CN108637411A - 一种微流道电解加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流道电解加工装置，包括用于喷出电解液的喷头，喷头的喷出端设置有细缝状喷嘴，喷头上连接有用于屏蔽电解液的绝缘模板，绝缘模板与细缝状喷嘴相对的位置设置有微通孔组，微通孔组内微孔的孔径与待加工的微流道宽度匹配。对喷头设计改进设置细缝状喷嘴，令电解液的供给在该细缝的范围内均匀分布，并在喷头上连接具有微通孔组的绝缘模板，通过绝缘模板上的微通孔实现电解液向工件表面的输出，由于绝缘模板本身的封闭性能，能够有效阻止电解液向工件非加工区域的扩散，防止工件表面质量降低；微通孔决定加工成的微流道的宽度，因此可通过采用具有不同孔径的绝缘模板加工不同尺寸的微流道，提高设备的利用率降低成本。

Description

一种微流道电解加工装置

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，更具体地说，涉及一种微流道电解加工装置。

背景技术

微流道结构是一种典型的精密零部件结构，该结构宽度和深度在数十至数百微米，通常由难加工的钛合金或不锈钢制成，其制造属于典型的Micro/Meso加工任务。具有微流道结构的零部件已广泛应用于能源、电力电子、化工以及航空航天领域的高技术产品中，是决定产品性能、质量的核心部件。

近年来，针对金属微流道结构的制造加工提出了多种制造加工方法，目前加工方法主要有激光加工技术，磨料气射流技术，电火花加工技术，电解加工技术等。其中，电解加工是一种利用电化学阳极溶解原理去除材料的特种加工方法，与其他加工方法比较，具有加工范围广，效率高，表面质量好，工具无损耗等突出优点。

常见电解加工微流道的方法主要是射流电解加工和成形电极电解加工，然而以上两种较为成熟的电解加工微流道方式都存在一定的缺陷，具体的：

在射流电解加工中，微流道的宽度主要由喷嘴内径决定，因此难以实现宽度100μm以下微流道的加工。并且该方法每种喷嘴只能够进行一种宽度的流道加工，设备使用率低，造成设备成本高，此外单条微流道依次加工，加工效率低。

成形阴极电解加工微流道过程中，由于流道之间的筋板没有屏蔽，会产生杂散腐蚀，严重影响表面质量。此外，由于微流道结构长宽比大，加工过程中电解液需流经整个加工区，电解加工的产物、气泡及焦耳热沿程积累，导致电解液电导率沿流程呈显著的非线性变化，造成材料溶解不均匀，严重影响加工过程稳定性和加工精度。

综上所述，如何有效地解决目前采用电解法加工微流道技术不成熟，容易造成设备成本高、效率低或是产品精度差、合格率低等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微流道电解加工装置，该微流道电解加工装置的结构设计可以有效地解决目前采用电解法加工微流道技术不成熟，容易造成设备成本高、效率低或是产品精度差、合格率低等的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微流道电解加工装置，包括用于喷出电解液的喷头，所述喷头的喷出端设置有细缝状喷嘴，所述喷头上连接有用于屏蔽电解液的绝缘模板，所述绝缘模板与所述细缝状喷嘴相对的位置设置有微通孔组，所述微通孔组内微孔的孔径与待加工的微流道宽度匹配。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述喷头的喷出端呈U型弧面状，所述细缝状喷嘴设置于其U型弧面的顶端；所述绝缘模板贴合所述U型弧面连接固定，所述绝缘模板上的微通孔组位置用于贴合工件表面喷出。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微通孔组的排布方向与所述细缝状喷组的长度方向一致。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述绝缘模板具体为柔性薄板，其两端分别与所述喷头喷出端的两端可拆贴合固定。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述喷头连接有压力供液泵，用于向所述喷头内输出预设压力的电解液。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微流道电解加工装置还包括电源模块，所述电源模块的正极用于连接待加工工件，电源模块的负极用于连接所述喷头。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述喷头的喷出端的U型弧面的半径范围是5mm-10mm，包括端点值；所述细缝状喷嘴的宽度范围是0.5mm-3mm，包括端点值。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微通孔组具体为孔径为20μm-500μm，包括端点值的单排通孔阵列。

优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微流道电解加工装置还包括位移装置，所述位移装置用于与所述喷头或待加工工件连接固定，用于驱动喷头与待加工工件之间平移运动。

