CN112658415A - 用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置及方法，包括工件阳、工具阴极、绝缘层、夹持架、滑块、螺栓、密封垫、抽液口、压紧螺钉，有效解决了电解加工内部结构时电解产物及气泡难以排出的问题；绝缘层沿工件阴极轴线方向等距固定分布确保了加工过程中工具阴极与工件阳极的绝缘；工件阳极通过夹持架、滑块以及螺栓装夹；通过连接管连接抽液口和抽吸泵将工件阳极内部结构中的电解液抽出，并带出电化学反应过程产生的气泡和电解产物；在加工时，隔一段时间移动工具阴极一段距离使原来被绝缘层屏蔽电场的区域得到加工，从而实现了对整个内部结构的电解光整加工；本发明能够在电解光整加工内部结构时将电解液从内部结构中抽出，带走电解加工过程中产生的气泡与电解产物，实现对整个内部结构表面的电解光整加工。

Description

用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置及方法，属于电解加工装备领域。

背景技术

增材制造技术是当今世界科技强国竞相发展的一项关键核心技术,为航空航天等领域高性能金属构件的设计与制造开辟了新的工艺技术途径。航空航天金属构件兼具轻量化、难加工、高性能等特征。其中航空航天发动机中部分构件存在内部结构；而利用增材制造来制备这类构件内部结构的表面质量难以保证，且存在大量未熔合的粉末，更加恶化了其表面质量，使得其构件难以达到航空航天发动机的使用要求；这也限制了增材制造在航空航天领域的进一步发展。传统机械光整方法难以光整加工这种复杂多变的内部结构。

电解加工是一种基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法。由于电解加工属于非接触式加工，具有较高的灵活性和加工柔性，只需必要的绝缘手段确保构件和阴极不接触就可对增材制造构件的内部结构进行光整加工；但是由于内部结构的密闭性，在电解加工过程中存在气泡以及电解产物难以排出内部结构，加之绝缘手段亦会对电解液的流动产生一定的阻碍，因此常规的冲液方式难以将电解产物排出并更新电解液，这会阻碍内部结构表面与电极之间电化学反应的进行。

为了解决气泡以及电解产物难以排出内部结构的问题，本专利提出了一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置及方法。将整个加工装置浸没在电解液中，通过连接管连接抽吸泵和抽液口，将电解液从加工区域抽出，同时带走在内部结构中电化学反应产生的气泡以及电解产物；从而更新电极与内部结构表面的电解液环境，保证电化学反应的有序进行。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置。旨在通过抽吸泵将电解液从加工区域抽出，同时带走在内部结构中电化学反应产生的气泡以及电解产物；从而更新电极与内部结构表面的电解液环境，保证电化学反应的有序进行。

一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置，其特征在于：包括加持装置、工具阴极、抽液管、连接管、抽吸泵、电源；抽液管的第一端具有外耳边；待加工的工件阳极内部结构有电解液入口和电解液出口；工具阴极放置在工件阳极内部结构处；工具阴极的外层沿轴线方向按等距分布方式设置绝缘层，绝缘层和工件阳极内部结构具有间隙；上述加持装置包括夹持架、滑块、螺栓、压紧螺钉组和密封垫；其中夹持架包括底座，底座的左、右两端分别设置有左顶块和右顶块，夹持架的右部还设置水平滑槽，上述滑块安装于水平滑槽上；工件阳极安装于左顶块与滑块之间；上述紧密封垫和抽液管的外耳边依次位于工件阳极底部与夹持架底座之间；抽液管第一端的端口与密封垫通孔的大小相同，且均比工件阳极内部结构出液口大；上述螺栓从右顶块右侧穿过右顶块上的螺纹孔与滑块右端部配合后用于工件水平方向夹紧；上述压紧螺钉组从夹持架底部的螺纹孔穿出使抽液管的外耳边以及密封垫与工件顶紧，使抽液管第一端的端口与工件阳极的电解液出口对接并密封；上述抽液管的第二端通过连接管与抽吸泵相连。

