CN111037012A - 激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，包括电解液槽、进给装置及加工电源，电解液槽通过管道连接有电解液***，进给装置下端连接有电解阴极，电解阴极，电解阴极通过管道连接电解液***，电解阴极的正下方设置有钛合金工件，钛合金工件下方设置有电解液回收箱，电解液回收箱通过回流管连接电解液槽，加工电源的正极通过线缆电连接钛合金工件，加工电源的负极通过线缆电连接电解阴极。本发明通过设置进给装置，可以使电解阴极进行一定距离的进给，使激光增材制造钛合金工件不断被溶解，直至钛合金表面加工完成。本发明还公开了一种激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工方法。

Description

激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置及方法
技术领域
本发明属于电解加工装置技术领域，涉及一种激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，本发明还涉及一种激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工方法。
背景技术
激光增材制造技术是一种以激光为能量源的增材制造技术，激光具有能量密度高的特点，可实现难加工金属的制造，比如航空航天领域采用的钛合金，同时激光增材制造技术还具有不受零件结构限制的优点，可用于结构复杂、难加工以及薄壁零件的加工制造。目前，采用激光增材制造技术所应用的钛合金材料，在航空航天领域中高性能复杂构件和生物制造领域中复杂结构制造具有显著优势。
钛合金因具有强度高，耐腐蚀性强，耐热性好等优点而在工业和军事领域得到了广泛应用。但钛合金作为一种典型的难加工材料其本身的物理、化学、力学等性能间的共同作用造成了其切削工艺性能差的特点。而在如航空发动机等一些特殊的应用场合，常常需要在钛合金表面上加工，这无疑对传统加工方法提出了巨大的挑战。
与传统加工工艺相比，电解加工工艺基于阳极金属电化学溶解原理实现工件加工成形，具有加工成本低、加工效率高、阴极无损耗等优点，在钛合金加工领域具有较好的应用前景。因此，如何提供一种用于激光增材制造的钛合金构件的后续电解加工装置及方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，通过设置进给装置，可以使电解阴极进行一定距离的进给，使激光增材制造钛合金工件不断被溶解，直至钛合金表面加工完成。
本发明的另一目的是提供一种激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工方法。
本发明所采用的技术方案是，激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，包括电解液槽、进给装置及加工电源，电解液槽通过管道连接有电解液***，进给装置下端连接有电解阴极，电解阴极，电解阴极通过管道连接电解液***，电解阴极的正下方设置有钛合金工件，钛合金工件下方设置有电解液回收箱，电解液回收箱通过回流管连接电解液槽，加工电源的正极通过线缆电连接钛合金工件，加工电源的负极通过线缆电连接电解阴极。
本发明第一种技术方案的特征还在于，
进给装置包括动力装置，动力装置下端固定连接有连接杆，连接杆下端固定连接电解阴极。
电解阴极上设置有进液口，电解液***通过管道连接在进液口上，电解阴极设有流道，流道一端与所述进液口接通，流道另一端通向所述电解阴极底部。
动力装置为伺服电机，伺服电机传动连接有连接杆，伺服电机带动连接杆上下运动。
电解液***包括进液管，进液管的两端分别连接在电解液槽和电解阴极上，进液管上设置有电解泵、电解阀以及流量计。
回流管上还设置有电解泵。
加工电源为脉冲电源。
电解液槽中装有电解液，电解液为NaCl和NaNO3的混合溶液。
电解液的电解加工温度为35～40℃。
本发明采用的第二种技术方案是，激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工方法，采用上述激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，具体为：给电解液槽中加入电解液，并将电解液加热至35～40℃并保温，将加工电源的正极与钛合金工件连接，加工电源的负极与电解阴极连接，开启加工电源、电解泵、动力装置，在电解泵的作用下电解液经进液管、进液口进入电解阴极，通过流道电解液到达电解阴极和钛合金工件之间的加工区，动力装置带动电解阴进行上下往复进给运动，实时调整电解阴极的位置；
回流管上的电解泵将电解液重新回流至电解液槽中；
加工过程中，实施监测流量计的流量，通过电解阀进行流量调节，使得进液管以及回流管内电解液流量维持在恒定状态。
本发明的有益效果是：
本发明通过设置进给装置，可以使电解阴极进行一定距离的进给，使激光增材制造钛合金工件不断被溶解，直至钛合金表面加工完成，采用本发明能够加工出激光增材制造出的切削工艺性能差的钛合金零件，实现了激光增材制造钛合金高效率、低成本稳定加工，提高加工效率。
附图说明
图1是本发明激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置的结构示意图。
图中，1.进给装置，2.动力装置，3.连接杆，4.加工电源，5.钛合金工件，6.电解液回收箱，7.电解液槽，8.电解泵，9.电解阀，10.进液管，11.流量计，12.进液口，13.电解阴极，14.回液管，15.流道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其结构如图1所示，包括电解液槽7、进给装置1及加工电源4，电解液槽7通过管道连接有电解液***，进给装置1下端连接有电解阴极13，电解阴极13，电解阴极13通过管道连接电解液***，电解阴极13的正下方设置有钛合金工件5，钛合金工件5下方设置有电解液回收箱6，电解液回收箱6通过回流管14连接电解液槽7，加工电源4的正极通过线缆电连接钛合金工件5，加工电源4的负极通过线缆电连接电解阴极13。
进给装置1包括动力装置2，动力装置2下端固定连接有连接杆3，连接杆3下端固定连接电解阴极13。
电解阴极13上设置有进液口12，电解液***通过管道连接在进液口12上，电解阴极13设有流道15，流道15一端与所述进液口12接通，流道15另一端通向所述电解阴极13底部。
动力装置2为伺服电机，伺服电机传动连接有连接杆3，伺服电机带动连接杆3上下运动。动力装置2实际为电动伸缩杆，比如：宁波具盈电子科技有限公司型号为NKLA8F的电动伸缩杆。
电解液***包括进液管10，进液管10的两端分别连接在电解液槽7和电解阴极13上，进液管10上设置有电解泵8、电解阀9以及流量计11。
回流管14上还设置有电解泵8。
加工电源4为脉冲电源。
电解液槽7中装有电解液，电解液为NaCl和NaNO3的混合溶液。
电解液的电解加工温度为35～40℃。
本发明激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工方法，采用上述激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，具体为：给电解液槽7中加入电解液，并将电解液加热至35～40℃并保温，将加工电源4的正极与钛合金工件5连接，加工电源4的负极与电解阴极13连接，开启加工电源4、电解泵8、动力装置2，在电解泵8的作用下电解液经进液管10、进液口12进入电解阴极13，通过流道15电解液到达电解阴极13和钛合金工件5之间的加工区，动力装置2带动电解阴极13进行上下往复进给运动，实时调整电解阴极13的位置；
回流管14上的电解泵8将电解液重新回流至电解液槽7中；
加工过程中，实施监测流量计11的流量，通过电解阀9进行流量调节，使得进液管10以及回流管14内电解液流量维持在恒定状态。
本发明的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置在实际使用时，可根据加工要设定动力装置的进给速度以及进给位置，实时调整电解阴极13的位置，大大提高加工效率，同时使电解装置适用范围更加广泛，与现有技术相比，本发明使激光增材制造钛合金工件不断被溶解，直至钛合金表面加工完成，改善了激光增材制造出的切削工艺性能差的钛合金零件，提高加工效率。
本发明为了保证进液管及回流管内电解液流量恒定，在进液管10上安装一台电解液泵(8，该电解液泵通过液压阀进行流量调节，使得进液管及回流管8管内电解液流量维持在恒定状态，保证电解加工装置整体供液稳定，电解阴极与钛合金工件始终保持一定距离的加工间隙，电解液从加工间隙中不断通过电解液泵高速流过，以保证带走电解产物及热量，并去极化，使电解有效进行。

