[发明专利]一种激光空化辅助掩膜电解加工装置

说明书

本发明公开了一种激光空化辅助掩膜电解加工装置，包括从上到下设置的激光发射部件、分束器、聚光透镜、透光部件、阴极模板和绝缘掩膜板，绝缘掩膜板与阴极模板的通孔对齐设置在阴极模板底部，工件阳极设置在绝缘掩膜板底部，透光部件和工件阳极之间形成密封空间，内填充有电解液，激光发射部件发射的激光经分束器分光后，由聚光透镜在工件阳极的待加工孔的正上方的电解液中聚集并诱导形成空化泡，空化泡溃灭形成的流体冲击并去除待加工孔内的钝化膜。通过激光诱导形成空化泡，利用空化泡溃灭形成高能量微流体的作用，促进加工区电解液的流动和冲击加工区钝化膜，实现电解产物的及时排出与钝化膜的均匀去除。

技术领域

本发明涉及微细电解加工领域，特别是涉及一种激光空化辅助掩膜电解加工装置。

背景技术

机械装置系统中存在各种各样的摩擦副，这些摩擦副的摩擦学行为，不仅影响机械系统的工作性能和运行效率，甚至是导致其失效的主要因素。研究表明，表面织构技术是改善摩擦副表面摩擦学特性的有效手段，同时可以增加密封件的密封性能。表面织构是指在摩擦副表面通过一定的加工技术加工出具有一定尺寸和分布的凹坑、凹痕或凸包等图案的点阵。具有微纳米尺度微观织构的表面在表面能、光学特性、仿生特性、机械特性、流体动力学性能及摩擦磨损性能等方面与光滑表面表现出截然不同的特点，这为众多学科研究注入了新的活力，并且在许多工程领域展示出巨大的应用潜力。微坑阵列已经在缸套、滑动轴承和机械密封等工程技术领域中获得了成功的应用。摩擦副相对运动过程中，在有润滑剂存在的条件下，微坑阵列在改善摩擦副的摩擦学性能方面起到了积极的作用，其表面摩擦学性能明显优于光滑表面。

近年来，研究人员在摩擦副表面阵列微小凹坑制造加工领域倾注了极大的研究热情，提出了多种制造加工方法，试图解决这个制造难题。目前摩擦副表面凹坑制造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，电解加工加工微坑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，生产效率高，表面质量好，工具无损耗等突出优点。

现有的用电解加工微小凹坑的方法主要是模板电解加工，采用具有贯穿群孔结构的绝缘材料作为模板与工件紧密贴合，同时与平板阴极之间形成流道，阴阳极接通电源后进行电解加工，在工件表面得到群坑结构。该方法加工效率高，成本低廉。但模板电解加工存在电解产物排出困难、钝化膜不能及时去除等问题，易造成电解产物局部堆积和金属阳极溶解不均，从而直接影响电解加工效率、加工精度、表面质量。

发明内容

本发明提供了一种激光空化辅助掩膜电解加工装置，实现电解产物的及时排除以及钝化膜的均匀去除。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种激光空化辅助掩膜电解加工装置，包括从上到下设置的激光发射部件、分束器、聚光透镜、透光部件、阴极模板和绝缘掩膜板，所述绝缘掩膜板设置在所述阴极模板底部，且与所述阴极模板的通孔对应设置，工件阳极设置在所述绝缘掩膜板底部，所述透光部件、所述工件阳极和所述透光部件形成密封空间，所述密封空间内填充有电解液，所述激光发射部件发射的激光经所述分束器分光后，由所述聚光透镜在分束后的所述激光经所述透光部件、所述阴极模板通孔，在所述工件阳极的待加工孔的正上方的电解液中聚集并诱导形成空化泡，所述空化泡溃灭形成的流体冲击并去除所述待加工孔内的钝化膜。

其中，所述激光发射部件为半导体激光器或激光器。

其中，所述激光发射部件为激光器阵列。

其中，所述分束器为衍射分束器。

其中，所述衍射分束器的光轴与所述聚光透镜的光轴同轴。

其中，还包括设置在所述聚光透镜与所述透光部件之间的高度调节装置，用于调节所述聚光透镜与所述透光部件之间的距离。

其中，所述激光发射部件、所述分束器、所述聚光透镜为一体式结构。