一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法

摘要

本发明公开了一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法，属于电解加工用阴极领域。本发明的电解加工电解液均流阵列群孔阴极，包括端盖、均流筒、底座、弹簧片、阴极支座和群孔阴极管，电解液由进液孔进入搅拌腔，在搅拌腔内冲击弹簧片使弹簧片振荡搅拌电解液，搅拌后的电解液经过密集过滤层均分成若干支流，在密集过滤层内形成稳定流动的层流，并经过缓冲腔输送至群孔阴极管中进行电解群孔加工。本发明利用上述结构，电解液在进入群孔阴极管进行电解加工之前，依次经过振荡搅拌、均流层流稳流，提高了电解液流场的稳定性，解决了群孔加工中阴极易短路的问题，提高了阵列群孔电解加工的加工质量，具有结构简单、流场稳定、实用性强等优点。

权利要求

1.一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其特征在于：包括端盖（1）、均流筒（2）、底座（3）、弹簧片（4）、阴极支座（5）和群孔阴极管（6），所述的端盖（1）安装于均流筒（2）的顶部，在端盖（1）上设有进液孔（1-1），所述的底座（3）设于均流筒（2）的底部，在底座（3）上设有具有一定高度的密集过滤层（3-1），所述的弹簧片（4）悬吊于均流筒（2）的搅拌腔（2-1）内，且弹簧片（4）位于进液孔（1-1）的正下方，所述的阴极支座（5）安装于底座（3）的底部，并在底座（3）的底部围成缓冲腔（3-2），所述的群孔阴极管（6）设于阴极支座（5）上，且群孔阴极管（6）与缓冲腔（3-2）相通；

工作时，电解液由进液孔（1-1）进入搅拌腔（2-1），在搅拌腔（2-1）内冲击弹簧片（4）使弹簧片（4）振荡搅拌电解液，搅拌后的电解液经过密集过滤层（3-1）均分成若干支流，在密集过滤层（3-1）内形成稳定流动的层流，并经过缓冲腔（3-2）输送至群孔阴极管（6）中进行电解群孔加工。

2.根据权利要求1所述的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其特征在于：所述的密集过滤层（3-1）由若干平行阵列排布的微小通孔组合而成。

3.根据权利要求2所述的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其特征在于：所述的均流筒（2）为上大下小的锥形结构。

4.根据权利要求3所述的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其特征在于：所述的进液孔（1-1）设于端盖（1）的中央，所述的弹簧片（4）通过上部竖杆焊接在端盖（1）内侧中央位置。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其特征在于：所述的端盖（1）通过端盖螺钉（1-2）固定在均流筒（2）的顶部，所述的阴极支座（5）通过支座螺钉（5-1）固定在底座（3）的底部。

6.根据权利要求5所述的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其特征在于：所述的群孔阴极管（6）焊接固定在阴极支座（5）上。

7.一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

a、制作具有底座（3）的均流筒（2），均流筒（2）上部具有搅拌腔（2-1），均流筒（2）下部的底座（3）设有密集过滤层（3-1），并且在底座（3）的底部加工出凹腔；所述的密集过滤层（3-

1）由若干平行阵列排布的微小通孔组合而成，且密集过滤层（3-1）具有一定高度，以在电解液流经密集过滤层（3-1）时能够形成稳定的层流；

b、在端盖（1）的中央开孔，在开孔处设置进液孔（1-1），并在端盖（1）内侧焊接固定弹簧片（4），使弹簧片（4）位于进液孔（1-1）的下方；

c、将端盖（1）罩设于均流筒（2）的顶部，四周通过端盖螺钉（1-2）将端盖（1）密封安装在均流筒（2）的顶部，使弹簧片（4）位于搅拌腔（2-1）内；

d、在阴极支座（5）上焊接固定群孔阴极管（6），并将阴极支座（5）通过四周的支座螺钉（5-1）密封固定在底座（3）的底部，使阴极支座（5）与底座（3）底部的凹腔形成密闭的缓冲腔（3-2）。

说明书

一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电解加工用阴极及其制作方法，更具体地说，涉及一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法。

