[发明专利]一种氢脆化辅助超声加工设备及方法

说明书

一种氢脆化辅助超声加工设备及方法，其氢脆化辅助超声加工设备包括相互连接的加工工具和带动其超声振动的超声振动单元；加工液供给装置中存储的含氢加工液可以湿润待加工工件的待加工部；负极与待加工工件电连接、正极与加工工具电连接的氢脆化电源。本发明的氢脆化辅助超声加工方法中，待加工工件和加工工具间的放电使含氢加工液中的氢以离子形式在待加工工件表面析出，待加工工件的材料吸氢脆化后由加工工具做超声振动对其进行加工。以上氢脆化辅助超声加工的设备和方法能够在保证加工质量的同时保持高加工效率和低加工成本。

技术领域

本发明涉及去材加工技术领域，尤其涉及一种氢脆化辅助超声加工设备及方法。

背景技术

在航空航天飞行器的生产制造中，大多包括超深长零件、薄壁型零件、微小型零件、复杂孔系件以及复杂曲面件等，以上零件因结构原因刚性较差，在加工制造的过程中容易发生变形。以镍基高温合金材料为例，因具有低密度性和优良的抗腐蚀性，被广泛应用于航空航天飞行器当中，尤其是飞行器中温度高、应力复杂的工况条件差的发动机部分，但是，这类材料往往具有难加工性，其存在硬质点且材料密度不均匀，在加工过程中容易对刀具造成较大冲击，甚至导致崩刀，并且对刀具的磨损快，需要频繁换刀，对刀具的消耗量大，极大地增加了加工成本和加工周期。

因此，常采用电解加工、电火花加工等特种加工方法加工镍基高温合金，虽然，电解加工、电火花加工不受镍基高温合金硬质的限制，且加工表面无应力或者应力很小，但电解加工时，镍基高温合金的表面容易生成钝化膜，使加工过程受阻，电火花加工时，得到的加工表面质量不高，且存在电极损耗。

发明内容

本发明提出了一种氢脆化辅助超声加工设备及方法，目的在于，在去材加工的过程中，既保证加工所得产品质量，又能缩短加工周期、提高加工效率，减少加工工具的损耗，降低加工成本。

一种氢脆化辅助超声加工设备，用于待加工工件的去材加工，包括：相互连接的超声振动单元和加工工具，所述超声振动单元能够带动所述加工工具做超声振动；还包括氢脆化电源和加工液供给装置，所述氢脆化电源的正极与所述加工工具电连接，所述氢脆化电源的负极能够与待加工工件电连接，所述加工液供给装置中的含氢加工液能够用于湿润待加工工件的待加工部。

在一种优选的实施方式中，所述超声振动单元包括外接电源的超声波发生器，设置超声波发生器与超声波换能器电连接，所述超声波换能器通过变幅杆与所述加工工具连接。

在一种优选的实施方式中，还包括进给装置，所述进给装置与所述超声振动单元和/或所述待加工工件连接，能够使所述加工工具与所述待加工工件相对进给。

在一种优选的实施方式中，还包括旋转装置，所述旋转装置与所述超声振动单元和/或所述待加工工件连接，能够使所述加工工具与所述待加工工件相对转动。

在一种优选的实施方式中，所述加工液供给装置包括储存罐和喷头，所述喷头能够将所述储存罐中存储的含氢加工液喷射至待加工工件的待加工部。

在一种优选的实施方式中，所述加工液供给装置包括容置皿，所述含氢加工液和所述待加工工件均位于所述容置皿中，且所述含氢加工液浸润所述待加工工件的待加工部。

一种氢脆化辅助超声加工方法：

S1，含氢加工液浸润待加工工件的待加工部；

S2，阳极的加工工具与阴极的待加工工件之间产生放电电流，含氢加工液中的氢以离子形式在待加工工件表面析出；

S3，待加工工件的待加工部的材料与氢离子发生吸氢脆化；

S4，加工工具做超声振动，去除待加工工件的发生吸氢脆化的材料；

S5，加工工具与待加工工件发生相对位移，直至加工工具完成对待加工工件的去材加工。