CN105220218A - 一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法，步骤如下：(1)将不锈钢材料精密结构件抛光前设置0.01～0.03mm的工艺余量；(2)将不锈钢材料精密结构件安装在抛光专用工装上，所述的工装包括插板、钢片；插板上设置多个滑行槽，每个滑行槽上安装一块钢片，钢片可以沿滑行槽水平滑动，待抛光结构件固装在钢片下端，工装装夹表面与结构件表面紧密接触，防止非正常放电造成零件表面烧蚀；(3)向电解槽中添加浓度为2～4％的硫酸铵抛光液，抛光液温度控制在80～95℃；(4)将步骤(2)中通过工装装夹后的结构件放置在步骤(3)所述的抛光液中，通直流电进行抛光，时间持续2-10min。
Description
技术领域
本发明属于精密加工技术领域，可实现不锈钢精密结构件在精密加工后的微小毛刺去除、倒钝零件表面锐边、提高零件表面质量。
背景技术
在精密与超精密加工技术领域，零件加工后如何有效彻底的去除加工中产生的微小毛刺一直是该领域的技术难点之一。目前应用比较广泛有高压水射流去毛刺、热能去毛刺、磨料流去毛刺、射流研磨去毛刺、旋转磨料去毛刺等，应用以上方法对于去除零件表面的微小毛刺及棱边倒钝效果较好，但是对于具有复杂结构的精密型腔类零件，其内部深长孔及交叉孔部位毛刺效果一般，不能有效的将微小毛刺彻底去除干净。
航天伺服机构核心元件伺服阀的设计与生产，产品具有尺寸精度高(微米级)、内部结构复杂的特点，零件内部深长孔及交叉孔、盲孔较多，运用以上方法难以彻底的去除零件加工后产生的微小毛刺。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法。
本发明的技术解决方案是：一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法，步骤如下：
(1)将不锈钢材料精密结构件抛光前设置0.01～0.03mm的工艺余量；
(2)将不锈钢材料精密结构件安装在抛光专用工装上，所述的工装包括插板、钢片；插板上设置多个滑行槽，每个滑行槽上安装一块钢片，钢片可以沿滑行槽水平滑动，待抛光结构件固装在钢片下端，工装装夹表面与结构件表面紧密接触，防止非正常放电造成零件表面烧蚀；
(3)向电解槽中添加浓度为2～4％的硫酸铵抛光液，抛光液温度控制在80～95℃；
(4)将步骤(2)中通过工装装夹后的结构件放置在步骤(3)所述的抛光液中，通直流电进行抛光，时间持续2-10min。
当精密结构件为腔类零件时，电解质-等离子抛光的最优工艺参数为：抛光液浓度2％；抛光温度90～95℃；抛光时间4～8min。
当精密结构件为回转轴套类零件时，电解质-等离子抛光的最优工艺参数为：抛光液浓度2～3％；抛光温度80～90℃；抛光时间3～5min。
本发明与现有技术相比有益效果为：
电解质-等离子抛光的工艺方法在民用领域主要用于提高对尺寸精度要求不高的工艺件外轮廓的光洁度。本发明在精密加工领域首次将电解质-等离子抛光的工艺方法应用于对不锈钢结构件精密加工后的微小毛刺去除以及表面棱边倒钝和零件的清理清洗工作，摸索出一套适用于精密结构件微小毛刺去除及表面抛光的加工工艺参数以及工艺流程。本发明应用该工艺参数及工艺流程，不但可以解决上述零件加工后存在微小毛刺及表面密封部位质量差、清理清洗困难等问题，还能够实现对零件尺寸的精准控制，精度可达到微米级。
附图说明
图1为电解质-等离子抛光原理示意图；
图2为本发明壳体抛光专用工装示意图；
图3为本发明阀套抛光专用工装示意图；
图4为本发明阀芯抛光专用工装示意图。
具体实施方式
电解质等离子抛光的原理是将被抛光的金属工件作为阳极沉入低浓度的中性盐配制的抛光液中，抛光液阴极相连。在工作过程中，抛光液电解产生的气体和工件与抛光液接触位置的瞬时短路所蒸发的水蒸汽会形成一个包围工件的等离子体气层，汽液界面存在的抛光液电解产生的电子在电场的作用下经过气层高速冲向工件表面，使工件表面获得大量的能量而熔化，从而实现微观凸起位置的材料优先去除，达到抛光的效果，其过程如附图1所示。
本发明在精密加工领域，首次将电解质-等离子抛光的工艺方法应用于对不锈钢结构件精密加工后的微小毛刺去除以及表面棱边倒钝和零件的清理清洗工作，利用本发明方法加工后在去除零件特定部位微小毛刺同时可以保证零件无精度损失。影响电解质-等离子抛光加工效果的参数主要有抛光液配方、抛光液温度、抛光液浓度和抛光时间。本发明通过大量的理论分析结合无数次实验，给出对不锈钢精密结构件进行抛光去毛刺及表面清理清洗的最优工艺参数为：
抛光液配方：硫酸铵
抛光液温度：80～95℃
抛光液浓度：2～4％
抛光时间：2～10min。
在加工不锈钢材料的结构件时，在原工艺流程中加入电解抛光工序，同时对零件加工余量进行调整，预留出电解抛光加工工艺余量(利用上述工艺参数对不锈钢材料的去除速度约为0.002mm/min，因此在电解抛光加工前设置0.01～0.03mm的工艺余量)，形成一套适应电解质-等离子抛光的工艺流程，这样可有效去除零件在机械加工中产生的微小毛刺的同时保证零件加工精度。
具体涉及抛光部分的步骤如下：
(1)将不锈钢材料精密结构件抛光前设置0.01～0.03mm的工艺余量；
