[发明专利]一种使用微细电解加工对铝基碳化硅复合材料加工的方法

说明书

本发明公开一种使用微细电解加工对铝基碳化硅复合材料加工的方法，使用NaNO₃的去离子水为电解液，倒入电解槽中，把配置好的溶液使溶液水平面超过工件平面，然后把电解槽和阴极安装到微细电解加工平台上，通过加工平台调整阴极位置，使得喷射阴极垂直于工件，设定加工平台的加工参数，包括运动初始坐标，运动终点坐标，运动速度，加工电压以及电源频率。最后同时打开容器和加工电源，开始对工具阴极的加工。本发明技术方案提供了一种使用微细电解加工对铝基碳化硅复合材料加工的方法，能够避免传统加工方法中对材料产生磨损和残余应力，并且在加工时提升材料的形状精度和表面质量。

技术领域

本发明涉及微细电解加工领域，更加具体地说，涉及一种在电解槽中对铝基碳化硅复合材料进行微细电解加工的加工方法。

背景技术

电解加工(Electrochemical machining,ECM)是一种基于电化学腐蚀原理，利用可控的阳极溶解定域去除工件材料，从而获得所需形状与尺寸的加工技术。电解加工过程中，阴极为加工工具，阳极为被加工工件，阴阳两极之间维持一个极小的加工间隙。根据法拉第定律，工件阳极的材料溶解由电流密度分布决定。通过采用不同工艺方法，控制电流密度分布，从而获得所需的形状与尺寸。电解加工由于其特殊的加工机理，具有无切削力与切削热影响，加工效率高、加工表面无残余应力与刀痕等优点，在航空航天、汽车、国防装备等工业领域已得到了成功应用。

微细电解加工(Electrochemical Micro-machining，ECMM)是指在微细加工范围内(1μm-1mm)，电解加工得到高精度、微小尺寸零件的加工方法。在微细电解加工中，工件材料以离子的形式被蚀除，理论上可以达到μm甚至mm级加工精度，微细电解加工对装备要求高，加工间隙小。该方法不需要采用与加工工件形状一样的成型阴极电极工具，对阴极工具没有磨损和损耗，具有很好的灵活性和方便性，可以实现难加工材料、复杂三维型面的加工，加工后工件表面几乎不存在缺陷且表面光滑、没有毛刺，已广泛应用于飞机涡轮叶片和微电子仪器等的小直径孔和复杂形状孔的加工。

微细电解加工是一门具有综合性和交叉性的学科，近年来发展迅速。微细电解加工在脉冲电源机制、控制策略、精度进给、检测方式、磁场影响、减少污染和改善工艺等方面取得了重大进展。

铝基碳化硅复合材料是以铝或者铝合金为基体，以SiC颗粒或纤维为增强相的一种复合材料，具有优异的物理和力学性能，如高比强度、高比模量、低膨胀系数、耐磨、耐高温、良好的热稳定性等。其制备工艺简单、成本低，适于批量生产，且可用常规金属加工方法—铸造、挤压、轧制、焊接等制造各种形状的零件和型材，因而成为金属基复合材料(简称MMC)发展的主要方向，也是目前应用最广、发展最快、价格最便宜、能最早实现大规模生产的一种MMC。在航空航天、汽车、电子、医学等领域具有极高的应用价值，是空间技术领域中理想的结构材料。铝基碳化硅复合材料拥有优异的性能，但因为碳化硅的高强度和硬度，一般的加工的方法很难对其加工，并且会对材料产生磨损和残余应力。因此采用微细电解加工对铝基碳化硅复合材料进行加工成为一种潜在的加工方法。微细电解加工是一种非接触的方法，通过控制加工条件，可以实现工具材料在无热、力的影响下进行材料去除，因此微细电解加工成为一种潜在的加工铝基碳化硅复合材料的加工方法。因此探究一种有利于加工铝基碳化硅复合材料的微细电解加工具体方法和参数成为迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对传统的加工方法加工铝基碳化硅复合材料的种种缺陷，提供一种使用微细电解加工对铝基碳化硅复合材料加工的方法，能够成功加工出效果良好的铝基碳化硅复合材料工件。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种使用微细电解加工对铝基碳化硅复合材料加工的方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将工件安装到固定装置上并放置在电解槽中，将配置好的电解液倒入电解槽中，使电解液漫过工件，工件为铝基碳化硅复合材料，电解液为1—3mol/L的NaNO₃水溶液或者NaCl水溶液；