CN112077402A

CN112077402A - 一种电解工具电极及利用其对工件内部通道电解光整方法

Info

Publication number: CN112077402A
Application number: CN202010737210.4A
Authority: CN
Inventors: 赵晨昊; 曲宁松; 汤笑川
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2020-12-15

Abstract

本发明公开了一种电解工具电极及利用其对工件内部通道电解光整方法，属于电解加工领域。本发明的工具电极包括柔性金属电极和弹性绝缘柱。多个弹性绝缘柱穿过并固定在柔性金属电极上。利用其对工件内部通道电解光整时，将工具电极穿入工件内部通道，弹性绝缘柱使柔性金属电极和内部通道无法接触。工具电极和工件内部通道均浸没在电解液中，分别接电源的负极和正极，对内部通道表面进行电解光整，牵引工具电极在工件内部通道内移动，使工件内部通道表面的所有区域在工具电极移动过程中进行电解光整。本发明可以光整不同弯曲程度的工件内部通道，提高了电解加工的柔性，适用于提高复杂构件内部通道的表面质量，降低其表面粗糙度。

Description

一种电解工具电极及利用其对工件内部通道电解光整方法

技术领域

本发明属于电解加工技术领域，具体涉及一种电解工具阴极，还涉及一种利用上述电解工具电极对工件内部通道进行电解光整的方法。

背景技术

具有内部通道的零部件，例如航空发动机喷嘴、火箭发动机推力室收扩段外部冷却流道等，因其内部通道狭窄弯曲，常规加工难度大且效率低，往往是航空航天制造领域的研究热点。增材制造技术由于其具有柔性高、无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点，在航天航空领域具有广泛应用，而利用增材制造技术制造具有内部通道的零部件，可以大大缩短加工周期，降低制造成本。然而，由于增材制造技术加工的零件表面较为粗糙，且存在“夹杂”现象，即表面粘附有未完全融化的粉末颗粒，因此，该技术制造的零件内部通道表面很难满足应用要求，需要对其进行后处理。常用的后处理工艺主要有机械光整加工、磨料流光整加工、化学光整加工和电解光整加工。机械光整加工虽然可以获得较高的表面质量，但由于刀具形式和运动方式的限制，加工柔性较差，难以用于弯曲内部通道的光整加工。磨料流加工技术虽然可以用于不同形状的内部通道的光整加工，但在实施过程中需要设置流道遮挡板来对磨粒流动加以引导，此外，对于一些硬度较高的零件材质，磨料流光整效率往往不高，这些都限制了磨料流光整技术的推广。化学光整加工可以不受内部通道形状的限制，但光整用的化学溶液对环境易造成污染。

电解光整加工是利用电化学反应过程中阳极溶解的原理对零件表面进行光整处理的一种特种加工技术，具有不受零件材料机械性能的限制、无机械应力、无再铸层等优势，且硝酸钠溶液、氯化钠溶液等中性电解液的使用，对于环境亦不会造成污染等不良影响；尤为重要的是，电解作用是一种非接触式加工，只要接通电源，不论工具阴极形状与运动形式，工件都会发生电化学作用从而其表面形貌发生改变，因此，该技术适用于光整内部通道零件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种电解工具电极，利用此电解工具电极对工件内部通道进行电解光整，实现内部通道的高效电解光整加工。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电解工具电极，其特征是，包括柔性金属电极，在柔性金属电极上间隔地串有若干个弹性绝缘柱，所述弹性绝缘柱为疏松多孔绝缘材料制成。

进一步的，所述弹性绝缘柱通过胶水粘接固定在柔性金属电极上。

进一步的，所述若干个弹性绝缘柱的长度相同。

进一步的，所述若干个弹性绝缘柱为均匀间隔布置。

相应的，本发明还提供了一种利用所述的电解工具电极对工件内部通道电解光整方法，具体过程为：

将工具电极穿入工件内部通道，并将二者浸入电解液内；

将电源正极和负极分别接工件内部通道和工具电极，利用工具电极对工件内部通道表面进行光整；

牵引工具电极在工件内部通道内移动，使工件内部通道表面的所有区域在工具电极移动过程中进行电解光整。

进一步的，所述弹性绝缘柱和柔性金属电极的截面形状和尺寸由工件内部通道的截面形状和尺寸决定，保证工具电极可以穿入工件内部通道。

进一步的，弹性绝缘柱的数量和间距由工件内部通道的最小曲率半径决定，保证柔性金属电极与工件内部通道不接触。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、对于复杂构件的内部通道，采用本发明柔性金属电极伸入工件内部通道，通过弹性绝缘柱将柔性金属电极和内部通道隔离，防止短路，利用电化学作用对工件内部通道表面进行光整，解决了常规机械加工难以解决的内部通道光整问题。