本发明提供的微流道电解加工装置，包括用于喷出电解液的喷头，所述喷头的喷出端设置有细缝状喷嘴，所述喷头上连接有用于屏蔽电解液的绝缘模板，所述绝缘模板与所述细缝状喷嘴相对的位置设置有微通孔组，所述微通孔组内微孔的孔径与待加工的微流道宽度匹配。这种微流道电解加工装置基本原理可参考射流电解加工的原理，因此能够避免成形阴极电解加工时造成成品质量差的问题；其对喷头设计加以改进，其喷头设置细缝状喷嘴，令电解液的供给在该细缝的范围内均匀分布，并在喷头上连接具有微通孔组的绝缘模板，通过绝缘模板上的微通孔实现电解液向工件表面的输出，由于绝缘模板本身的封闭性能，能够有效阻止电解液向工件非加工区域的扩散，防止工件表面质量降低；此外由绝缘模板上的微通孔决定喷出电解液的覆盖面积以决定加工成的微流道的宽度，因此可通过采用具有不同孔径的绝缘模板即可加工不同尺寸的微流道，提高设备的利用率降低成本，且由于微通孔组包括多个微通孔，因此可以减少在工件上加工多个并列微流道时的加工次数，提高加工效率。综上所述本发明提供的这种微流道电解加工装置有效地解决了目前采用电解法加工微流道技术不成熟，容易造成设备成本高、效率低或是产品精度差、合格率低等的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的微流道电解加工装置的工作原理示意图；

图2为本发明实施例提供的微流道电解加工装置的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的微流道电解加工装置的喷头的结构示意图。

附图中标记如下：

喷头1、绝缘模板2、微通孔组3、电解液4、微流道5、电源模块6、细缝状喷嘴7。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种微流道电解加工装置，以解决目前采用电解法加工微流道技术不成熟，容易造成设备成本高、效率低或是产品精度差、合格率低等的技术问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例提供的微流道电解加工装置的工作原理示意图；图2为本发明实施例提供的微流道电解加工装置的内部结构示意图；图3为本发明实施例提供的微流道电解加工装置的喷头的结构示意图。

本发明的实施例提供的微流道电解加工装置，包括用于喷出电解液4的喷头1，所述喷头1的喷出端设置有细缝状喷嘴7，所述喷头1上连接有用于屏蔽电解液的绝缘模板2，所述绝缘模板2与所述细缝状喷嘴7相对的位置设置有微通孔组3，所述微通孔组3内微孔的孔径与待加工的微流道5宽度匹配。

其中需要说明的是，在现有技术的射流电解加工中，微流道的宽度主要由喷嘴内径决定，目前最小的喷嘴直径为100μm，若喷嘴过小会使喷出的电解液发生雾化，导致无法加工。因此该方法难以实现宽度100μm以下微流道的加工。并且该方法只能单条微流道依次加工，加工效率低。

对于现有技术中另一种成形阴极电解加工微流道过程中，由于流道之间的筋板没有屏蔽，会产生杂散腐蚀，严重影响表面质量。此外，由于微流道结构长宽比大，加工过程中电解液需流经整个加工区，电解加工的产物、气泡及焦耳热沿程积累，导致电解液电导率沿流程呈显著的非线性变化，造成材料溶解不均匀，严重影响加工过程稳定性和加工精度。

本实施例中这种微流道电解加工装置基本原理可参考现有技术中的射流电解加工的原理，因此能够避免成形阴极电解加工时造成成品质量差的问题；其对喷头设计加以改进，其喷头设置细缝状喷嘴，令电解液的供给在该细缝的范围内均匀分布，并在喷头上连接具有微通孔组3的绝缘模板2，通过绝缘模板2上的微通孔实现电解液向工件表面的输出，由于绝缘模板2本身的封闭性能，能够有效阻止电解液向工件非加工区域的扩散，防止工件表面质量降低；此外由绝缘模板2上的微通孔决定喷出电解液的覆盖面积以决定加工成的微流道的宽度，因此可通过采用具有不同孔径的绝缘模板2即可加工不同尺寸的微流道，提高设备的利用率降低成本，且由于微通孔组3包括多个微通孔，因此可以减少在工件上加工多个并列微流道时的加工次数，甚至可以适应待加工产品表面并列的微流道数量，增加微通孔组3内的微通孔数量，一次性成型，提高加工效率。综上所述本发明提供的这种微流道电解加工装置有效地解决了目前采用电解法加工微流道技术不成熟，容易造成设备成本高、效率低或是产品精度差、合格率低等的技术问题。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述喷头1的喷出端呈U型弧面状，所述细缝状喷嘴7设置于其U型弧面的顶端；所述绝缘模板2贴合所述U型弧面连接固定，所述绝缘模板2上的微通孔组3位置用于贴合工件表面喷出。

