[发明专利]一种电解加工电解液循环过滤系统及其控制方法

说明书

 

技术领域  

本发明涉及一种电解加工电解液循环过滤系统及电解液过滤监控方法、电解液组分控制方法，属于电解加工技术领域。   

背景技术

在电解加工过程中，在被加工工件腐蚀成型的同时，一定伴随着大量的电解产物—电解泥，通常电解泥的体积比去除金属体积要大100-200倍，它的组成主要是氢氧化物沉淀，在电解液中以絮状形式存在。假使被加工工件是含碳金属材料，由于碳是电化学反应中活性最差元素，在电解加工过程中形成不溶解的微粒，则电解泥中还有石墨微粒。高碳钢中碳化物只以Fe₃C形式存在，Fe₃C相的电极电位与碳相近，因此高碳钢中含有1%碳，电解泥中就会存在15%的Fe₃C不溶解微粒。

电解加工过程中电解液作用为：与阳极及阴极组成进行电化学反应的电化学体系，实现所要求的电解加工过程；排除电解产物，控制极化，使阳极溶解能正常、连续进行；及时带走电解加工过程中所产生的热量。电解液循环过滤系统对阴、阳极加工区域输出的电解液及时进行过滤处理，并不断向加工区域输入高速流动的清洁电解液，以确保电解加工过程稳定进行。如果随着电解加工过程进行，电解液循环过滤系统过滤性能变差，将会导致：(1)电解液循环系统中过滤器等器件发生电解泥堵塞现象，输入加工区域的电解液流量下降，(2)输入加工区的电解液中含有大量电解泥，加工区域电解液排热性能变差，加工区域电解产物堆积无法及时排除。因此，电解液循环过滤系统不能稳定运行将直接影响电解加工过程的稳定进行，甚至会产生短路现象，使阴、阳极严重烧伤。

目前电解液循环过滤系统过滤方法主要包括：多个电解液槽串联过滤，电解液槽之间串联板框压滤机，电解液泵进液口设置粗过滤器，在管路中设置精过滤器等。电解液槽串联过滤即通过电解液槽之间的隔板将电解泥隔断，电解液由隔板中部通液槽流通，以确保与电解液泵相连电解液槽的清洁，该方法过滤效果一般，通常需在电解液泵进液口设置粗过滤器以及在管路中设置精过滤器；电解液槽之间串联板框压滤机进行过滤，可以有效减少电解液槽的数量，且过滤效果也较好，但由于板框压滤机电解泥堆积较快，需要频繁对板框压滤机的滤板、滤框进行清洗，而电解加工过程中板框压滤机发生电解泥堆积，将影响输入加工区域电解液的流量，进而对电解加工过程稳定性产生影响。目前电解液循环主要依靠电解液泵，调压阀，溢流阀以及电解液管路来实现，电解液泵不断从电解液槽抽离电解液至阴、阳极加工区域，调节调压阀及溢流阀开口大小可对输入加工区域电解液流量和压力进行控制。

电解液循环过滤系统运行同时，需要对电解液过滤系统过滤状态进行监测，以保证电解液循环过滤系统长期、稳定运行，尤其是在电解加工过程中，更要确保电解液循环过滤系统的稳定运行，以保证电解加工过程的稳定运行。目前，电解加工过程中电解液过滤监控的自动化程度还比较低，很多场合还需要工艺人员对电解液过滤状态进行判断，急需对电解液过滤系统与电解加工系统进行集成控制，以提高电解加工工艺的稳定性和可控性。

电解液组分控制包括对电解液温度，电导率以及PH值的控制，电解加工过程中，电解液温升较高，电导率波动较大以及PH值较大的变动均不利于电解液性能的充分发挥，电解液温升较高，加工区域电解液易沸腾、蒸发及形成空穴，引起阴、阳极短路；电导率波动较大引起加工间隙的较大变化，电解加工的成形精度难以保证，且加工间隙较小时，易引起短路；电解液PH值变化较大，即表明电解液中电解质消耗较多，通常电解液偏碱性，加工区电解产物将更加难以排出，电解液的其他性能也将受到影响。因此，对电解液组分的精确控制才能确保电解液稳定的电化学特性，物理特性以及稳定性，以提高电解加工过程的稳定性以及加工精度。

目前国内对电解液组分的控制自动化程度还相对较低，通常都是在工艺试验以及工业生产之前，使用PH计，密度计对电解液的PH值，电导率进行控制，而电解加工过程中对电解液组分缺乏严格的监控和调整，德国EMAG电化学加工电解液循环过滤系统，已配备电解液PH值、电导率精确控制系统，结合自身研制的振动进给技术，可实现整体叶盘叶盆、叶背以及进排气边的优质、高效加工。在剃须刀静刀盖群缝加工中，由于加工时间较短，通常在2分钟左右，单次加工电解液组分变化极小，但多次加工后仍需对电解液组分进行反复调整；而整体叶盘的粗加工，由于单个叶盆、叶背加工时间通常在1小时左右，电解液组分将会发生较大变化，为了提高叶盆、叶背的加工精度，电解加工过程中需要对电解液组分进行精确控制。

发明内容