[发明专利]一种激光辅助喷雾微弧氧化装置

说明书

本发明公开了一种激光辅助喷雾微弧氧化装置。所述装置包括双脉冲电源、主控电脑、工件、循环泵、电解槽、喷雾器、阴极模块、数控机床移动主轴，所述装置通过进行激光辅助喷雾，在喷雾器的循环作用下由喷雾头喷出的电解液浓度均匀，导电离子在溶液中的分布均匀，解决了搅拌装置带来的溶液波动，进而克服了现有微弧氧化方法中自身缺少电势差的问题，由此生成的电场环境均布，提高了加工工件表面的均匀性。同时，阴极套管内脉冲激光器的激光侧面照射工件，工件表面的金属离子获得能量，辅助电极激活工件表面金属活性，而且阴极模块对工件起到了辅助加热的作用，解决了大尺寸工件对电源功率的限制。

技术领域

本发明涉及微弧氧化领域，尤其涉及用于复杂工件或大面积工件的激光辅助喷雾微弧氧化技术的加工，具体为一种激光辅助喷雾微弧氧化装置。

背景技术

目前国内对工件表面的微弧氧化加工多是直接将工件浸没在电解液中作为阳极，通过将电解槽和电源阴极相连作为阴极，阴极面积相对较大，阴阳极之间无任何相对运动，通电后实现对工件表面的同步加工。这种加工方法对电源功率的依赖性高，因此对电源功率的要求非常苛刻、起弧面积不可控。由于导电和受热的不均匀性等原因，工件表面会出现尖端放电和面积效应，已有本实验室实验和comsol multiphysics仿真验证，因此对加工工艺参数的确定要求非常严格。并且只适用于表面形状相对简单、尺寸相对较小的工件。

现有技术中的扫描式微弧氧化技术，即将传统的微弧氧化设备进行改造，把原来作为阴极的不锈钢槽改成一根截面积较小(与电源功率有关)的不锈钢管，工作液从钢管中喷出，阴阳两极与工作液形成小型的微弧放电区域，在这个区域中发生微弧氧化过程。主要用于处理表面积较大的工件，对小面积工件的处理效果不高。

发明内容

本发明针对上述背景技术的不足，提供一种激光辅助喷雾微弧氧化装置，该装置能够实现对大尺寸工件或复杂型面工件的加工，该装置能够解决传统加工装置中的面积效应和尖端放电现象，降低工件尺寸对电源输出功率的限制，通过对极间电场的控制，实现特定区域微弧氧化。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本方案中的一种激光辅助喷雾微弧氧化装置，如图2所示。

一种激光辅助喷雾微弧氧化装置，包括双脉冲电源、主控电脑、工件、工件支柱、循环泵、电解槽、喷雾器、阴极模块、数控机床移动主轴，

双脉冲电源通过RS485协议与主控电脑全双工通信，通过主控电脑对所述双脉冲电源的参数设定，设定的所述参数包括：正向电压值、负向电压值、正电流值、负电流值、占空比值、脉冲频率，且所述参数在加工过程中实时传输回主控电脑并记录，从而便于后续研究加工方案对电参数的影响；

双脉冲电源的正极与工件连接，负极与阴极模块连接，所述工件置于电解槽中的工件支柱上，使得工件位于电解液的液面上方，

阴极模块固定于数控机床移动主轴下方端部，并通过橡胶包裹与数控机床移动主轴绝缘，

所述阴极模块包括脉冲激光器与阴极套管，脉冲激光器穿过中空的阴极套管内部套装于阴极套管内，并且所述脉冲激光器能够在阴极套管内位置可调，从而通过调节脉冲激光器激光头的位置，以及脉冲激光器的激光电源强度大小来实现能量级数的划分，

所述阴极模块与工件之间在垂直方向上相互靠近但不接触，即保持一定的电极间距，

喷雾器的喷头靠近所述电极间距的中部位置设置，并且所述喷雾器通过带冷却功能的循环泵与电解槽的底部连通，

其中，电解液为浓度12g·L^-1的Na₂SiO₃溶液，添加剂为浓度2g·L^-1的NaOH和 3g·L^-1的C₆H₁₅NO₃。