本發(fā)明屬于復(fù)合加工，特別是涉及一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法。

背景技術(shù)：

1、放電－電化學(xué)復(fù)合加工是基于電化學(xué)腐蝕和放電效應(yīng)的一種非接觸式加工技術(shù)，可以用于鈦合金、高溫合金或陶瓷等絕緣材料的加工。電解作用和放電作用的能量來源均是電能。在電解作用下，工件材料是以離子的形式溶解進(jìn)入電解液中，從而工件材料被去除；在放電作用下，工件材料被陰陽極之間的熱量去除。

2、目前，針對(duì)放電－電化學(xué)復(fù)合加工方法研究主要集中在兩個(gè)方向，一是以放電作用為主的加工工藝，利用加工過程中產(chǎn)生的極高能量的放電，快速蝕除大量工件材料，從而獲得較高的材料去除率。二是以電解作用為主的加工工藝，利用電解加工高表面質(zhì)量的特點(diǎn)，獲得良好的表面質(zhì)量。

3、以放電作用為主的放電－電化學(xué)復(fù)合加工方法，加工過程中放電電流達(dá)到數(shù)百安，放電持續(xù)時(shí)間達(dá)到數(shù)毫秒，該放電屬于電弧放電，其能量是電火花放電能量的數(shù)千倍，在高強(qiáng)度的放電作用下，大量工件材料被熔化氣化拋出，獲得極高的加工效率。然而，由于放電能量過強(qiáng)，一方面會(huì)造成嚴(yán)重的電擊，進(jìn)而降低加工效率。另一方面，放電能量過強(qiáng)還會(huì)造成工件表面放電凹坑過大，而電解作用并不足以去除表面缺陷，降低了加工精度和表面質(zhì)量。

4、以電解作用為主的放電－電化學(xué)復(fù)合加工方法，加工過程中電解作用極強(qiáng)，工件在高的電解電流密度下被不斷溶解去除，因此通常具有較高的表面質(zhì)量和加工精度。此時(shí)放電作用較弱，放電作用起到了輔助電解作用的效果，促進(jìn)了加工區(qū)域內(nèi)鈍化膜的破碎。然而此類加工工藝通常面臨加工效率低的問題，限制了該方法的進(jìn)一步應(yīng)用。

5、對(duì)于金屬基復(fù)合材料，增強(qiáng)相顆粒體積分?jǐn)?shù)存在較大差異。當(dāng)加工低體積分?jǐn)?shù)金屬基復(fù)合材料時(shí)，由于高熔點(diǎn)的增強(qiáng)相顆粒含量較少，因此，當(dāng)放電作用較弱時(shí)即可獲得高的加工效率；隨著高熔點(diǎn)且不導(dǎo)電的增強(qiáng)相含量的增加，需要增強(qiáng)放電作用，以此獲得高的材料去除率。因此針對(duì)不同體積分?jǐn)?shù)的金屬基復(fù)合材料，需要采用不同強(qiáng)度的放電作用和電解作用的加工工藝才可獲得較好的加工性能。然而，現(xiàn)有加工方法均是通過調(diào)控電參數(shù)和非電參數(shù)，其工藝窗口很窄，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)放電作用和電解作用的分別調(diào)控，因此在加工不同體積分?jǐn)?shù)的金屬基復(fù)合材料時(shí)存在工藝性較差等問題。

6、因此，如何兼顧電解作用和放電作用對(duì)放電－電化學(xué)復(fù)合加工方法的進(jìn)一步推廣和金屬基復(fù)合材料的進(jìn)一步應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，包括：

3、步驟一：獲取工件和工具電極，所述工件為金屬基復(fù)合材料，獲取所述工件的增強(qiáng)相顆粒的體積分?jǐn)?shù)，基于工件增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)選擇加工電源和調(diào)控電阻；

4、步驟二：使所述加工電源、調(diào)控電阻和所述工件依次電連接，并使所述加工電源與所述工具電極電連接；

5、步驟三：在所述工具電極和所述工件之間的間隙內(nèi)填充電解液，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生加工產(chǎn)物；

6、步驟四：使所述工具電極沿預(yù)設(shè)進(jìn)給軌跡相對(duì)于所述工件移動(dòng)；

7、重復(fù)步驟三至步驟四直至所述工件加工完畢。

8、可選的，基于工件增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)選擇加工電源和調(diào)控電阻，具體包括：

9、基于所述工件的增強(qiáng)相顆粒的體積分?jǐn)?shù)，設(shè)定所述加工電源的電壓和所述調(diào)控電阻的阻值。

10、可選的，設(shè)定所述加工電源的電壓和所述調(diào)控電阻的阻值，具體包括：

11、當(dāng)所述工件的體積分?jǐn)?shù)為低體積分?jǐn)?shù)時(shí)，所述加工電源的電壓為100—200v，所述調(diào)控電阻的阻值為0.5—1.0ω；