Claims (10)

1.激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，包括电解液槽(7)、进给装置(1)及加工电源(4)，所述电解液槽(7)通过管道连接有电解液***，所述进给装置(1)下端连接有电解阴极(13)，所述电解阴极(13)，所述电解阴极(13)通过管道连接所述电解液***，所述电解阴极(13)的正下方设置有钛合金工件(5)，所述钛合金工件(5)下方设置有电解液回收箱(6)，所述电解液回收箱(6)通过回流管(14)连接所述电解液槽(7)，所述加工电源(4)的正极通过线缆电连接所述钛合金工件(5)，所述加工电源(4)的负极通过线缆电连接所述电解阴极(13)。
2.根据权利要求1所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述进给装置(1)包括动力装置(2)，所述动力装置(2)下端固定连接有连接杆(3)，所述连接杆(3)下端固定连接所述电解阴极(13)。
3.根据权利要求1或2所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述电解阴极(13)上设置有进液口(12)，所述电解液***通过管道连接在所述进液口(12)上，所述电解阴极(13)设有流道(15)，所述流道(15)一端与所述进液口(12)接通，所述流道(15)另一端通向所述电解阴极(13)底部。
4.根据权利要求1或2所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述动力装置(2)为伺服电机，所述伺服电机传动连接有连接杆(3)，所述伺服电机带动连接杆(3)上下运动。
5.根据权利要求1或2所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述电解液***包括进液管(10)，进液管(10)的两端分别连接在所述电解液槽(7)和电解阴极(13)上，所述进液管(10)上设置有电解泵(8)、电解阀(9)以及流量计(11)。
6.根据权利要求5所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述回流管(14)上还设置有电解泵(8)。
7.根据权利要求1或2所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述加工电源(4)为脉冲电源。
8.根据权利要求1或2所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述电解液槽(7)中装有电解液，所述电解液为NaCl和NaNO3的混合溶液。
9.根据权利要求8所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，其特征在于，所述电解液的电解加工温度为35～40℃。
10.激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工方法，其特征在于，采用权利要求6所述的激光增材制造的钛合金工件的后续电解加工装置，具体为：给电解液槽(7)中加入电解液，并将电解液加热至35～40℃并保温，将加工电源(4)的正极与钛合金工件(5)连接，加工电源(4)的负极与电解阴极(13)连接，开启加工电源(4)、电解泵(8)、动力装置(2)，在电解泵(8)的作用下电解液经进液管(10)、进液口(12)进入电解阴极(13)，通过流道(15)电解液到达电解阴极(13)和钛合金工件(5)之间的加工区，动力装置(2)带动电解阴极(13)进行上下往复进给运动，实时调整电解阴极(13)的位置；
回流管(14)上的电解泵(8)将电解液重新回流至电解液槽(7)中；
加工过程中，实施监测流量计(11)的流量，通过电解阀(9)进行流量调节，使得进液管(10)以及回流管(14)内电解液流量维持在恒定状态。
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