绝缘层由于受到电解液的冲击和热腐蚀等作用，绝缘层和金属阴极之间的结合部位容易出现开裂失效，绝缘层易从电极表面脱落或者破损，因此，需要解决电解加工阴极绝缘层脱落的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的薄板型电解切割阴极的表面涂覆的绝缘层容易脱落的问题，本发明的目的是提供一种制作电解切割加工用阴极的方法，所述方法使绝缘层能够与其内部的金属阴极紧密结合在一起，即使在绝缘层与金属阴极之间的连接失效的情况下，也不会导致绝缘层破碎、变形和脱落，从而提高切割加工的精度和表面质量。

按照本发明的一个方面，一种制作电解切割加工用阴极的方法包括以下步骤：

利用多个带有中心孔的支撑垫片分隔表面均分布有阴极底孔的两层金属薄板，将所述支撑垫片和所述两层金属薄板焊接在一起，形成内部可通电解液的中空式阴极金属电极，并且所述两层金属薄板表面的阴极底孔与支撑垫片的中心孔同轴排列，形成阴极过孔，中空式阴极金属电极的工作端具有适当加厚的金属裙边，用于实现切割功能；

在形成的中空式阴极金属电极的表面涂覆底层绝缘材料；

在底层绝缘材料上粘结一层纤维编织物；

利用高强度纤维丝线，通过所述阴极过孔将中空式阴极金属电极两面的底层绝缘材料和纤维编织物缝制在一起；

然后，在纤维编织物的表面再涂覆上层绝缘材料。

此外，按照本发明的方法还包括在涂覆底层绝缘材料之前，对阴极金属电极表面进行前处理的步骤，所述前处理包括对阴极金属电极表面进行喷砂处理，然后使用高浓度酒精对阴极金属电极表面进行超生波清洗除油，最后用纯净水冲洗干净并风干。喷砂处理在增大表面粗糙度的同时，可去除氧化层。

此外，所述纤维编织物可以是医用纱布。

此外，所述高强度纤维丝线可以是凯夫拉纤维丝线。

此外，所述绝缘材料可以选自：环氧树脂胶、特氟龙薄膜、尼龙或纤维制品，并且所述底层绝缘材料与所述上层绝缘材料相同或不同。

此外，当所述上层绝缘材料为环氧树脂胶时，如果在涂覆上层绝缘材料之后，涂覆表面不够平整，那么还包括将上层绝缘材料加工到要求的形状和精度的步骤。

本发明通过利用高强度纤维丝线穿过薄板型电解切割加工用阴极两面之间的过孔，将环氧树脂或类似具有绝缘性能的其它可粘附于金属阴极上的绝缘层缝合，从而紧密贴合在金属阴极上，提高粘接强度，避免绝缘层在温度变化时从金属阴极上脱落，即使绝缘层与金属阴极之间的连接失效时，也不会导致绝缘层破碎、变形和脱落。同时，绝缘层内部加入了带孔的纤维编织物(如医用纱布或其它具有较大孔隙的纤维编织物)，形成了“钢筋+混凝土”式的加强效果，相对于传统只采用环氧树脂胶制作的绝缘层，强度显著提高。上述两点可较大程度地提高绝缘层的耐用度，从而提高电解切割加工的精度和稳定性。

附图说明

图1是按照本发明的方法制作的阴极用于电解切割加工的示意图；

图2是按照本发明的方法制作的阴极的横截面图及其局部放大图；

图3(a)是带底孔的阴极金属电极的示意图；

图3(b)是带中心孔的支撑垫片的示意图；

图3(c)是支撑垫片焊接到对应底孔位置后的阴极金属电极的示意图。

图4是图1中的去除溶液腔和管接头后的阴极的示意图；

图5(a)是在阴极金属电极表面涂抹底层环氧树脂胶后的示意图；

图5(b)是在底层环氧树脂胶上贴覆纤维编织物后的示意图；

图5(c)是用高强度纤维丝线缝合纤维编织物后的示意图；

图5(d)是在纤维编织物上涂抹上层环氧树脂胶后的示意图。

图中：1、阴极组件，101为管接头，102为溶液腔，103为阴极，2为工件，A为工件上被切割出的槽，A1为阴极金属电极、A2为底层绝缘材料，A3为纤维编织物(如医用纱布)，A4为高强度纤维丝线(如凯夫拉纤维)，A5为上层绝缘材料，A6为支撑垫片，A7为垫片焊缝，B1为电解液入口，B2为电解液出口，C1为阴极底孔，C2为垫片中心孔，C3为阴极过孔。

