CN113789566A - 一种非接触式微弧抛光装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式微弧抛光装置及工艺，涉及材料加工领域,包括箱体，箱体的顶端内壁通过液压杆连接有升降盒，箱体的下部为电解液池，电解液池内设置有通过出水口和入水口穿过箱体壁连接的冷却水环，冷却水环的底部设置有涡轮叶，冷却水环在出水口与入水口的内部均设有温度探头，所述升降盒可通过顶端中心设置的电机二，调节根电极管的间距，所述电极管末端设置有夹片。本发明通过在冷却水环的底部设置涡轮叶使工件不触碰到电解液池底部，从而使工件的每一个面都得到充分的抛光，设置了温度探头可根据池内温度启动或停止降温，使电解液池内保持相对恒定的温度，设计了便于更换电极片的装夹结构与便于调节电极管间距的机械结构。

Description

一种非接触式微弧抛光装置及工艺

技术领域

本发明涉及材料加工领域，具体为一种非接触式微弧抛光装置及工艺。

背景技术

随着当下对材料加工精密化要求的提高，一些合金制品多采用压铸挤压等一次性成型工艺，复杂的整体形状使机械式接触打磨抛光精密整形方法难以实施，开发非接触式剥离抛光技术便显得尤为重要，微弧抛光技术其原理是在电化学体系中构建出一层包裹阳极金属的“富氧等离子体气隙膜”，通过调控脉冲电路的频率、电压和脉冲电流，以使“富氧等离子体气隙膜”两端的伏安关系处于“气体放电双峰曲线反欧姆特性的微弧区段”，则可使处于热发射状态的金属原子和负电性的氧等离子体直接化合生成不溶性氧化物，从而达到剥离基体的目的。

现有的非接触式微弧抛光工艺在对工件进形抛光时易存在无法抛光到的面，对于阴极片的跟换较为复杂，对于调整两根极管的间距过程较为麻烦，冷却电解液的速度较慢，且不能自动调控温度。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种非接触式微弧抛光装置及工艺，以解决现有的非接触式微弧抛光工艺在对工件进形抛光时易存在无法抛光到的面，对于阴极片的跟换较为复杂，对于调整两根极管的间距过程较为麻烦，冷却电解液的速度较慢，且不能自动调控温度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非接触式微弧抛光装置,包括箱体，所述箱体的顶端内壁通过液压杆连接有升降盒，所述箱体的下部为电解液池，所述电解液池内设置有通过出水口和入水口穿过箱体壁连接的冷却水环，所述冷却水环的底部设置有开口，所述箱体底部设置有电机箱一，所述电机箱一内设置有电机二，所述电机二的输出端穿过箱体底部的中心并转动连接有涡轮叶，所述冷却水环在出水口与入水口的内部均设有温度探头，所述升降盒顶端的中心设置有电机箱二，所述电机箱二内设置有电机一，所述电机一的输出端穿过了升降盒并转动连接有齿轮，所述齿轮与位于升降盒内两侧滑条上的齿条相啮合，所述滑条在一端连接有折弯且向下延伸的电极管，所述电极管末端外部设置有拉杆，所述拉杆的末端延伸进电极管内部并连接动夹片的末端，所述动夹片可以位于动夹片顶端的转轴转动，与所述动夹片对称设置有与动夹片相贴合的定夹片，所述动夹片内侧设置有一端连接着动夹片非接触面，另一端连接电极管内壁的弹簧。

本发明进一步设置为，所述滑条的底部设置有连接在升降盒内壁上的滑轮，所述升降盒在滑轮靠齿条一侧的底部设置有挡条，所述滑条的两端设置有限位块，所述升降盒的底部设置有可供电极管滑动的滑槽。

通过采用上述技术方案，使滑条可在升降盒内滑动，挡条可以防止滑轮偏转，滑条两端的限位块可防止两根电极管相撞。

本发明进一步设置为，所述电解液池底端的侧边设置有带盖的排液口，所述冷却水环为桶状中空环形，且底部开有直径略大于涡轮叶开口，所述冷却水环的底部与涡轮叶之间设置有隔网。

