[发明专利]超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液及其应用

说明书

本申请提供了超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液，通过在游离磨粒加工液中添加电解质并控制其含量，同时，对磨粒进行覆膜处理形成不具有导电性的覆膜磨粒，在不影响超声加工原有效率性能的条件下，氢脆化效应得到有效的提升，从而使得超声氢脆复合加工在加工效率上相对于传统超声加工得到明显提高。对应的，本申请还提供了使用本申请的游离磨粒加工液对工件进行加工的超声氢脆复合加工方法。制备所述游离磨粒加工液的原料组分包括磨粒、悬浮剂、防锈剂、电解质和水；所述游离磨粒加工液中，磨粒经过覆膜处理不具有导电性；按质量分数计，所述电解质占所述游离磨粒加工液的5～15wt％。

技术领域

本申请属于精密及超精密加工技术领域，具体涉及超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液，以及用该游离磨粒加工液对工件进行材料去除的超声氢脆复合加工方法。

背景技术

超声氢脆复合加工技术是一种利用超声加工装置与氢脆作用将超声振动和氢脆化相结合的新型特种加工技术，通过施加于加工工具上的高频振动和作用于工件表面的氢脆化效应的协同作用，改变传统切削过程的切削机理和特性，使得工件表面材料更容易去除，从而可以提高加工效率，改善生产效益。其中，游离磨粒加工液为与工件相对运动而产生材料去除的主体，然而，现有技术的游离磨粒加工液只适用于传统的超声加工工艺，加工过程中，氢脆化进程缓慢，氢脆化效应不明显，而且由于加工过程中，加工液处于通电状态，磨粒会因携带电荷，在电场引力作用下，导致因超声引起的磨粒振动降低，使磨粒对工件表面的切削力降低，以上两方面因素最终导致超声氢脆复合加工相比于传统超声加工，在加工效率方面的优势无法突显。

发明内容

为克服现有技术中所存在的上述不足，本申请提供了超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液，通过在游离磨粒加工液中添加电解质并控制其含量，同时，对磨粒进行覆膜处理形成不具有导电性的覆膜磨粒，在不影响超声加工原有效率性能的条件下，氢脆化效应得到有效的提升，从而使得超声氢脆复合加工在加工效率上相对于传统超声加工得到明显提高。对应的，本申请还提供了使用本申请的游离磨粒加工液对工件进行加工的超声氢脆复合加工方法。

对于加工液，本申请的技术方案是：

超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液，制备所述游离磨粒加工液的原料组分包括磨粒、悬浮剂、防锈剂、电解质和水；所述游离磨粒加工液中，磨粒经过覆膜处理不具有导电性；按质量分数计，所述电解质占所述游离磨粒加工液的5～15wt％。

与现有技术相比，本申请的超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液中具有特定含量的电解质，电解质的存在有利于氢脆化效应的进行，同时磨粒经过覆膜处理，使得磨粒不具有导电性，防止氢脆化过程中电能导致超声引起的磨粒振动降低，从而保证超声加工原有效率性能不会降低，最终在氢脆化效应的协同作用下使得超声氢脆复合加工的加工效率相比传统超声加工得到明显提升。此外，使用本发明的加工液进行超声氢脆复合加工时，由于氢脆效应使得工件表面材料更容易去除，从而可以在保证较高的加工效率的前提下，以较小的超声振幅获得更高的工件表面加工质量。

作为一种具体的实施方式，前述的超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液中，所述游离磨粒加工液的成分按质量分数计可以如下：磨粒3～5wt％、悬浮剂4～10wt％、防锈剂6～9wt％、电解质5～10wt％，余量为水；制备时，磨粒先采用酚醛树脂热法覆膜后获得覆膜磨料，再在搅拌条件下，向水中加入覆膜磨料和悬浮剂形成原料预混液；然后在搅拌条件下向所述原料预混液中缓慢加入防锈剂与电解质，制得所述游离磨粒加工液。

进一步，前述的超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液中，所述磨粒为角形系数≤1.1的球形或极似球形的氧化铝陶瓷，原砂砂粒的最大粒径不大于1μm。该形状的砂粒有利于加工出高精度表面质量。

进一步，前述的超声氢脆复合加工用的游离磨粒加工液中，所述悬浮剂中，苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磷酸亚胺占0～60wt％、树枝型丙烯酸聚羧酸钠盐占15～35wt％，余量为烷基苯磺酸酰胺盐。该类型的悬浮液有利于延缓磨粒的沉淀，从而可以提高加工液的使用寿命。