[发明专利]注气辅助绝缘式电解切割加工方法

说明书

本发明涉及一种注气辅助绝缘式电解切割加工方法，属于电化学加工技术领域。其特征在于：选用一端封闭的微细中空金属管作为电解切割加工时的工具阴极，且在微细管电极的非工作面上开设若干微小孔。电解切割加工时，惰性气体从微细管电极一端进入，从非工作面上的微小孔溢出并在电解液中形成微气泡，微气泡的介入对微细管电极非工作面起到了一定的绝缘作用，减弱了微细管电极非工作面与工件已加工面之间的电流密度，减小了对工件已加工面的杂散腐蚀，提高了电解切割精度。

技术领域

本发明涉及一种注气辅助绝缘式电解切割加工方法，属于电化学加工技术领域。

背景技术

电解加工技术是一种基于电化学阳极溶解原理来去除金属材料的制造方法，加工过程中，工具电极作为阴极，接电源负极，发生析氢还原反应；金属工件作为阳极，接电源正极，发生氧化反应，工件以离子的形式被溶解蚀除。随着工具阴极的不断进给，工件表面最终形成与工具阴极形状相反的特征结构。电解加工具有工具阴极无损耗、可忽略工件材料硬度、加工表面质量好、加工效率高等优点，常用在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域来加工形状复杂、难切削材料，比如航空发动机叶轮、叶片、微过滤网、模具等。

但是电解加工也存在着一大缺陷：杂散腐蚀。电解加工时，工具电极与工件之间要充满着电解液，这样才能发生阳极溶解，但是有些已加工部位或不需要加工部位也可能会出现材料溶解去除，造成杂散腐蚀。杂散腐蚀会破坏已加工表面，降低加工精度和表面质量。若要彻底消除杂散腐蚀，在目前看来还不现实，只能尽可能地去减小杂散腐蚀。研究人员提出了一些方法来减小杂散腐蚀，比如：采用钝化性电解液，这一类电解液的溶解速度和电流效率之间呈非线性关系（对于大部分金属材料），高电流密度时电流效率高，低电流密度时电流效率低，因而降低了非加工面的材料去除速度，减小了杂散腐蚀，提高了加工精度；采用混气电解加工方法，在电解液进入加工区前混入大量压缩气体，使电解液成为气液混合两相流（气泡流），在侧面间隙区域电解液在流动方向上的压力迅速降低，气泡体积因此会急剧增大，从而局部电解液电导率会显著降低，达到减小溶解速度的目的；采用非工作面绝缘电极，电解加工中，在电极的非工作面均匀涂覆一层绝缘层，改变非工作面区域的电场分布，减小电流密度，减少杂散腐蚀；采用辅助阳极的方法来改变侧面间隙区域的电场分布，降低侧壁上的电流密度，从而减小杂散腐蚀。

上述这些方法主要用于电解加工孔、型腔、套料工艺中，对电解切割工艺有些不适用。因为电解线切割加工技术是以金属丝状电极作为工具阴极对金属材料进行切割的一种电解加工方法，通过控制金属线电极与工件之间的相对运动轨迹来实现对工件的加工。电解切割时，沿线电极进给方向工件被蚀除，线电极前部表面为工作面，但是线电极两侧和后部表面与工件之间还存在着电场分布，已切割加工完成的部位仍在进行溶解腐蚀，降低了电解切割精度。采用钝化性电解液在一定程度上能够减小杂散腐蚀，但是加工效率偏低，尤其是切割合金材料时，易形成钝化膜，阻碍电解反应；采用非工作面绝缘电极电解切割，该方法理论上较为理想，但是实施困难，因为电解切割时的线电极直径在微细尺度，绝缘层厚度必须非常薄，数十微米甚至微米级，且绝缘层和线电极之间要有一定的结合强度，防止绝缘层在电解液的冲击作用下脱落，此外，电解液多为腐蚀性溶液，要求绝缘层具有一定的耐腐蚀性。

因此，如何减小杂散腐蚀、提高电解切割精度，仍是电解切割技术存在的重要难题。

发明内容

针对电解线切割加工中存在的杂散腐蚀问题，本发明提出了一种能够减小电解切割中的杂散腐蚀，提高电解切割精度的注气辅助绝缘式电解切割加工方法。

一种注气辅助绝缘式电解切割阴极，其特征在于：加工阴极为微细管电极，其一端封闭；根据电解线切割技术特点，沿管电极进给方向，定义管电极侧面前半部分为电解切割工作面，管电极侧面后半部分为非工作面；在微细管电极的非工作面上开设若干微小孔。