通过采用上述技术方案，更换工件时，打开排液口的盖子，可便捷快速的将电解液池内的微弧氧化电解液排出，桶状中空环形的冷却水环可增加冷却水与微弧氧化电解液的热交换效率，隔网可防止排出微弧氧化电解液时工件受重力下落触碰到涡轮叶。

本发明还提出了一种非接触式微弧抛光工艺，包括以下步骤：

步骤一：根据需抛光的工件配置适合该工件金属的微弧氧化电解液，在电解液内加入添加剂，并将配置好的微弧氧化电解液放置于容器内；

步骤二：将工件置于步骤一中的容器内，计算工件的重力减去微弧氧化电解液对其的浮力所得到的参数a；

步骤三：将配置好的微弧氧化电解液放于电解液池内，根据参数a设置电机二的功率，使涡轮叶喷出的微弧氧化电解液产生向上的推力与参数a相同，从而使工件不会触碰到电解液池底部的隔网；

步骤四：根据抛光的限定温度设置温度探头的阈值；

步骤五：根据工件大小选择合适的电极片，拉动电极管末端外部的拉杆，使拉杆末端连接的动夹片以转轴转动张开，将电极片插入电极管底部，松开拉杆，动夹片受一端连接着动夹片非接触面，另一端连接电极管内壁的弹簧弹力作用，与其对向固定连接在电极管内壁上的定极片将电极片夹持在电极管的末端；

步骤六：启动电机一，通过电机一的正转与反转调节电极管的间距大于工件最宽处的直径20mm至50mm，通过液压杆降下升降盒，使电极片保持在位于微弧氧化电解液内的工件附近；

步骤七：设置电源电压，对两根电极管放电，对工件进行微弧抛光；

步骤八：当抛光过程中微弧氧化电解液升温超过入水口处温度探头设定的阈值时，冷却水环内的冷却水开始环流，对电解液池内的微弧氧化电解液进行降温，当抛光过程中冷却水环流的冷却水温度低于出水口处的温度探头设定的阈值时，冷却水环内的冷却水停止环流，停止对电解液池内的微弧氧化电解液进行降温；

步骤九：抛光完成后将微弧氧化电解液从排液口排出，工件落在隔网上，将工件夹取出。

本发明进一步设置为，所述步骤一加入的添加剂为NaCl溶液、KCl溶液、NaF溶液、NaHCO₃溶液、NaOH溶液中的一种或几种的混合溶液，总量为1-10g/L。

通过采用上述技术方案，不同金属合金的工件需调配适合的微弧氧化电解液，所需浓度也和工件材质有关。

本发明进一步设置为，所述步骤八反应过程中温度探头设定的阈值温度30-70℃之间，处理时间5-60分钟。

通过采用上述技术方案，调控微弧氧化电解液的温度达到事宜电解的温度，可根据不同大小和材质的工件设定所需抛光的时间。

本发明进一步设置为，所述步骤二之前将工件置于装有蒸馏水的超声波清洗箱内，去除工件表面的油污。

通过采用上述技术方案，去除工件表面的油污可使工件在电解液池内被更好的抛光。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明通过在工艺中将冷却水环流模块设置在电解液池内，增加了冷却水与电解液池内的电解液的热交换效率，使电解液池内的电解液在需要降温时可快速的降温，避免了因降温不及时对工件产生的伤害；

2、本发明在工艺中通过在冷却水环的底部设置涡轮叶，在工件放入电解液池内之前测出工件的重力减去微弧氧化电解液对其的浮力所得到的参数a，根据参数a设置电机二的功率，使涡轮叶喷出的微弧氧化电解液产生向上的推力与参数a相同，从而使工件不会触碰到电解液池底部的隔网，使工件的每一个面都得到充分的抛光；

3、本发明在工艺中通过在电机管的末端设置定夹片与动夹片组合夹紧极片的方式，通过拉动拉杆便可轻松的完成夹持和拆卸，缩短的更换极片的时间，增加了对于相同材质不同大小工件抛光的效率；