具体实施方式

下面参考附图，结合具体实施例，对本发明的原理、结构及工作过程进行进一步的说明。

图1是按照本发明的方法制作的阴极用于电解切割加工的示意图。参照图1，在阴极组件1中，阴极103通过焊接等方式与溶液腔102相连，溶液腔102的上部安装有管接头101，管接头101连接管路用于提供电解切割加工所需的电解液。当阴极组件1向工件2进给时，从管接头101流入的电解液将通过阴极内部的流道冲向工件2，在对工件2和阴极组件1分别联通电源的正负电极并通电后，阴极组件1就可以在工件2上切割出一个沟槽A，达到在工件2上切割出一条所需缝隙的目的。

图2是阴极103的横截面图及其局部放大图，其中，图2(a)为阴极103的横截面图，图2(b)为图2(a)中的B处的局部放大图，图2(c)则为图2(b)中的C处的局部放大图。

在利用本发明的方法制备所述阴极时，首先利用多个带有中心孔C2的支撑垫片A6分隔表面均分布有阴极底孔C1的两层金属薄板，将所述支撑垫片A6在周向上与所述两层金属薄板在阴极底孔C1进行电阻或激光焊接，防止电解加工过程中电解液的渗漏，从而形成带阴极过孔C3的内部可通电解液的中空式阴极金属电极A1，所述阴极过孔C3由支撑垫片A6的中心孔C2和金属薄板上的阴极底孔C1同轴排列形成，如图2(a)和2(b)中所示，图中还示出了垫片焊缝A7。中空式阴极金属电极A1的工作端具有适当加厚的金属裙边，用于实现切割功能。另外，为了使阴极103前端出液均匀，阴极过孔C3应当与阴极103的工作端相距一定距离。

图3(a)、3(b)、3(c)更详细地表示了阴极103中的阴极金属电极A1的制造过程。阴极103的阴极金属电极A1主要由其上制备有阴极底孔C1的前后两块金属薄板构成，在两块金属薄板的对应阴极底孔C1的位置采用电阻焊等方法焊接上带孔的支撑垫片A6，阴极过孔C3由同轴排列在一起的前后金属薄板上的阴极底孔C1与支撑垫片A6上的中心孔C2组成，用于在制备绝缘层时使绝缘材料填充，且可用于穿过高强度纤维丝线(如凯夫拉纤维)A4而缝合纤维编织物(如医用纱布)A3，连接阴极103的绝缘层，从而使得绝缘层与阴极金属电极A1粘结强度增大。单块金属薄板上的阴极底孔C1和支撑垫片A6的数目相同，具体数值取决于金属薄板的面积大小，以保证电解加工过程中，阴极内部电解液不会导致电极膨胀变形为宜。

在形成阴极103的中空式阴极金属电极A1后，进行阴极103的绝缘表面的制备，制备过程如图5(a)、5(b)、5(c)和5(d)中所示。首先在所述中空式阴极金属电极A1的表面涂覆底层绝缘材料A2，在本实施例中，所述底层绝缘材料A2为环氧树脂胶。为了保证底层绝缘材料A2与所述阴极金属电极A1的结合质量，在涂覆底层绝缘材料之前，最好对阴极金属电极A1的表面进行前处理，包括进行喷砂，以增大表面粗糙度，同时去除氧化层，然后使用高浓度酒精对表面进行超生波清洗除油，最后用纯净水冲洗干净并风干，完成阴极金属电极A1的前处理。在前处理完成的基础上，在阴极金属电极A1的表面涂抹底层的环氧树脂胶,涂抹应迅速均匀。