12、當(dāng)所述工件的體積分?jǐn)?shù)為中體積分?jǐn)?shù)時(shí)，所述加工電源的電壓為40—100v，所述調(diào)控電阻的阻值為0.1—0.5ω；

13、當(dāng)所述工件的體積分?jǐn)?shù)為高體積分?jǐn)?shù)時(shí)，所述加工電源的電壓為40—80v，所述調(diào)控電阻的阻值為0.05—0.1ω。

14、可選的，所述加工電源采用直流電源。

15、可選的，在使工具電極沿預(yù)設(shè)進(jìn)給軌跡相對(duì)于所述工件移動(dòng)的過程中，還包括使所述工具電極沿預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行繞軸旋轉(zhuǎn)。

16、可選的，所述工具電極內(nèi)部設(shè)置有中心孔，使所述電解液通過所述工具電極的中心孔進(jìn)入所述工具電極和所述工件之間的加工間隙，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

17、可選的，所述電解液采用中性鹽溶液。

18、可選的，所述加工產(chǎn)物包括不溶性加工產(chǎn)物和脫落的碳化硅顆粒。

19、本發(fā)明的技術(shù)效果為：

20、1.通過在加工回路中串聯(lián)不同的調(diào)控電阻，可以控制加工回路中放電電流，但不會(huì)對(duì)電化學(xué)溶解產(chǎn)生顯著影響。針對(duì)低體積分?jǐn)?shù)金屬基復(fù)合材料，增大調(diào)控電阻的阻值，即可獲得較弱的放電作用和較強(qiáng)的電化學(xué)溶解作用；減少調(diào)控電阻的阻值，即可獲得較強(qiáng)的放電作用和較弱的電化學(xué)溶解作用。針對(duì)不同體積分?jǐn)?shù)的金屬基復(fù)合材料，通過改變調(diào)控電阻阻值和加工電壓，即可實(shí)現(xiàn)不同的加工效果。針對(duì)不同體積分?jǐn)?shù)的金屬基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)放電作用和電化學(xué)溶解作用并重的加工工藝。

21、2.在調(diào)控電阻作用下，放電-電化學(xué)復(fù)合加工過程中不會(huì)出現(xiàn)過高能量的放電，有效控制了放電的電流，降低了工具電極損耗，提高了工具電極的使用壽命，降低了加工成本，提高了加工效率。

22、3.在調(diào)控電阻作用下，放電電流得到控制，單次放電去除的工件材料較少，提高了加工定域性，同時(shí)低能量的放電也降低了工具電極損耗，因此電解電流也隨之升高，實(shí)現(xiàn)了放電作用和電化學(xué)作用并重的高效加工。

技術(shù)特征：

1.一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，基于工件(6)增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)選擇加工電源(4)和調(diào)控電阻(5)，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，設(shè)定所述加工電源(4)的電壓和所述調(diào)控電阻(5)的阻值，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，所述加工電源(4)采用直流電源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，在使工具電極(8)沿預(yù)設(shè)進(jìn)給軌跡相對(duì)于所述工件(6)移動(dòng)的過程中，還包括使所述工具電極(8)沿預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)方向(9)進(jìn)行繞軸旋轉(zhuǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，所述工具電極(8)內(nèi)部設(shè)置有中心孔，使所述電解液(2)通過所述工具電極(8)的中心孔進(jìn)入所述工具電極(8)和所述工件(6)之間的加工間隙，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，所述電解液(2)采用中性鹽溶液。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬基復(fù)合材料放電-電化學(xué)并重的粗加工方法，其特征在于，所述加工產(chǎn)物包括不溶性加工產(chǎn)物(3)和脫落的碳化硅顆粒(7)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于復(fù)合加工技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種金屬基復(fù)合材料放電?電化學(xué)并重的粗加工方法，包括：步驟一：獲取工件和工具電極，基于工件增強(qiáng)相顆粒的體積分?jǐn)?shù)選擇加工電源參數(shù)和調(diào)控電阻阻值；步驟二：使加工電源、調(diào)控電阻和工件依次電連接，加工電源負(fù)極依次與調(diào)控電阻和工具電極電連接，加工電源正極與工件電連接；步驟三：開啟電解液，使得工具電極和工件之間的間隙內(nèi)充滿電解液，開啟加工電源和調(diào)控電阻；步驟四：使工具電極沿預(yù)設(shè)進(jìn)給軌跡相對(duì)于工件移動(dòng)；重復(fù)步驟三至步驟四直至工件加工完畢。本發(fā)明技術(shù)方案針對(duì)不同增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)的金屬基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了放電作用和電化學(xué)作用并重的高效加工。

技術(shù)研發(fā)人員：馬曰紅,房曉龍,曲寧松,繆國棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19