4、本发明在工艺中通过使用输出端带齿轮的电机一控制与电机一接触面带齿条的滑条，控制两根电极管之间的距离，使两根电极管可同时向内缩或同时向外扩相同的距离，达到电极管同步控制的目的，对于不同大小的工件调节电极管间距也更为迅速；

5、本发明在工艺中通过在冷却水环内设置了温度探头，可设置冷却水环流启动和停止温度的阈值，当进水口的温度探头检测到的温度超过阈值时便会自动启动冷却水循环，当出水口的温度探头检测到的温度低于阈值时便会自动停止冷却水循环，使电解液池内保持相对恒定的温度。

附图说明

图1为本发明的内视结构图；

图2为本发明的升降盒内视俯视图；

图3为本发明的冷却水环示意图；

图4为本发明的图1中A的放大图。

图中：1、箱体；2、升降盒；3、冷却水环；4、电解液池；5、电机箱一；6、电机箱二；7、液压杆；8、齿轮；9、电机一；10、电极管；11、齿条；12、滑轮；13、挡条；14、滑槽；15、定夹片；16、动夹片；17、弹簧；18、拉杆；19、转轴；20、出水口；21、入水口；22、温度探头；23、隔网；24、涡轮叶；25、电机二；26、限位块；27、滑条；28、排液口。

具体实施方式

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

一种非接触式微弧抛光装置，如图1-4所示，包括箱体1，箱体1的顶端内壁通过液压杆7连接有升降盒2，升降盒2可通过液压杆7上下升降，箱体1的下部为电解液池4，电解液池4内设置有通过出水口20和入水口21穿过箱体1壁连接的冷却水环3，冷却水环3的底部设置有开口，箱体1底部设置有电机箱一5，电机箱一5内设置有电机二25，电机二25的输出端穿过箱体1底部的中心并转动连接有涡轮叶24，涡轮叶24转动使电解液池4内的电解液向上流动，冷却水环3在出水口20与入水口21的内部均设有温度探头22，当冷却水温度达到温度探头22设定的阈值时，冷却水环3便会开始或停止冷却水环流，升降盒2顶端的中心设置有电机箱二6，电机箱二6内设置有电机一9，电机一9的输出端穿过了升降盒2并转动连接有齿轮8，齿轮8与位于升降盒2内两侧滑条27上的齿条11相啮合，滑条27在一端连接有折弯且向下延伸的电极管10，可通过电机一9的转动带动齿轮8转动，使滑条27在升降盒2内滑动，从而调整电极管10之间的距离，电极管10末端外部设置有拉杆18，拉杆18的末端延伸进电极管10内部并连接动夹片16的末端，动夹片16可以位于动夹片16顶端的转轴19转动，与动夹片16对称设置有与动夹片16相贴合的定夹片15，动夹片16内侧设置有一端连接着动夹片16非接触面，另一端连接电极管10内壁的弹簧17，拉动拉杆18可使定夹片15与动夹片16分开，将电极片放置于定夹片15与动夹片16之间，松开拉杆18，动夹片16受弹簧17的推力通过转轴19转动，与定夹片15配合夹紧电极片。

请参阅图1和图2，滑条27的底部设置有连接在升降盒2内壁上的滑轮12，升降盒2在滑轮12靠齿条11一侧的底部设置有挡条13，滑条27的两端设置有限位块26，升降盒2的底部设置有可供电极管10滑动的滑槽14，使滑条27可在升降盒2内滑动，挡条13可以防止滑轮12偏转，滑条27两端的限位块26可防止两根电极管10相撞。

请参阅图1，电解液池4底端的侧边设置有带盖的排液口28，冷却水环3为桶状中空环形，且底部开有直径略大于涡轮叶24开口，冷却水环3的底部与涡轮叶24之间设置有隔网23，更换工件时，打开排液口28的盖子，可便捷快速的将电解液池内的微弧氧化电解液排出，桶状中空环形的冷却水环3可增加冷却水与微弧氧化电解液的热交换效率，隔网23可防止排出微弧氧化电解液时工件受重力下落触碰到涡轮叶24。

