[发明专利]电解线切割加工用双极性工具电极及制作与加工方法

说明书

本发明涉及一种电解线切割加工用双极性工具电极及制备与加工方法，属于电解加工技术领域。包括电解线切割工具阴极（2），绝缘隔层（3）紧密贴合于电解线切割工具阴极（2），不溶性金属辅助阳极贴片（4）紧密贴合于绝缘隔层（3），构成双极性工具电极。在加工过程中，不溶性金属辅助阳极贴片（4）的电位高于工件的电位，工件表面已加工区和非加工区的电流密度由常规单极性电解线切割加工的杂散低电流密度转变成负电流密度。因而，工件已加工区和非加工区的二次加工、杂散腐蚀现象得到抑制，加工精度得以提高。

所属技术领域

本发明的一种电解线切割加工用双极性工具电极及制备与加工方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

电解线切割加工技术采用金属丝或金属棒作为工具线电极，基于电化学阳极溶解原理去除工件材料，加工时通过线电极与工件之间的相对运动将工件加工成形。因而，电解线切割加工具有电解加工的一系列优点：工件阳极基于电化学阳极溶解原理去除材料，加工过程中工件阳极和工具阴极处于非接触式加工状态，加工表面无应力，不存在重铸层、微裂纹、热影响区；不受工件材料力学性能的限制，特别适合高硬度等难加工金属材料的加工成形；工件以离子形式去除材料，能够实现高精度加工以及微细结构的加工目标；工具阴极电极不损耗，可以重复使用。由于直接采用金属丝或者金属棒作为工具线电极，电解线切割加工技术缩短甚至免除了传统电解加工过程中的工具制备阶段，加工准备时间短、成本低；通过线电极与工件之间简单的相对运动，可以实现传统加工方法较难加工的高深宽比缝、槽、直纹面等结构的加工成形。

对于电解线切割加工而言，越小的加工缝宽代表着越高的加工精度。然而加工缝宽越小，就意味着加工间隙越狭窄。在电解加工中，加工间隙内分布着电解液以及大量的加工产物。电解加工产物会造成电解液电导率降低；并且其在加工间隙中的不均匀分布，直接导致了加工间隙中电解液电导率的非均匀分布，引起工件材料的非均匀溶解，最终影响电解加工精度，甚至造成加工短路、损坏工具电极及加工电源。因此必须保证加工间隙中电解液的及时更新以及电解产物的有效排出，促使加工区电解液电导率保持一致，以提高电解线切割加工的加工稳定性、加工效率和加工精度。为此，研究人员先后提出了工件微幅振动、线电极轴向往复振动、线电极微幅往复运丝、工件振动辅助线电极轴向运动、线电极间歇回退辅助轴向运丝等多种形式，利用线电极/工件壁面粘性作用强化传质。此外，针对大厚度工件、高粘性电解产物排出难题，研究人员还采取了线电极轴向高速冲液、线电极单向走丝、肋状线电极大幅值轴向往复运动、非圆截面线电极(螺旋电极、削边电极等)高速旋转等方式来带动或搅动加工区电解液、强化加工区传质过程。

由于电解加工是包括电场、流场、温度场等在内的多场共同作用过程，加工结果最终决定于流经加工区的电量分布。在常规单极性电解线切割的加工过程中，工具进给路径上的加工区先后经历低电流密度杂散腐蚀，高电流密度材料去除，再到已加工区低电流密度二次加工、杂散腐蚀，最后逐步过渡到零电流密度停止加工的过程。加工区外的非加工区也由近及远处于不同程度的电流密度的作用下，因而也存在着不同程度的杂散腐蚀情况。工件已加工区在二次加工的作用下，将造成切缝尺寸进一步增大。在切缝入口处，在二次加工的影响下，也存在着喇叭状入口圆角。杂散腐蚀将造成工件已加工区和非加工区表面发生点蚀等异常溶解现象，破坏工件表面的完整性，造成加工精度的进一步下降。这一现象在加工钛合金、镍基高温合金等易钝化材料时尤为明显。

发明内容

本发明旨在提高电解线切割加工技术的加工精度，减小工件表面的二次加工、杂散腐蚀现象，提出一种工艺简单，实用性强的电解线切割加工用双极性工具电极及制备与加工方法。