所述的用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置的方法，其特征在于包括以下过程：工件阳极连接到电源正极，工具阴极连接到电源负极；通过螺栓压紧滑块将工件阳极装夹；通过压紧螺钉压紧抽液口和密封垫将工件阳极内部结构出液口与抽液管第一端密封；加工时，整个装置装夹在电解液槽中并浸没在电解液下；工件阳极与工具阴极会发生电化学反应使得内部结构表面材料溶解而得到光整，同时会产生气泡和电解产物；通过抽吸泵的作用，将电解液从工件阳极内部结构与工具阴极的间隙抽出并带走电解反应中产生的气泡和电解产物，更新加工区域的电解液；加工一段时间后，移动工具阴极一段距离，将原本被绝缘层屏蔽电场的区域暴露出来并对该区域进行电解加工；通过上述过程可以实现对工件阳极内部结构整个表面的电解光整加工。

待加工工件阳极内部结构存在进口和出口，因此当整个装置浸没在电解液中时，电解液会充满整个内部结构空间；一定厚度的绝缘层使金属阴极与工件阳极内部结构表面有一定的加工间隙，同时绝缘层与内部结构表面也有一定的间隙，保证了抽吸泵在抽吸电解液的时候电解液能够顺畅流动；将工具阴极及工件阳极接通电源后，浸没在工具阴极表面以及工件阳极内部结构表面发生电化学反应，将内部结构表面的毛刺以及未熔合的粉末溶解，进而完成对工件阳极内部结构表面抛光；

但是电解加工过程会产生气泡以及电解产物，它们会阻碍电化学反应的进行，因此在加工过程中利用抽吸泵在内部结构出口处抽吸电解液，能够带动电解液从工件阳极内部结构入口流向出口；电解液的流动能够带出电解过程中产生的气泡以及电解产物，更新工具阴极表面与工件阳极内部结构之间的电解液，保证电解加工能够顺畅进行；

同时由于绝缘层会阻碍其包裹的工具阴极与其相对的内部结构表面发生电化学反应，因此加工一段时间后，移动工具阴极一段距离，将原本被绝缘层屏蔽电场的区域暴露出来并对该区域进行电解加工，可以实现对工件阳极内部结构整个表面的电解光整加工；

上述的用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置所述抽液管第一端的 通孔以及密封垫通孔的大小相同且均比工件阳极内部结构出液口大。保证了在加工过程中抽液管第一端的通孔以及密封垫通孔大小能够完全覆盖工件阳极内部结构出液口，在抽吸泵抽吸电解液的过程中能够将电解液完全抽出。

与现有技术相比，本发明的优点是：能在电解光整加工内部结构时将电解液从内部结构中抽出，带走电解加工过程中产生的气泡与电解产物，实现电解光整内部结构加工环境的更新，能够提高电解加工的效率。

附图说明

图1为一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置装配图

图2为一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置构件示意图

图3为一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置加工方法示意图

其中标号名称为：1.夹持架、2.抽液口、3.压紧螺钉、4.密封垫、5.工件阳极、6.工具阴极、7.滑块、8.螺栓、9.绝缘层、10. 电解液、11. 电源、12.连接管、13.抽吸泵、14.电解液槽、1-1.左顶块、1-2.右顶块、1-3水平滑槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1和2所示，一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置包括加持装置、工具阴极6、抽液管(2)、连接管12、抽吸泵13、电源11；

上述加持装置包括夹持架1、滑块7、螺栓8、压紧螺钉3和密封垫4；其中夹持架1包括底座，底座的左、右两端分别设置有左顶块1-1和右顶块1-2，夹持架1的右部还设置水平滑槽1-3，上述滑块7安装于水平滑槽1-3上；工件阳极5安装于左顶块1-1与滑块7之间；上述紧密封垫4位于工件阳极5与夹持架1底座之间；上述螺栓8穿过右顶块1-2上的螺纹孔与滑块7右端部配合后用于工件水平方向夹紧；上述压紧螺钉3从夹持架1底部的螺纹孔穿出使紧密封垫4与工件顶紧；