本实施例提供的技术方案中，进一步优化了喷头1的表面形状，令其呈现U型的弧面状，这种表面形状能够令喷头1及其外包裹的绝缘模板2在贴合工件表面加工时，其贴合工件平面的形状为一条直线，能够确保电解液输出位置的精准，防止不必要的溢流污染工件非加工区域的表面；除此之外，该设计还具备的优点是，加工过程中绝缘模板2与工件的面接触变为近似的线接触，减小接触面积，从而降低模板与工件之间的摩擦力，有利于相对移动加工的顺利进行。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微通孔组3的排布方向与所述细缝状喷组的长度方向一致。本实施例提供的技术方案进一步优化了微通孔组3设计，其排布方向与细缝的长度方向一致，以便确保从喷嘴向通孔位置输出电解液4的路径畅通，进一步确保通孔组内各个通孔供液的一致。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述绝缘模板2具体为柔性薄板，其两端分别与所述喷头1喷出端的两端可拆贴合固定。

本实施例提供的技术方案中，进一步的优化绝缘模板2的设计，其采用柔性薄板，具体的可使用环氧树脂板等加工性较好的材质，通过柔性设置确保其本身弯折贴合性能良好，以便保证绝缘模板2与喷头1的喷出端无缝贴合防止电解液泄漏。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述喷头1连接有压力供液泵，用于向所述喷头1内输出预设压力的电解液4。

本实施例提供的技术方案中喷头1连接有压力供液泵，通过供液的压力，令电解液顺利的喷出到达工件表面，其中优选的是喷出压力范围为0～0.5MPa。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微流道电解加工装置还包括电源模块6，所述电源模块6的正极用于连接待加工工件，电源模块6的负极用于连接所述喷头1。本实施例提供的技术方案基于电解加工的基本原理通过在喷头1及工件上提供对应的极性，以便确保电解加工的顺利进行。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述喷头1的喷出端的U型弧面的半径范围是5mm-10mm，包括端点值；所述细缝状喷嘴7的宽度范围是0.5mm-3mm，包括端点值。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微通孔组3具体为孔径为20μm-500μm，包括端点值的单排通孔阵列。以上实施例提供的技术方案中的参数范围基于常见基本尺寸的微流道产品设定，其各大小宽度参数也可以针对加工的产品做出适应性的更改，以便适应加工的具体需求。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述微流道电解加工装置中，所述微流道电解加工装置还包括位移装置，所述位移装置用于与所述喷头1或待加工工件连接固定，用于驱动喷头1与待加工工件之间平移运动。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种微流道电解加工装置，其特征在于，包括用于喷出电解液的喷头，所述喷头的喷出端设置有细缝状喷嘴，所述喷头上连接有用于屏蔽电解液的绝缘模板，所述绝缘模板与所述细缝状喷嘴相对的位置设置有微通孔组，所述微通孔组内微孔的孔径与待加工的微流道宽度匹配。

2.根据权利要求1所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述喷头的喷出端呈U型弧面状，所述细缝状喷嘴设置于其U型弧面的顶端；所述绝缘模板贴合所述U型弧面连接固定，所述绝缘模板上的微通孔组位置用于贴合工件表面喷出。

3.根据权利要求2所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述微通孔组的排布方向与所述细缝状喷组的长度方向一致。

4.根据权利要求3所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述绝缘模板具体为柔性薄板，其两端分别与所述喷头喷出端的两端可拆贴合固定。

5.根据权利要求4所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述喷头连接有压力供液泵，用于向所述喷头内输出预设压力的电解液。

6.根据权利要求5所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述微流道电解加工装置还包括电源模块，所述电源模块的正极用于连接待加工工件，电源模块的负极用于连接所述喷头。

7.根据权利要求6所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述喷头的喷出端的U型弧面的半径范围是5mm-10mm，包括端点值；所述细缝状喷嘴的宽度范围是0.5mm-3mm，包括端点值。

8.根据权利要求7所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述微通孔组具体为孔径为20μm-500μm，包括端点值的单排通孔阵列。

9.根据权利要求8所述的微流道电解加工装置，其特征在于，所述微流道电解加工装置还包括位移装置，所述位移装置用于与所述喷头或待加工工件连接固定，用于驱动喷头与待加工工件之间平移运动。