[发明专利]电化学抛光用柔性电极及内腔结构电化学抛光方法

说明书

本发明公开了电化学抛光用柔性电极及内腔结构电化学抛光方法，属于金属增材制造抛光处理技术领域。本发明解决的技术问题是现有技术还没有适宜的办法对内腔‑管道一体化结构的内腔表面进行抛光处理。本发明电化学抛光用柔性电极包括绝缘层、电极层和支撑层，将柔性电极进入到待抛光工件内腔结构，对柔性电极进行充气或液膨胀，使柔性电极在工件内壁的约束下自适应匹配内腔结构形态，将整个工件浸没在抛光液中，在适宜的抛光电压和电流下对工件内壁进行电化学抛光。本发明柔性电极抛光可达性好，解决了具有较大变径比的管道‑内腔一体结构的内壁均匀抛光问题。

技术领域

本发明属于金属增材制造抛光处理技术领域，具体涉及电化学抛光用柔性电极及内腔结构电化学抛光方法。

背景技术

在航空航天、武器装备及民用装备中，都存在大量的管道，腔体结构，这些结构一般用于容纳气体、液体等流体物质。容器或管道表面质量一方面会影响液体的流动速度，更有甚者，表面毛刺、夹杂的脱落极可能阻塞管路或阀门，造成系统控制精度降低或引发故障。因此，这些管道或容器均需要进行表面去毛刺或抛光处理。随着增材制造技术的发展，以往需要装配的腔体-管道结构采用整体增材制造技术实现，可以免去大量连接结构，大幅降低结构重量和装配难度，因此增材制造的内腔-管道一体化结构在航空航天、武器装备领域中应用需求日益增多。由于球化效应、沾粉和台阶效应等激光增材技术固有特点，激光增材成型结构表面粗糙度较高(一般达10μm-50μm)，而且会粘附半熔粉末，所以激光增材制造的内腔结构一般需要进行表面抛光处理方可满足使用需求。

由于内腔结构可达性较差，一般的机械研磨方法难以应用。两相流、磨粒流等流体抛光技术在激光增材表面抛光中应用广泛，但这种流体抛光技术需要较精确地控制流场流速和压力分布，才能较准确控制各部位的去除量和抛光效果，在结构内径发生变化时，一般需要制作辅助结构工装来调整流场。而内腔-管道一体化结构，由于管道和内腔直径差异很大，一般达10倍以上，且内腔封闭，只通过管道与外部连接，无法安置辅助工装，因此，基于磨料流体去除的抛光方法难以适用。化学抛光基于化学反应去除，可达性好，但化学抛光整平能力有限，无法抛光整平粗糙度很大的激光增材件表面。电化学抛光增加了电场作用，整平能力较化学抛光大幅提高，但电化学抛光需要设置阴极形成电场，传统电化学抛光电极由金属制造，难以进入内腔-管道一体化结构，且硬质电极难以和内壁结构形态准确匹配，从而难以控制各部位的去除量和抛光效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术还没有适宜的办法对内腔-管道一体化结构的内腔表面进行抛光处理。

为解决上述技术问题，本发明公开了电化学抛光用柔性电极，所述柔性电极包括支撑层，支撑层表面上设置有呈网状结构的电极层，还包括由绝缘阵列组成的绝缘层，绝缘阵列均匀的分布在电极层的网格结构中并与支撑层表面连接，绝缘阵列的顶面凸出于电极层且支撑层和电极层均具有向四周拉伸变形的能力。

所述绝缘阵列呈棒状或颗粒状。

所述绝缘阵列采用橡胶或者塑料

所述电极层由电极丝螺旋缠绕在橡胶或塑料网格上而成，电极丝为金属或导电非金属制成。

所述支撑层由橡胶或柔性塑料制成。

电极层和绝缘层均通过弹性粘接剂粘接在支撑层上。

内腔结构电化学抛光方法，包括如下步骤：将薄膜结构的柔性电极在收缩状态下进入到待抛光工件内腔结构，对柔性电极进行充气或充液膨胀，使柔性电极在工件内壁的约束下自适应匹配内腔结构形态，将整个工件浸没在抛光液中，以待抛光工件作为阳极，柔性电极作为阴极，在适宜的抛光电压和电流下对工件内壁进行电化学抛光。

所述待抛光工件为增材制造的内腔-管道一体化结构

本发明具有如下的优点和有益效果：