一种非接触式微弧抛光工艺，如图1-4所示，包括以下步骤：

步骤一：根据需抛光的工件配置适合该工件金属的微弧氧化电解液，在电解液内加入添加剂，加入的添加剂为NaCl溶液、KCl溶液、NaF溶液、NaHCO₃溶液、NaOH溶液中的一种或几种的混合溶液，总量为1-10g/L，并将配置好的微弧氧化电解液放置于容器内，不同金属合金的工件需调配适合的微弧氧化电解液，所需浓度也和工件材质有关；

步骤二：将工件置于装有蒸馏水的超声波清洗箱内，去除工件表面的油污，去除工件表面的油污可使工件在电解液池内被更好的抛光，将工件置于步骤一中的容器内，计算工件的重力减去微弧氧化电解液对其的浮力所得到的参数a；

步骤三：将配置好的微弧氧化电解液放于电解液池4内，根据参数a设置电机二25的功率，使涡轮叶24喷出的微弧氧化电解液产生向上的推力与参数a相同，从而使工件不会触碰到电解液池4底部的隔网23；

步骤四：根据抛光的限定温度设置温度探头22的阈值；

步骤五：根据工件大小选择合适的电极片，拉动电极管10末端外部的拉杆18，使拉杆18末端连接的动夹片16以转轴转动张开，将电极片插入电极管10底部，松开拉杆18，动夹片16受一端连接着动夹片非接触面，另一端连接电极管10内壁的弹簧17弹力作用，与其对向固定连接在电极管10内壁上的定极片将电极片夹持在电极管10的末端；

步骤六：启动电机一9，通过电机一9的正转与反转调节电极管10的间距大于工件最宽处的直径20mm至50mm，通过液压杆7降下升降盒2，使电极片保持在位于微弧氧化电解液内的工件附近；

步骤七：设置电源电压，对两根电极管10放电，对工件进行微弧抛光；

步骤八：当抛光过程中微弧氧化电解液升温超过入水口21处温度探头22设定的阈值时，冷却水环3内的冷却水开始环流，对电解液池4内的微弧氧化电解液进行降温，当抛光过程中冷却水环流的冷却水温度低于出水口20处的温度探头22设定的阈值时，冷却水环3内的冷却水停止环流，停止对电解液池4内的微弧氧化电解液进行降温，反应过程中温度探头22设定的阈值温度30-70℃之间，抛光处理时间5-60分钟，调控微弧氧化电解液的温度达到适宜电解的温度，可根据不同大小和材质的工件设定所需抛光的时间；

步骤九：抛光完成后将微弧氧化电解液从排液口28排出，工件落在隔网23上，将工件夹取出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种非接触式微弧抛光装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的顶端内壁通过液压杆(7)连接有升降盒(2)，所述箱体(1)的下部为电解液池(4)，所述电解液池(4)内设置有通过出水口(20)和入水口(21)穿过箱体(1)壁连接的冷却水环(3)，所述冷却水环(3)的底部设置有开口，所述箱体(1)底部设置有电机箱一(5)，所述电机箱一(5)内设置有电机二(25)，所述电机二(25)的输出端穿过箱体(1)底部的中心并转动连接有涡轮叶(24)，所述冷却水环(3)在出水口(20)与入水口(21)的内部均设有温度探头(22)，所述升降盒(2)顶端的中心设置有电机箱二(6)，所述电机箱二(6)内设置有电机一(9)，所述电机一(9)的输出端穿过了升降盒(2)并转动连接有齿轮(8)，所述齿轮(8)与位于升降盒(2)内两侧滑条(27)上的齿条(11)相啮合，所述滑条(27)在一端连接有折弯且向下延伸的电极管(10)，所述电极管(10)末端外部设置有拉杆(18)，所述拉杆(18)的末端延伸进电极管(10)内部并连接动夹片(16)的末端，所述动夹片(16)可以位于动夹片(16)顶端的转轴(19)转动，与所述动夹片(16)对称设置有与动夹片(16)相贴合的定夹片(15)，所述动夹片(16)内侧设置有一端连接着动夹片(16)非接触面，另一端连接电极管(10)内壁的弹簧(17)。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式微弧抛光装置，其特征在于：所述滑条(27)的底部设置有连接在升降盒(2)内壁上的滑轮(12)，所述升降盒(2)在滑轮(12)靠齿条(11)一侧的底部设置有挡条(13)，所述滑条(27)的两端设置有限位块(26)，所述升降盒(2)的底部设置有可供电极管(10)滑动的滑槽(14)。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式微弧抛光装置，其特征在于：所述电解液池(4)底端的侧边设置有带盖的排液口(28)，所述冷却水环(3)为桶状中空环形，且底部开有直径略大于涡轮叶(24)开口，所述冷却水环(3)的底部与涡轮叶(24)之间设置有隔网(23)。

