[发明专利]双流道管电极及其电解切割方法

说明书

本发明涉及一种双流道管电极及其电解切割方法，属于电化学加工技术领域。其主要特征在于：选用一端封闭的双流道金属管作为电解切割时的工具阴极，其中双流道管电极的输液流道外侧壁面向下倾斜开设阵列小孔，输气流道外侧壁面两侧开设微细长缝。电解切割时，电解液从阵列小孔中向下倾斜射出，加快电解液向下流动速度，促进电解产物的排出，提高电解切割效率；同时高压气体从微细长缝中喷出，将电解液封闭在前端加工间隙内，减小了电解液在加工间隙内的湍流扩散范围，缩小电解加工区域，提高电解切割精度。

技术领域

本发明涉及一种双流道管电极及其电解切割方法，属于电化学加工技术领域。

背景技术

切割加工技术是机械制造行业中的一道重要工序，比如航空发动机和燃气轮机的叶片榫头、涡轮盘榫槽，高精度传动齿轮，模具行业中的各种冲模、挤压模、冲裁模等零件的直纹结构工作型面都是采用切割技术加工而成。

随着各种新材料的出现以及对航空航天、精密仪器、模具制造等领域的不断探索，对切割加工的精度和效率提出了更高的要求。电解切割技术是以线电极作为工具阴极，利用金属在电解液中发生电化学溶解的原理，结合多轴数控运动，对金属材料进行加工成形的一种电解加工方法。从理论上讲，工件是以离子的形式被蚀除，加工精度高，并且可以忽略材料的硬度，也不会产生加工应力、重铸层和热变形。此外，电解加工时，工具阴极上仅析出氢气，电极本身不会发生溶解，而且工具阴极不与工件接触，正常加工情况下工具阴极不会有损耗。

但是电解切割还有一定的局限性：电解切割效率比较低、可切割工件厚度有限。这是因为电解切割切缝很小，甚至达到微米级，这时新鲜电解液很难进入切缝到达加工区域，降低了电解反应速度，并且电解加工时产生的气泡和不溶性产物很难从切缝中排出，蓄积在切缝中会导致电解液的成分和浓度发生变化，影响电解加工的稳定性，甚至会出现短路而中止加工。尤其是切割大厚度工件时，厚度越大，切缝越深，产物越难以排出，电解液越难以更新。

当前，针对大厚度工件的电解切割加工，研究人员提出了轴向冲液电解线切割方法，高速流动的电解液沿线电极轴向快速冲进切缝，并带走切缝中的电解产物，达到快速更新电解液的目的。采用该方法，电解切割效率和加工大厚度工件的能力得到大大提升，但还不能满足现代制造的需求，因为电解液从喷嘴中射出后发散明显，加工间隙内电解液更新减缓，使得沿工件深度方向加工缝宽呈锥形分布，加工表面垂直度显著降低，并且工件太厚时，线电极轴向方向太深，能够冲进切缝中的电解液并不多，并且受狭小切缝的壁面影响，在切缝中的电解液流速也大大减小，很难冲到底端，造成切割效率及稳定性降低。

为此，研究人员又提出了微细管电极电解切割方法，在管电极侧面开设一定数量的微小开口结构，电解液从管电极一端进入，从管电极侧面的开口结构喷出，电解液直接到达加工间隙内，并快速冲出电解产物。该方法大大提高了电解切割的加工效率和切割大厚度工件的能力，但是切割精度太低，这是因为高速流动的电解液在加工间隙内冲击到工件后湍流扩散，从管电极侧面和已切割面之间的间隙向后流出，造成电解液流场域散乱，电解加工区域不集中，杂散腐蚀严重。

目前，对于厚度超过20mm的工件，如何高效精密电解切割仍是一个挑战，如何快速高效排出切缝中的电解产物、更新切缝中的电解液，仍是电解切割存在的重要难题。

发明内容

针对高效精密电解切割大厚度工件和切缝中电解产物排出困难、电解液难以更新的问题，本发明提出了一种能够提高电解切割效率与精度的双流道管电极及其电解切割方法。