待加工的工件阳极5内部结构有电解液入口和电解液出口；工具阴极6放置在工件阳极5内部结构处；工具阴极6的外层沿轴线方向按等距分布方式设置绝缘层9，绝缘层9和工件阳极5内部结构具有间隙；

上述抽液管3的第一端穿过夹持架1底座的通孔与述密封垫4上的通孔及工件阳极5的电解液出口对接；抽液管3的第二端穿过连接管12连接到抽吸泵13。

如图3所示，具体加工时的步骤如下：

步骤一：按照图1所示组装整个加工装置，整个装置装夹在电解液槽中并浸没在电解液下；

步骤二：工件阳极连接到电源正极，工具阴极连接到电源负极；

步骤三：打开加工电源，工件阳极内部结构表面由于电解作用开始溶解；同时开启抽吸泵将电解液从工件阳极内部结构与工具阴极的间隙抽出并带走电解反应中产生的气泡和电解产物，更新加工区域的电解液；

步骤四：加工一段时间后，移动工具阴极一段距离，将原本被绝缘层屏蔽电场的区域暴露出来并对该区域进行电解加工；完成对整个工件阳极内部结构表面的电解加工；

步骤五：加工完毕，关闭电源及抽吸泵，取出工具阴极。

Claims (2)

1.一种用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置，其特征在于：

包括加持装置、工具阴极（6）、抽液管(2)、连接管（12）、抽吸泵（13）、电源（11）；抽液管（2）的第一端具有外耳边；

待加工的工件阳极（5）内部结构有电解液入口和电解液出口；工具阴极（6）放置在工件阳极（5）内部结构处；工具阴极（6）的外层沿轴线方向按等距分布方式设置绝缘层（9），绝缘层（9）和工件阳极（5）内部结构具有间隙；

上述加持装置包括夹持架（1）、滑块（7）、螺栓（8）、压紧螺钉组（3）和密封垫（4）；其中夹持架（1）包括底座，底座的左、右两端分别设置有左顶块（1-1）和右顶块（1-2），夹持架（1）的右部还设置水平滑槽（1-3），上述滑块（7）安装于水平滑槽（1-3）上；工件阳极（5）安装于左顶块（1-1）与滑块（7）之间；上述紧密封垫（4）和抽液管（2）的外耳边依次位于工件阳极（5）底部与夹持架（1）底座之间；抽液管（3）第一端的端口与密封垫（4）通孔的大小相同，且均比工件阳极（6）内部结构出液口大；

上述螺栓（8）从右顶块（1-2）右侧穿过右顶块（1-2）上的螺纹孔与滑块（7）右端部配合后用于工件水平方向夹紧；上述压紧螺钉组（3）从夹持架（1）底部的螺纹孔穿出使抽液管（2）的外耳边以及密封垫（4）与工件顶紧，使抽液管（3）第一端的端口与工件阳极（5）的电解液出口对接并密封；

上述抽液管（3）的第二端通过连接管（12）与抽吸泵（13）相连。

2.根据权利要求1所述的用于光整内部结构的抽吸式电解加工装置的方法，其特征在于包括以下过程：

工件阳极（5）连接到电源（11）正极，工具阴极（6）连接到电源（11）负极；通过螺栓（8）压紧滑块（7）将工件阳极（5）装夹；通过压紧螺钉（2）压紧抽液口（3）和密封垫（4）将工件阳极（5）内部结构出液口与抽液管（3）第一端密封；

加工时，整个装置装夹在电解液槽（14）中并浸没在电解液下；工件阳极（5）与工具阴极（6）会发生电化学反应使得内部结构表面材料溶解而得到光整，同时会产生气泡和电解产物；通过抽吸泵的作用，将电解液从工件阳极（5）内部结构与工具阴极（6）的间隙抽出并带走电解反应中产生的气泡和电解产物，更新加工区域的电解液；

加工一段时间后，移动工具阴极（6）一段距离，将原本被绝缘层（9）屏蔽电场的区域暴露出来并对该区域进行电解加工；通过上述过程可以实现对工件阳极（5）内部结构整个表面的电解光整加工。

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