背景技术

[0002] 电解加工是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解原理，将零件加工成形的。其具有以下几点优越性：(1)凡是导电的材料几乎均可进行加工，可忽略被加工材料的硬度、强度、韧性，且加工后的材料金相组织基本不发生变化；(2)没有宏观力，故不产生加工变形和应力，尤其适用于加工薄壁零件；(3)不消耗工具阴极；(4)工装简单，操作方便。因此该种加工方法广泛应用于航空航天、军工、医用等领域。

[0003] 阵列群孔结构普遍存在于航空发动机、汽车和机电系统零部件中，目前其制造方法通常有电火花加工或电解加工两种。电火花加工一般采用群电极加工方式，但群电极制造困难，且电火花加工存在电极损耗，加工成本较高。电解加工则具有生产效率高、制造成本相对较低等优势，但电解加工的加工精度控制一直是本领域的技术难度之一。对于许多精密零件，其上的群孔结构的精度和质量要求也越来越高，这无疑给加工制造技术带来了巨大挑战。群电极电解加工阵列孔的常用方法是，从群电极和金属工件的侧面向金属工件表面喷射电解液，群电极直接向下面的金属工件做进给运动，在金属工件表面形成阵列孔。如中国专利号ZL201510496384.5，授权公告日为2018年12月11日，发明创造名称为：群电极电解加工阵列孔的方法，该申请案涉及一种群电极电解加工阵列孔的方法，该方法包括：在金属工件表面与群电极的阵列相对应的位置形成用作供液通道的预制群孔；将群电极的阵列与金属工件表面的预制群孔进行对准固定；从金属工件的底部向上提供高压电解液，通过群电极向下面的金属工件做进给运动，在金属工具表面的预制群孔位置形成与群电极的阵列截面相同的阵列孔。采用上述专利申请案，在一定程度上解决了群电极电解加工过程中的加工产物难以排出及电解液更新困难的问题，但电解加工精度难以保证。在电解加工过程中，电解加工精度不仅与加工间隙的稳定性、电解液电导率有关，而且还与电解液的流动均匀性有很大关系，在电解加工时，电解液流场和电场情况很复杂，如果电解液均流效果较差，则极易出现群孔加工阴极短路的问题，因此电解加工中电解液的均流稳定性对于电解加工精度具有非常重要的意义。

发明内容

[0004] 1.发明要解决的技术问题

[0005] 本发明的目的在于克服现有群孔电解加工存在阴极易短路、群孔加工精度低等不足，提供一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法，采用本发明的技术方案，在阵列群孔阴极中设计了搅拌腔，并在搅拌腔内设置了弹簧片，利用进入搅拌腔的电解液冲击弹簧片实现振荡搅拌作用，使得电解液在搅拌腔内搅拌均匀，同时利用密集过滤层使搅拌后的电解液形成稳定地层流，之后经缓冲腔进入群孔阴极管达到电解液的均流效果，提高了电解液流场的稳定性，有效解决了群孔加工中阴极易短路的问题，提高了阵列群孔电解加工的加工质量，具有结构简单、流场稳定、实用性强等优点。

[0006] 2.技术方案

[0007] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0008] 本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，包括端盖、均流筒、底座、弹簧片、阴极支座和群孔阴极管，所述的端盖安装于均流筒的顶部，在端盖上设有进液孔，所述的底座设于均流筒的底部，在底座上设有具有一定高度的密集过滤层，所述的弹簧片悬吊于均流筒的搅拌腔内，且弹簧片位于进液孔的正下方，所述的阴极支座安装于底座的底部，并在底座的底部围成缓冲腔，所述的群孔阴极管设于阴极支座上，且群孔阴极管与缓冲腔相通；

[0009] 工作时，电解液由进液孔进入搅拌腔，在搅拌腔内冲击弹簧片使弹簧片振荡搅拌电解液，搅拌后的电解液经过密集过滤层均分成若干支流，在密集过滤层内形成稳定流动的层流，并经过缓冲腔输送至群孔阴极管中进行电解群孔加工。