然后将浸润过环氧树脂胶的纤维编织物(如医用纱布)A3贴覆于底层的环氧树脂胶的表面，贴覆应迅速完成，且应平整，不能有凹凸不平。

接下来，通过缝纫针将高强度纤维丝线(比如凯夫拉纤维)A4穿过分布于阴极金属电极A1的阴极过孔C3，从而将纤维编织物(如医用纱布)A3缝合，使之紧贴阴极金属电极A1表面。

最后在纤维编织物(如医用纱布)A3上再次涂抹上层绝缘材料A5(在本实施例中，上层绝缘材料为环氧树脂胶)。根据胶种类的不同，确定最低的凝固时间，待环氧树脂胶凝固达到最大强度。另外，如果上层的环氧树脂胶层表面不够平整，那么可用机械加工或砂纸打磨加工到要求的形状和精度后使用。这样底层绝缘材料A2(环氧树脂胶)、纤维编织物(如医用纱布)A3、高强度纤维丝线(如凯夫拉纤维)A4、上层绝缘材料A5(环氧树脂胶)共同组成牢固耐用的阴极绝缘层，如图2(c)中所示。

图4是图1中的去除溶液腔和管接头后的阴极的示意图。参照图4，阴极103的绝缘层包括底层绝缘材料A2、纤维编织物(如医用纱布)A3和上层绝缘材料A5。绝缘材料与纤维编织物(如医用纱布)混合形成“钢筋+混凝土”式的加强方式，从而增加了绝缘层与阴极103的阴极金属电极A1的粘接强度，保证在具有局部脱胶缺陷时绝缘层不会脱落。电解切割加工时电解液从阴极103上的电解液入口B1进入，从电解液出口B2喷出进入电解加工区域。

尽管在上述实施例中，使用环氧树脂胶作为绝缘材料，不过，也可以采用其它绝缘材料，如特氟龙薄膜、尼龙以及纤维制品等替代环氧树脂胶。此外，所述底层绝缘材料与所述上层绝缘材料可以相同或者不同。

本发明具体应用途径很多，以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域内的技术人员来说，在不脱离本发明中具有胶体与纤维混合制备绝缘层的方法，而不仅局限于环氧树脂胶与医用纱布混合，以及采用凯夫拉纤维穿过阴极表面过孔将绝缘层缝合的方式增加绝缘层与基体的粘接强度的方法，本发明采用的各种方法及各种改进方法都应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种制作电解切割加工用阴极的方法，包括以下步骤：

利用多个带有中心孔的支撑垫片分隔表面均分布有阴极底孔的两层金属薄板，将所述支撑垫片和所述两层金属薄板焊接在一起，形成内部可通电解液的中空式阴极金属电极，并且所述两层金属薄板表面的阴极底孔与支撑垫片的中心孔同轴排列，形成阴极过孔，中空式阴极金属电极的工作端具有适当加厚的金属裙边，用于实现切割功能；

在形成的中空式阴极金属电极的表面涂覆底层绝缘材料；

在底层绝缘材料上粘结一层带孔纤维织物；

利用高强度纤维丝线，通过所述阴极过孔将中空式阴极金属电极两面的底层绝缘材料和带孔纤维织物缝制在一起；

然后，在带孔纤维织物的表面再涂覆上层绝缘材料。

2.按照权利要求1所述的方法，还包括在涂覆底层绝缘材料之前，对阴极金属电极表面进行前处理的步骤，所述前处理包括对阴极金属电极表面进行喷砂处理，然后使用高浓度酒精对阴极金属电极表面进行超生波清洗除油，最后用纯净水冲洗干净并风干。

3.按照权利要求1所述的方法，其中所述带孔纤维织物为医用纱布。

4.按照权利要求1所述的方法，其中所述高强度纤维丝线为凯夫拉纤维丝线。

5.按照权利要求1所述的方法，其中所述底层和上层绝缘材料选自：环氧树脂胶、特氟龙薄膜、尼龙或纤维制品，并且所述底层绝缘材料与所述上层绝缘材料相同或不同。

6.按照权利要求5所述的方法，其中当所述上层绝缘材料为环氧树脂胶时，如果在涂覆上层绝缘材料之后，涂覆表面不够平整，那么还包括将上层绝缘材料加工到要求的形状和精度的步骤。