2、对于不同弯曲程度的工件内部通道，可根据需要设置不同的弹性绝缘柱尺寸、形状及间隔距离以防止短路，该发明可以光整不同弯曲程度的内部通道，具有很广泛的应用范围和很强的适用性。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明电解工具电极示意图；

图2为工件内部通道进行电解光整的装置示意图。

附图标记：1、弹性绝缘柱；2、柔性金属电极；3、工具电极；4、工件内部通道；5、电源；6、牵引绳；7、牵引轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

本发明的一种电解工具电极，参见图1所示，包括柔性金属电极2，在柔性金属电极2上间隔地串有若干个弹性绝缘柱1，弹性绝缘柱和柔性电极是要穿在工件内部通道里面的，弹性绝缘柱1和柔性金属电极2的尺寸都要小于通道截面尺寸，形状应根据内部通道决定，比如内部通道截面是圆形，绝缘柱和电极就应该是圆形。也就是说弹性绝缘柱1和柔性金属电极2的截面形状和尺寸由工件内部通道4的截面形状和尺寸决定，以使工具电极3可以穿入工件内部通道4。

绝缘柱起到阻隔电极和工件内部通道的作用，防止短路。因此，所述的弹性绝缘柱1的数量和间距由工件内部通道4的最小曲率半径决定，保证使柔性金属电极2与工件内部通道4不接触。

作为本发明的优选实施例，参见图1所示，若干个长度相同的弹性绝缘柱1通过胶水粘接的方式间隔均匀地固定在柔性金属电极2上。弹性绝缘柱并不限于一定长度相同或均匀布置。

所述的弹性绝缘柱1为疏松多孔绝缘材料；例如海绵等泡沫材料。不仅可以跟随柔性金属电极2发生变形，以利于柔性金属电极2穿入工件内部通道4，而且多孔还可以使电解液在其中流动，作为气泡等电解产物的排出通道，有利于电解加工的持续进行。

相应的，利用所述的电解工具电极进行工件内部通道的电解光整方法，装置示意图如图2所示，具体操作步骤为：

第一步，将工具电极3穿入工件内部通道4，并将二者浸入电解液内；此电解液是电化学反应的介质，电解加工常用的电解液，如硝酸钠，氯化钠，都可以用来做光整。

第二步，将电源5正极和负极分别接工件内部通道4和工具电极3；工具电极3上多个弹性绝缘柱1穿在柔性金属电极2上，可以防止柔性金属电极2和工件内部通道4接触发生短路；利用牵引轮7和牵引绳6牵引工具电极3在工件内部通道4内移动设定的距离，设定的距离应大于弹性绝缘柱1的长度，从而使工件内部通道4的所有区域在工具电极3移动过程中都可以发生电化学溶解反应从而被光整，重复此步骤，直至整个工件内部通道4表面被电解光整达到所需的表面粗糙度要求。

由于弹性绝缘柱1为疏松多孔绝缘材料，不仅可以跟随柔性金属电极2发生变形以利于柔性金属电极2穿入工件内部通道4，而且多孔还可以作为气泡等电解产物的排出通道，有利于电解加工的持续进行。

本发明提出的用于工件内部通道的电解光整加工方法能够实现复杂构件内部通道表面质量的有效改善，拓展了电解光整加工技术的应用范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种电解工具电极，其特征是，包括柔性金属电极，在柔性金属电极上间隔地串有若干个弹性绝缘柱，所述弹性绝缘柱为疏松多孔绝缘材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种电解工具电极，其特征是，所述弹性绝缘柱通过胶水粘接固定在柔性金属电极上。

3.根据权利要求1所述的一种电解工具电极，其特征是，所述若干个弹性绝缘柱的长度相同。

4.根据权利要求1所述的一种电解工具电极，其特征是，所述若干个弹性绝缘柱为均匀间隔布置。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述的电解工具电极对工件内部通道电解光整方法，其特征是，具体过程为：

将工具电极穿入工件内部通道，并将二者浸入电解液内；

6.根据权利要求5所述的利用电解工具电极对工件内部通道电解光整方法，其特征是，所述弹性绝缘柱和柔性金属电极的截面形状和尺寸由工件内部通道的截面形状和尺寸决定，以使工具电极穿入工件内部通道。

7.根据权利要求5所述的利用电解工具电极对工件内部通道电解光整方法，其特征是，弹性绝缘柱的数量和间距由工件内部通道的最小曲率半径决定，以使柔性金属电极与工件内部通道不接触。