一种流道内表面电化学抛光用电极及方法

本发明属于金属流道内表面抛光，具体涉及一种可对金属流道内表面进行电化学抛光的电极及抛光方法。

背景技术：

1、对于阀体、壳体类航空航天高性能零部件而言，其内部流道结构是实现各种功能应用的关键。增材制造技术以其高几何自由度、无需模具等特点在制造具有复杂内部结构的零件上展现出了巨大的优势，近年来得到了快速的发展和广泛的应用。然而，成型过程中的阶梯效应和粉末粘附导致成型零件的表面质量较差，不能直接满足设计要求。因此，有必要对增材制造成型零件表面进行抛光处理以减小其表面粗糙度。

2、相较于零件外表面的抛光处理，其内表面抛光难度更大，对工艺可达性提出了更高的要求。传统机械抛光和激光抛光由于加工可达性较差，无法实现对内部表面的处理。基于流体的抛光工艺如磨料流抛光、化学抛光和电化学抛光在理论和实践上具有一定的可行性。然而，磨料流抛光通常需要较高的抛光压力，这可能会使得某些薄壁类结构发生变形甚至破坏，化学抛光通常采用强酸或强碱等化学品，对环保等方面造成了危害，不利于行业的可持续发展。电化学抛光采用绿色环保的中性盐溶液作为电解液，且在抛光流道等内部结构的表面上具备较高的可达性和可控性，是适用于增材制造零件内流道表面处理的抛光技术之一。

3、对于大部分合金而言，在低电流密度下会发生选择性溶解从而导致差的表面质量，因此，基于中性盐溶液的电化学抛光技术通常需要采用较高的电流密度，同时需要屏蔽远离电极区域的杂散电场，以防该区域表面质量在低电流密度下发生恶化，然而，目前尚无可用于弯曲流道并提供高电流密度，同时可抑制杂散腐蚀的电极。

技术实现思路

1、为了解决流道内表面电化学抛光及抑制杂散腐蚀的问题，本发明提供了一种流道内表面电化学抛光用电极及方法。

2、本发明技术方案如下：

3、一种流道内表面电化学抛光用电极，其特征在于：所述电极包括输液管、支撑块、柔性金属丝和密封片；所述输液管材质为柔性绝缘材料，输液管末端具有输液管端盖，输液管端盖中心设置阴极孔，阴极孔四周设置有若干注液孔；所述支撑块中心开设有通孔，支撑块通过该通孔固定于输液管末端外侧，支撑块沿圆周按上下方向开设若干出液槽，支撑块与流道接触部分为上半球形结构，以减小流道结构对电极进给过程的干涉影响；所述柔性金属丝位于输液管内部，并从输液管端盖的阴极孔伸出1-5mm裸露于流道内部，从而避免与流道表面接触短路；其中与柔性金属丝裸露部分对应的流道部位为抛光区；所述密封片固定于柔性金属丝末端，密封片材质为弹性绝缘材料，其直径大于流道内径，以使密封片与流道表面紧密贴合，并将电解液与已抛光区隔绝，从而消除杂散电场对已抛光区的影响；所述柔性金属丝端部裸露部分在支撑块、阴极孔和密封片的装夹支撑下置于流道的中心轴线处，以保证抛光区各处的极间间隙一致，提高加工几何精度。

4、利用所述电极对流道内表面进行电化学抛光的方法，其特征在于包括以下步骤：

5、s1.电解液经输液管端部的注液孔源源不断注入到抛光区，密封片对流场的约束使电解液经支撑块的出液槽流出至输液管与流道的间隙中，最终回流至电解液池形成循环；

6、s2.柔性金属丝接电源负极，流道接电源正极，靠近柔性金属丝裸露部分的流道局部发生电化学溶解，表面多余物被去除，同时约束流场消除了杂散电流对已抛光区表面质量的影响；

7、s3.电极在进给机构带动下沿流道移动，直至完成对整个流道表面的抛光。

8、1.抛光区为靠近电极柔性金属丝裸露部分的区域，面积较小，可实现在高电流密度下进行电化学抛光；

9、2.输液管、密封片、流道共同形成了循环封闭的流场，隔绝了电解液与已抛光区的接触，消除了已抛光区的杂散电流，提高了电化学抛光表面质量；

10、3.在输液管、支撑块和密封片的装夹定位下，柔性金属丝裸露部分置于流道中轴线处，保证了抛光区各处极间间隙的一致性和抛光表面的均匀性。

技术特征：

1.一种流道内表面电化学抛光用电极，其特征在于：

2.利用权利要求1所述电极对流道内表面进行电化学抛光的方法，其特征在于包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种流道内表面电化学抛光用电极及方法。本发明的主要特征在于：包括输液管、支撑块、柔性金属丝和密封片，输液管端部开设有注液孔和阴极孔，置于输液管内部的柔性金属丝穿过阴极孔并与密封片相连接，支撑块固定于输液管端部并开设有出液槽；电解液经输液管注液孔注入到流道内部抛光区域并经支撑块出液槽流出，工件表面在电化学场作用下被整平；电极在进给机构带动下沿流道移动，完成对整个流道表面的抛光；密封片将电解液与已抛光区域隔绝从而屏蔽已抛光区域的杂散电场，消除杂散腐蚀对已抛光表面的影响，进而提升抛光表面质量。技术研发人员：李延梁,胡伟叶,黄功祥,曾永彬受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18