[发明专利]低温环境套料电解加工阴极系统及方法

说明书

本发明提供了一种低温环境套料电解加工阴极系统及方法，属于电解加工技术领域。该阴极系统主要由阴极片、阴极体、绝热套、绝缘套和制冷剂腔套构成。该套料电解加工方法中，工件逐渐被套入绝缘套内，制冷剂被送递至工件已加工部位周围的制冷剂腔套中，在工件已加工部位周围形成梯度分布的局部低温区域。本发明有利于降低杂散电解液的电导率，减小工件已加工区域的杂散腐蚀，提高工件成形精度。

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，尤其涉及一种低温环境套料电解加工阴极系统及方法。

背景技术

随着国防军事、航空及航天工业中对材料性能的要求越来越高，钛合金及高温合金等难加工材料在其中的应用越来越广泛。传统的机械加工方法在难加工材料中，存在刀具易磨损，加工效率低，表面加工质量差，加工成本高等问题。与传统机械加工相比，电解加工加工过程简单、加工效率高、无工具磨损、无残余应力等优势，在难加工材料制造过程中得到了大量应用。套料电解加工作为电解加工中一种高效的电解加工方式，特别在等直纹工件成型中起到重要应用。但在套料电解加工中，杂散腐蚀对工件的表面质量产生很大不良影响，因为杂散电解液的存在，杂散电流会对已加工的工件部分继续造成杂散腐蚀，工件受到不均匀的腐蚀，表面加工量不一致而产生锥度，表面质量严重降低。

电解加工虽然在难加工材料的成形上具有诸多优点，但在工件成形过程中普遍存在杂散腐蚀问题，由于工件阳极与工具阴极之间存在电场和电解液，造成工件上一些不需被加工的部位在杂散电解液和杂散电流的作用下，在加工过程中的时间累积效应下造成非加工部位的杂散腐蚀，影响工件表面质量。在专利“气体绝缘保护套料电解加工阴极系统及加工方法”（申请号 201710463442.3 申请人 南京航空航天大学，发明人 朱栋 胡兴焱 刘嘉 徐正扬）中，公开了一种采用高压气体在工件已加工表面形成一层气体绝缘层来屏蔽杂散电解液减少杂散腐蚀的方法，但由于电解液沿流动方向的压力逐渐减小而电解液上方的气体压力沿电解液流动方向分布相同，气液分界面分布不一致，气体压力不容易控制。在专利“绝缘屏蔽套料电解加工阴极系统及加工方法”（申请号 201710202429.2 申请人 南京航空航天大学，发明人 朱栋 胡兴焱 朱荻）中，公开了一种采用绝缘粒子以粒子膜的形式包裹在工件已加工部分表面来屏蔽杂散电流减小杂散腐蚀的方法，但绝缘粒子的大小受到侧面间隙影响，更适合加工大通道工件。在专利“基于低温环境的冰冻辅助微小孔加工方法及装置”（申请号 201510212740 .6申请人 南京航空航天大学，发明人 朱荻 张彦 徐正扬邢俊 丁飞）公开了一种通过向工件背部喷射低温液氮，采用辅助冰冻保护改善微小孔加工精度及质量的保护方法，该方法通过在工件背面形成冰冻结构可以起到保持加工稳定，改善微小孔出口处加工质量作用，但微孔锥度和其余部位成形精度改善不明显。

套料电解加工过程，工件阳极与工具阴极间保持很小的间隙，并分别与电源相连，工件阳极与阴极之间的加工间隙的电流密度很高，受焦耳热作用，电解液温度沿流程增高，相应的电导率也沿流程逐渐增大。

电解液电导率影响工件非加工区的杂散腐蚀大小，并通过加工间隙影响加工区内电解加工的成形精度；

现有的各种套料电解加工方法仍不能较好地解决工件已加工型面的杂散腐蚀问题和电解液沿程温升的问题，所以需要一种能够减少已加工区域的杂散腐蚀，减小锥度，稳定电解液沿程温度，提高工件成形精度的套料电解加工装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对背景技术中所涉及到的杂散电解液造成的杂散腐蚀问题和加工产热引起的电解液沿程温升问题，提供一种基于低温环境保护的套料电解加工阴极系统及方法，减少套料电解加工中的杂散腐蚀，减小工件锥度，稳定电解液沿程温度，提高工件成形精度。