一种气泡抑制电解加工方法与装置

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，具体涉及一种气泡抑制电解加工方法与装置。

背景技术

电解加工技术是一种基于阳极电化学溶解原理进行材料去除的特种加工方法，理论上该加工方法可实现原子级材料的去除，可实现微细超精密加工。相比较于传统微铣削加工、激光加工以及电火花等加工形式，电解加工有着无切削力、无热影响层、边角无毛刺等独特优势。由于上述加工特点，电解加工方法被大量应用于航空航天、军工、医疗、汽车等领域微结构的加工与制造当中。

然而，电解加工也存在一定的局限性。在电解加工过程中，工件阳极表面发生氧化反应，阳极金属失电子，以离子的形式进入加工间隙，结合溶液中的氢氧根离子，形成不溶性絮状产物。工具阴极表面发生还原反应，溶液中的氢离子得电子被还原，工具表面析出氢气泡进入加工间隙。由于氢气泡和絮状产物为绝缘介质，混合电解液后会导致电解液电导率下降，使加工电流发生变化进而影响加工间隙分布。此外，伴随着加工的进行，阳极轮廓不断变化，流场也不断发生改变，产物、气泡的分布也变得十分复杂，这令加工精度的控制变得更加困难。

为了消除上述因素对加工精度的影响，国内外学者通过使用酸性溶液，将溶液中的不溶性氢氧化物溶解，实现了无絮状产物的电解加工(刘国栋,李勇,孔全存等.不锈钢304微细电解加工用电解液的优选研究[J].电加工与模具,2015(06):20-25.)，提高了电解加工质量与加工精度的控制能力。然而，针对氢气泡的抑制或消除方法尚未见明确报道，为进一步提高电解加工精度，消除或抑制气泡对电解加工的影响，亟需一种氢气泡有效抑制或消除的方法与装备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡抑制电解加工方法与装置，旨在抑制或消除电解加工中氢气泡的形成，减小气泡对电解加工过程的影响，提高电解加工精度与质量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种气泡抑制电解加工方法与装置，包括电解液容器，所述电解液容器的一侧通过连接管路连接有真空泵，所述电解液容器下方盛放电解液区域设置有温控机组，所述电解液容器的另一侧通过连接管路连接有过滤系统，所述过滤系统还通过连接管路与加工区域的出液口连接，所述加工区域的进液口与泵以及电解液容器连接，所述泵还通过连接管路与电解液容器连接。

作为本发明进一步的方案：所述加工区域为工具阴极、工件阳极以及二者之间区域组成。

作为本发明进一步的方案：所述连接管路上设置有阀门。

作为本发明进一步的方案：所述电解液容器上设置有压力表。

作为本发明进一步的方案：所述加工区域的进液口上也设置有压力表一。

作为本发明进一步的方案：一种气泡抑制电解加工方法，包括以下步骤：

步骤一、对装有电解液的密闭容器使用真空泵抽真空降低环境压强，同时使用温控机组进行加热，使电解液温度升高；通过降压、升温手段降低气体分子在电解液中溶解度，使现有电解液中的气体分子析出；

步骤二、析出气体分子后，关闭阀门，对电解液保压并降温冷却；

步骤三、降温后的电解液通过泵，以高压的形式打入加工区，确保加工区电解液处于低温、高压状态，此时的电解液对氢气拥有较大的饱和度，可以溶解较多的氢气；

步骤四、控制加工电压、加工电流以及电解液流速，确保氢气分子生成速率和加工区电解液氢分子容量达到相对平衡，确保生成的氢分子大部分或全部能溶解于电解液中，实现加工区少氢气泡或无氢气泡；

步骤五、流出加工区的电解液经过过滤系统，被过滤干净并重新恢复纯净状态后，再被送入最初的电解液容器，并重复步骤一，直至加工结束。

本发明的有益效果：

1、能有效抑制电解加工过程中氢气泡的生成，减小、消除气泡对电解加工的影响。

2、能显著提高电解加工精度与加工质量。

3、通过减少试验过程中影响因素、可显著提升电解加工参数检测准确性。

4、为超精密微细电解加工提供了新思路。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是气泡抑制电解加工装置。

图2是气泡抑制电解加工装置工作流程图。

图中：1、真空泵；2、阀门；3、电解液容器；4、温控机组；5、压力表；6、泵；7、工件阳极；8、工具阴极；9、过滤系统。

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，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，一种氢气泡抑制电解加工装置,包括有真空泵1、阀门2、电解液容器3、温控机组4、压力表5、泵6、工件阳极7、工具阴极8、过滤系统9。

所述真空泵1与电解液容器3相连接，二者之间连接管路有通断阀门2。

所述电解液容器3为密封良好的压力容器，其上装有压力表5用于测量容器内压力，下方盛放电解液区域设置有温控机组4，用于调节电解液温度。电解液容器3与泵6以及过滤系统9相连，过滤系统9为板框过滤器或者更加精密的陶瓷膜过滤器，其间设置有阀门2。

所述泵6与电解液容器3以及加工区域相连，在出液口一侧也设置有压力表5。

所述工具阴极8、工件阳极7以及二者之间区域组成加工区域，在加工区进液口一侧设置有压力表5用于控制观测加工区压力，出液口一侧经阀门2、管路连接至过滤系统9。

所述过滤系统9可实现电解液杂质过滤以及电解液状态成分调节，确保过滤后电解液恢复初始状态。

本结构可以在抑制或消除电解加工中氢气泡的形成，减小气泡对电解加工过程的影响，提高电解加工精度与质量。

参考图1和图2所示，一种氢气泡抑制电解加工方法，包括以下步骤：

步骤1、对装有电解液的密闭容器3使用真空泵1抽真空降低环境压强，同时使用温控机组4进行一定的加热，使电解液温度升高。通过降压、升温手段降低气体分子在电解液中溶解度，使现有电解液中的气体分子析出；

步骤2、析出气体分子后，关闭阀门2，对电解液保压并降温冷却；

步骤3、降温后的电解液通过泵6，以高压的形式打入加工区，确保加工区电解液处于低温、高压状态，此时的电解液对氢气拥有较大的饱和度，可以溶解较多的氢气；

步骤4、控制加工电压、加工电流以及电解液流速，确保氢气分子生成速率和加工区电解液氢分子容量达到相对平衡，确保生成的氢分子大部分或全部能溶解于电解液中，实现加工区少氢气泡或无氢气泡；

步骤5、流出加工区的电解液经过过滤系统9，被过滤干净并重新恢复纯净状态后，再被送入最初的电解液容器3，并重复步骤1，直至加工结束。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。