[发明专利]一种火花放电强化传质的管电极电解切割方法及装置

说明书

本发明公开一种火花放电强化传质的管电极电解切割装置，包括管电极、电解槽、阴极夹具、脉冲电源和阳极夹具，所述管电极的底端封闭，且管电极的侧壁上开设有多个微小孔，在管电极对工件进行电解切割过程中，通过本管电极向前端加工间隙内间歇喷射微量绝缘介质，使管电极与工件之间发生火花放电，借助火花放电产生的爆炸力来“炸”出前端加工间隙内的电解产物，加快电解产物的排出、加速电解液的更新，提高电解切割加工效率及稳定性。绝缘介质为不溶于电解液、且比电解液密度小的火花油或空气，喷射到加工间隙后受浮力作用会迅速漂浮出电解液，不影响电解切割加工的正常进行。

技术领域

本发明涉及电化学加工技术领域，具体涉及一种火花放电强化传质的管电极电解切割装置。

背景技术

航空发动机涡轮盘榫槽、叶片榫头、传动齿轮等广泛应用航空航天、武器装备等领域中的难加工材料直纹面结构，不仅要求加工精度高，还要求表面完整性好，无毛刺、微裂纹和热影响层等。

电解线切割是利用线状工具电极、基于电化学阳极溶解原理、对电解液环境中的工件进行局部材料溶解去除的一种切割加工方法。加工过程中，工件局部材料以离子形式被溶解去除，理论上加工精度很高，不会产生热影响层；线电极与工件之间始终保持有一定的加工间隙、不接触，不会产生加工应力。此外，作为阴极的工具电极表面发生还原反应，只有氢气析出，不会被溶解，因此线电极无损耗。可见，电解线切割具有加工高表面完整性直纹面结构的潜能。

但是，电解线切割加工在实际生产中的应用却很少，其主要原因为：电解线切割加工效率较低，可加工工件厚度有限。在电解切割加工过程中，工件加工表面发生氧化反应，局部材料被溶解去除，生成不溶性产物(采用中性盐溶液时)。另外，线电极表面也产生氢气泡。这些电解产物若不及时从前端加工间隙内排出，将会导致电解液电导率下降，从而降低电解切割加工效率。严重时将会发生短路，影响加工稳定性。尤其是切割较厚工件时，厚度越大，切缝越深，产物排出越困难，电解液更新越慢。

为了强化加工间隙内的物质传输、加快电解产物排出，研究学者提出了线电极往复运动、工件振动、工具电极旋转、电解液冲刷等辅助手段，以提高电解切割的加工稳定性及切割效率。但线电极往复运动、工件振动、工具电极旋转等方式对电解液的扰动作用有限，对电解产物的排出效率提升不够显著；电解液冲刷时会发生流程损失、流场一致性不高，降低电解切割加工精度。目前，如何加速电解产物排出、强化加工间隙的物质传输，仍是电解切割加工需要解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火花放电强化传质的管电极电解切割装置，在管电极对工件进行电解切割加工过程中，通过本管电极向前端加工间隙内间歇喷射微量绝缘介质，使管电极与工件之间发生火花放电，火花放电产生的瞬间爆炸力“炸”出前端加工间隙内的电解产物，加快电解产物的排出、加速电解液的更新，提高电解切割加工效率及稳定性，且管电极沿其轴线方向做上下往复运动，配合绝缘介质的间歇喷射，使前端加工间隙内的电解液产生局部流动，从而加速电解产物的排出以及电解液的更新，进一步提高电解切割加工效率。绝缘介质为不溶于电解液、且比电解液密度小的火花油或空气，喷射到加工间隙后受浮力作用会迅速漂浮出电解液，不影响电解切割加工的正常进行。

一种火花放电强化传质的管电极电解切割装置，包括管电极、电解槽、阴极夹具、脉冲电源和阳极夹具，所述管电极的底端封闭，且管电极的侧壁上开设有多个微小孔，所述电解槽内设有溢流板，溢流板将电解槽分隔成反应室和排出室，所述反应室内设有电解液，且反应室内还设有阴极夹具和阳极夹具；

所述管电极固定连接在阴极夹具上，所述阳极夹具固定连接在电解槽的底部，且阳极夹具上夹持有待加工的工件，所述管电极和工件别与脉冲电源的负极和正极连接，所述管电极上微小孔开口方向为对着工件的方向，且管电极与工件之间始终保持有前端加工间隙。

上述管电极电解切割装置的电解切割方法：