[0010] 更进一步地，所述的密集过滤层由若干平行阵列排布的微小通孔组合而成。

[0011] 更进一步地，所述的均流筒为上大下小的锥形结构。

[0012] 更进一步地，所述的进液孔设于端盖的中央，所述的弹簧片通过上部竖杆焊接在端盖内侧中央位置。

[0013] 更进一步地，所述的端盖通过端盖螺钉固定在均流筒的顶部，所述的阴极支座通过支座螺钉固定在底座的底部。

[0014] 更进一步地，所述的群孔阴极管焊接固定在阴极支座上。

[0015] 本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极的制作方法，包含以下步骤：

[0016] a、制作具有底座的均流筒，均流筒上部具有搅拌腔，均流筒下部的底座设有密集过滤层，并且在底座的底部加工出凹腔；

[0017] b、在端盖的中央开孔，在开孔处设置进液孔，并在端盖内侧焊接固定弹簧片，使弹簧片位于进液孔的下方；

[0018] c、将端盖罩设于均流筒的顶部，四周通过端盖螺钉将端盖密封安装在均流筒的顶部，使弹簧片位于搅拌腔内；

[0019] d、在阴极支座上焊接固定群孔阴极管，并将阴极支座通过四周的支座螺钉密封固定在底座的底部，使阴极支座与底座底部的凹腔形成密闭的缓冲腔。

[0020] 3.有益效果

[0021] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

[0022] (1)本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法，其在阵列群孔阴极中设计了搅拌腔，并在搅拌腔内设置了弹簧片，利用进入搅拌腔的电解液冲击弹簧片实现振荡搅拌作用，使得电解液在搅拌腔内搅拌均匀，同时利用密集过滤层使搅拌后的电解液形成稳定地层流，之后经缓冲腔进入群孔阴极管达到电解液的均流效果，提高了电解液流场的稳定性，有效解决了群孔加工中阴极易短路的问题，提高了阵列群孔电解加工的加工质量，具有结构简单、制作方便、流场稳定、实用性强等优点；

[0023] (2)本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其密集过滤层由若干平行阵列排布的微小通孔组合而成，微小通孔密集分布，使得电解液能够由微小通孔形成均流，并且微小通孔具有一定高度，给电解液层流合适的延展性，在电解液流经密集过滤层时能够形成稳定的层流，提高了电解液流场的稳定性；

[0024] (3)本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其均流筒为上大下小的锥形结构，利于电解液振荡时流场的收敛，保证电解液稳定流动；

[0025] (4)本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其进液孔设于端盖的中央，弹簧片通过上部竖杆焊接在端盖内侧中央位置，便于电解液冲击弹簧片来提供弹簧片振荡的动力，使电解液搅拌均匀，以便于形成稳定地流场；

[0026] (5)本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其端盖通过端盖螺钉固定在均流筒的顶部，阴极支座通过支座螺钉固定在底座的底部，结构简单，装配方便，并且能够方便群孔阴极管的更换，满足不同群孔的加工需要。

附图说明

[0027] 图1为本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极的结构示意图。

[0028] 示意图中的标号说明：

[0029] 1、端盖；1-1、进液孔；1-2、端盖螺钉；2、均流筒；2-1、搅拌腔；3、底座；3-1、密集过滤层；3-2、缓冲腔；4、弹簧片；5、阴极支座；5-1、支座螺钉；6、群孔阴极管。

具体实施方式

[0030] 为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

[0031] 实施例

[0032] 结合图1所示，本实施例的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，包括端盖1、均流筒2、底座3、弹簧片4、阴极支座5和群孔阴极管6，端盖1安装于均流筒2的顶部，在端盖1上设有进液孔1-1，用于流入电解液，底座3设于均流筒2的底部，在底座3上设有具有一定高度的密集过滤层3-1，弹簧片4悬吊于均流筒2的搅拌腔2-1内，且弹簧片4位于进液孔1-1的正下方，由进液孔1-1进入的电解液冲击弹簧片4，在弹簧作用下，弹簧片4产生振荡，从而利用弹簧片4对搅拌腔2-1内的电解液进行振荡搅拌，阴极支座5安装于底座3的底部，并在底座3的底部围成缓冲腔3-2，群孔阴极管6设于阴极支座5上，且群孔阴极管6与缓冲腔3-2相通。采用上述阴极结构，工作时，电解液由进液孔1-1进入搅拌腔2-1，在搅拌腔2-1内冲击弹簧片4使弹簧片4振荡搅拌电解液，搅拌后的电解液经过密集过滤层3-1均分成若干支流，在密集过滤层3-1内形成稳定流动的层流，并经过缓冲腔3-2输送至群孔阴极管6中进行电解群孔加工。电解液在进入群孔阴极管6进行电解加工之前，依次经过振荡搅拌、均流层流稳流，提高了电解液流场的稳定性，有效解决了群孔加工中阴极易短路的问题，提高了阵列群孔电解加工的加工质量。