4.一种非接触式微弧抛光工艺，其特征在于：采用如权利要求1-3中任意一项所述的非接触式微弧抛光装置，包括以下步骤：

步骤一：根据需抛光的工件配置适合该工件金属的微弧氧化电解液，在电解液内加入添加剂，并将配置好的微弧氧化电解液放置于容器内；

步骤二：将工件置于步骤一中的容器内，计算工件的重力减去微弧氧化电解液对其的浮力所得到的参数a；

步骤三：将配置好的微弧氧化电解液放于电解液池(4)内，根据参数a设置电机二(25)的功率，使涡轮叶(24)喷出的微弧氧化电解液产生向上的推力与参数a相同，从而使工件不会触碰到电解液池(4)底部的隔网(23)；

步骤四：根据抛光的限定温度设置温度探头(22)的阈值；

步骤五：根据工件大小选择合适的电极片，拉动电极管(10)末端外部的拉杆(18)，使拉杆(18)末端连接的动夹片(16)以转轴转动张开，将电极片插入电极管(10)底部，松开拉杆(18)，动夹片(16)受一端连接着动夹片非接触面，另一端连接电极管(10)内壁的弹簧(17)弹力作用，与其对向固定连接在电极管(10)内壁上的定极片将电极片夹持在电极管(10)的末端；

步骤六：启动电机一(9)，通过电机一(9)的正转与反转调节电极管(10)的间距大于工件最宽处的直径20mm至50mm，通过液压杆(7)降下升降盒(2)，使电极片保持在位于微弧氧化电解液内的工件附近；

步骤七：设置电源电压，对两根电极管(10)放电，对工件进行微弧抛光；

步骤八：当抛光过程中微弧氧化电解液升温超过入水口(21)处温度探头(22)设定的阈值时，冷却水环(3)内的冷却水开始环流，对电解液池(4)内的微弧氧化电解液进行降温，当抛光过程中冷却水环流的冷却水温度低于出水口(20)处的温度探头(22)设定的阈值时，冷却水环(3)内的冷却水停止环流，停止对电解液池(4)内的微弧氧化电解液进行降温；

步骤九：抛光完成后将微弧氧化电解液从排液口(28)排出，工件落在隔网(23)上，将工件夹取出。

5.根据权利要求4所述的一种非接触式微弧抛光工艺，其特征在于：所述步骤一加入的添加剂为NaCl溶液、KCl溶液、NaF溶液、NaHCO₃溶液、NaOH溶液中的一种或几种的混合溶液，总量为1-10g/L。

6.根据权利要求4所述的一种非接触式微弧抛光工艺，其特征在于：所述步骤八反应过程中温度探头(22)设定的阈值温度30-70℃之间，处理时间5-60分钟。

7.根据权利要求4所述的一种非接触式微弧抛光工艺，其特征在于：所述步骤二之前将工件置于装有蒸馏水的超声波清洗箱内，去除工件表面的油污。

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