本發(fā)明涉及的基于陰極析氫強化電解加工微間隙內(nèi)傳質(zhì)效率的方法，包括用以對設置在電解液中的工件交替切換地實行第一加工段和第二加工段，其中，第一加工段為電解工件，第二加工段為將工件作為陰極并實施陰極析氫。該方法有效利用了電化學反應過程中陰極析氫這一特點，無需借助其他技術手段，便可有效去除加工間隙中的陽極不溶性產(chǎn)物，特別是粘附于陽極加工表面的不溶性產(chǎn)物，以解決加工間隙內(nèi)陽極產(chǎn)物排出、電解液更新困難的問題，從而提高微尺度加工間隙內(nèi)的傳質(zhì)速度、微細電解加工效率、改善加工表面質(zhì)量和穩(wěn)定性，并可實現(xiàn)大深寬比微結構的加工。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于陰極析氫強化電解加工微間隙內(nèi)傳質(zhì)效率的方法及控制系統(tǒng)。

背景技術

精密化、微型化是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的主流發(fā)展方向，而微細加工技術是實現(xiàn)產(chǎn)品微型化的支撐技術，也是衡量一個國家先進制造水平的重要評價指標之一。微細電解加工技術是一種基于電化學陽極溶解原理的微細制造方法，具有加工不受材料機械性能的限制、加工表面質(zhì)量好、陰極無損耗、可重復使用等優(yōu)點。鑒于以上這些優(yōu)點，微細電解加工技術已成為微細制造領域最具發(fā)展前景的加工方法之一。然而，在微細電解加工過程中，陰陽兩極之間的間隙(加工間隙)通常僅為數(shù)微米至數(shù)十微米，有時甚至處于亞微米量級，如此狹小的加工間隙使得加工過程中，間隙內(nèi)電解產(chǎn)物排出十分困難，特別是陽極產(chǎn)生的絮狀不溶性產(chǎn)物，極易粘附在陽極加工表面，造成加工間隙內(nèi)的電解液更新困難，使得加工表面質(zhì)量和穩(wěn)定性降低，有時甚至會有火花和短路現(xiàn)象的發(fā)生，使得加工無法持續(xù)進行。因此，非常有必要強化電解加工微尺度加工間隙內(nèi)傳質(zhì)速度的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于陰極析氫強化電解加工微間隙內(nèi)傳質(zhì)的方法，以解決加工間隙內(nèi)陽極產(chǎn)物排出、電解液更新困難的問題，從而提高微細電解加工效率、改善加工表面的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于陰極析氫強化電解加工微間隙內(nèi)傳質(zhì)效率的方法，包括用以對設置在電解液中的工件交替切換地實行第一加工段和第二加工段，其中，所述第一加工段為電解所述工件，所述第二加工段為將所述工件作為陰極并實施陰極析氫。

進一步地，所述方法包括：提供插入至電解液中的微細電極和輔助電極；所述第一加工段具體為：將所述微細電極作為陰極，所述工件作為陽極，供電以使所述微細電極和所述工件之間形成回路；所述第二加工段具體為：將所述工件作為陰極，所述輔助電極作為陽極，供電以使所述工件和所述輔助電極之間形成回路。

進一步地，所述第二加工段還包括，將所述微細電極作為陰極，供電以使所述微細電極和所述輔助電極之間形成回路。

進一步地，在所述第一加工段中，采用超短脈沖電壓；在所述第二加工段中，采用直流或高頻窄脈沖電壓。

進一步地，所述超短脈沖電壓為5.0V，脈沖頻率為1MHz，脈沖寬度為80ns；所述高頻窄脈沖電壓為2.0V，脈沖頻率為50KHz，占空比為50％。

進一步地，所述微細電極為直徑為50μm的鎢棒，所述輔助電極為304不銹鋼片且尺寸為30mm×30mm×1mm。

進一步地，所述微細電極的下端面與所述工件的上表面之間的間隙設置為5μm作為初始加工間隙，在所述第一加工段，所述微細電極以恒定的速度v＝1.0μm向所述工件進給，在所述第二加工段，所述微細電極相對所述工件保持不動。

本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)所述的基于陰極析氫強化電解加工微間隙內(nèi)傳質(zhì)效率的方法的控制系統(tǒng)，用以對設置在電解液中的工件進行加工，所述控制系統(tǒng)包括用以插入在電解液中的微細電極和輔助電極以及分別與所述微細電極、所述輔助電極和所述工件電連接的供電裝置，所述供電裝置與所述微細電極、所述工件構成第一回路，所述供電裝置與所述輔助電極、所述工件構成第二回路，所述控制系統(tǒng)還包括控制切換所述第一回路、所述第二回路中其中一個導通的切換開關，所述第一回路中，所述微細電極為陰極，所述工件為陽極；所述第二回路中，所述工件為陰極，所述輔助電極為陽極。