(2)将不锈钢材料精密结构件安装在抛光专用工装上，所述的工装包括插板1、钢片2；插板1上设置多个滑行槽，每个滑行槽上安装一块钢片2，钢片可以沿滑行槽水平滑动，待抛光结构件固装在钢片下端，工装装夹表面与结构件表面紧密接触，防止非正常放电造成零件表面烧蚀；
(3)向电解槽中添加浓度为2～4％的硫酸铵抛光液，抛光液温度控制在80～95℃；
(4)将步骤(2)中通过工装装夹后的结构件放置在步骤(3)所述的抛光液中，通直流电进行抛光，时间持续2-10min。
对于精密型腔类零件，电解质-等离子抛光的最优工艺参数为：抛光液浓度2％；抛光温度90～95℃；抛光时间4～8min。
对于回转轴套类零件(阀芯、阀套)，电解质-等离子抛光的最优工艺参数为：抛光液浓度2～3％；抛光温度80～90℃；抛光时间3～5min。
实施例1
以航天伺服机构核心元件伺服阀的壳体为例，现有加工一般工艺流程为：热处理(调质)→铣(形状加工)→热处理(淬火)→珩(半精加工孔)→平磨(精加工零件外形)→精研(精加工孔)→清洗(去除污物)→总检。
加入本发明抛光工艺后的整体加工流程为：热处理(调质)→铣(形状加工)→热处理(淬火)→珩(半精加工孔，为电解质-等离子抛光预留工艺余量0.01～0.03mm)→平磨(精加工零件外形，为电解质-等离子抛光预留工艺余量0.01～0.03mm)→电解质-等离子抛光(应用专用抛光工艺参数，配合零件专用吊装夹具，去除零件相贯部位微小毛刺，提高零件表面密封部位质量、倒钝零件锐边)→精研(精加工孔)→清洗(去除污物)→总检。
如图2所示，待抛光结构体7(壳体)通过相邻的两块钢片2安装固定，具体通过蝶形螺母5和螺栓6固定，调整好钢片距离后，钢片2通过螺母3螺栓4固定。
对于壳体零件，在进行电解质-等离子抛光加工前的技术状态为：各表面与主孔留有0.01mm工艺余量，主孔圆柱度＜0.005mm，抛光工艺参数为：抛光液浓度2％；抛光温度90℃；抛光时间6min。抛光后实测：零件表面及内孔均匀去量0.01mm左右，内孔圆柱度＜0.005mm，表面棱边被倒钝R≈0.1、主孔内各交叉孔孔口处毛刺去除彻底。
实施例2
以航天伺服机构核心元件伺服阀的阀套为例，安装在工装上的示意图如图3所示，待抛光结构体7(阀套)通过螺钉9安装在回字型块8上，以保证装夹表面与结构件表面紧密接触，回字型块8通过螺栓6安装在钢片2下端的安装孔上。
对于阀套零件，在进行电解质-等离子抛光加工前的技术状态为：外圆与主孔留有0.01mm工艺余量，主孔圆柱度＜0.005mm，外圆圆柱度＜0.005mm，抛光工艺参数为：抛光液浓度2％；抛光温度85℃；抛光时间4min.抛光后实测：零件表面及内孔均匀去量0.01mm左右，内孔圆柱度＜0.005mm，外圆密封环槽槽口被均匀倒钝R≈0.1、主孔内各交叉孔孔口处毛刺去除彻底。
实施例3
以航天伺服机构核心元件伺服阀的阀芯为例，安装在工装上的示意图如图4所示，待抛光结构体7(阀芯)放置在V型块11的V型槽内，外表面放置压板10，并通过螺钉9将压板10、V型块11固定在钢片2的下端。
对于阀芯零件，在进行电解质-等离子抛光加工前的技术状态为：外圆留有0.01mm工艺余量，外圆圆柱度＜0.005mm，抛光工艺参数为：抛光液浓度2％；抛光温度80℃；抛光时间5min，抛光后实测：零件外轮廓被均匀倒钝R≈0.1，外表面微小毛刺被彻底去除。
经过对零件抛光前后测量后得到以下结论：电解质-等离子抛光的材料去除速率约为0.002mm/min，抛光前后对零件形位公差(如圆度、圆柱度)无影响，对于零件外表面、内部交叉孔系孔口处微小毛刺能够有效去除，另外经过抛光可将零件表面粗糙度提高一个等级。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (3)
1.一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法，其特征在于步骤如下：
(1)将不锈钢材料精密结构件抛光前设置0.01～0.03mm的工艺余量；
(2)将不锈钢材料精密结构件安装在抛光专用工装上，所述的工装包括插板、钢片；插板上设置多个滑行槽，每个滑行槽上安装一块钢片，钢片可以沿滑行槽水平滑动，待抛光结构件固装在钢片下端，工装装夹表面与结构件表面紧密接触，防止非正常放电造成零件表面烧蚀；
(3)向电解槽中添加浓度为2～4％的硫酸铵抛光液，抛光液温度控制在80～95℃；
(4)将步骤(2)中通过工装装夹后的结构件放置在步骤(3)所述的抛光液中，通直流电进行抛光，时间持续2-10min。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法，其特征在于：当精密结构件为腔类零件时，电解质-等离子抛光的最优工艺参数为：抛光液浓度2％；抛光温度90～95℃；抛光时间4～8min。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢材料精密结构件电解质-等离子抛光工艺方法，其特征在于：当精密结构件为回转轴套类零件时，电解质-等离子抛光的最优工艺参数为：抛光液浓度2～3％；抛光温度80～90℃；抛光时间3～5min。
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