[0033] 如图1所示，在本实施例中，密集过滤层3-1由若干平行阵列排布的微小通孔组合而成，为了便于制作，密集过滤层3-1可采用塑料材质制成，在其上成型有数百条微小通孔，然后将密集过滤层3-1整体装配在底座3的中心安装孔内。电解液经过密集过滤层3-1后分成数百支流，形成稳定的均流，同时由于密集过滤层3-1具有一定高度，给电解液层流留有合适的延展性，在电解液流经密集过滤层3-1时能够形成稳定的层流，提高了电解液流场的稳定性。上述的缓冲腔3-2由设于底座3底部的凹腔和阴极支座5围成，通过缓冲腔3-2的缓冲作用，进一步改善了电解液进入群孔阴极管6后的流畅稳定性。上述的弹簧片4的结构类似于螺旋弹簧，区别在于该弹簧片4的旋转截面为薄片状，使得电解液能够冲击到弹簧片4上，在冲击作用下形往复振动作用，进而使搅拌腔2-1内的电解液被弹簧片4搅动均匀。在本实施例中，上述的均流筒2优选为上大下小的锥形结构，利于电解液振荡时流场的收敛，保证电解液稳定流动和电解群孔加工时电解液的喷射压力。

[0034] 参见图1所示，本实施例的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极，其进液孔1-1设于端盖1的中央，弹簧片4通过上部竖杆焊接在端盖1内侧中央位置，便于电解液冲击弹簧片4来提供弹簧片4振荡的动力，使电解液搅拌更加均匀，以便于形成稳定地流场。为了便于制作，端盖1通过端盖螺钉1-2固定在均流筒2的顶部，阴极支座5通过支座螺钉5-1固定在底座3的底部，结构简单，装配方便，并且能够方便群孔阴极管的更换，满足不同群孔的加工需要。群孔阴极管6焊接固定在阴极支座5上，便于与阴极支座5整体进行更换。

[0035] 结合图1所示，本实施例的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极的制作方法，包含以下步骤：

[0036] a、制作具有底座3的均流筒2，均流筒2上部具有搅拌腔2-1，该搅拌腔2-1为上大下小的锥形结构，以圆锥形最佳，能够有效收敛搅拌后的电解液流场，均流筒2下部的底座3设有密集过滤层3-1，并且在底座3的底部加工出凹腔；底座3可与均流筒2一体成型，亦可通过焊接工艺将两者焊接在一起，密集过滤层3-1优选采用装配工艺装在底座3的中心安装孔内；

[0037] b、在端盖1的中央开孔，在开孔处设置进液孔1-1，进液孔1-1可采用一端圆管焊接在端盖1的开孔处形成，在端盖1内侧焊接固定弹簧片4，使弹簧片4位于进液孔1-1的下方，保证进液孔1-1进入的电解液能够冲击在弹簧片4上；

[0038] c、将端盖1罩设于均流筒2的顶部，四周通过端盖螺钉1-2将端盖1密封安装在均流筒2的顶部，使弹簧片4位于搅拌腔2-1内；

[0039] d、在阴极支座5上焊接固定群孔阴极管6，并将阴极支座5通过四周的支座螺钉5-1密封固定在底座3的底部，使阴极支座5与底座3底部的凹腔形成密闭的缓冲腔3-2。

[0040] 采用上述制作方法，阵列群孔阴极制作简单方便。制作的阵列群孔阴极在使用时能够产生稳定的电解液流场，解决了群孔加工中阴极易短路的问题，并提高了阵列群孔电解加工的加工质量。

[0041] 本发明的一种电解加工电解液均流阵列群孔阴极及其制作方法，其在阵列群孔阴极中设计了搅拌腔，并在搅拌腔内设置了弹簧片，利用进入搅拌腔的电解液冲击弹簧片实现振荡搅拌作用，使得电解液在搅拌腔内搅拌均匀，同时利用密集过滤层使搅拌后的电解液形成稳定地层流，之后经缓冲腔进入群孔阴极管达到电解液的均流效果，提高了电解液流场的稳定性，有效解决了群孔加工中阴极易短路的问题，提高了阵列群孔电解加工的加工质量，具有结构简单、制作方便、流场稳定、实用性强等优点

[0042] 以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。