一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法，包括以下步驟：步驟1：對工件材料的預處理；步驟2：制備放電工作液；步驟3：選用快走絲的電火花線切割機床進行電火花線切割；步驟4：快走絲的電火花線切割機床采用固定頻率脈沖的脈沖電源；脈沖電源的幅度、脈沖長度和占空比分別為100v、32μs和210μs，電極與工件之間的間隙d＝40μm；步驟5：重復步驟3和步驟4，直到工件的表面制備出微細氣泡的表面結構。通過在工件的表面加工制備出微細氣泡，超聲波在進入工件表面的微細氣泡后能量會被大大削弱，從而提高了工件對雷達波的吸收效率，所以將工件置于需要被保護的設備外壁表面上，可以大大提高設備的保密性。

A Method of Preparing Micro-bubble Surface by Fast-Walking Wire EDM

The invention discloses a method for preparing micro-bubble surface by fast-wire EDM, which comprises the following steps: step 1: pretreatment of workpiece materials; step 2: preparation of discharge working fluid; step 3: WEDM with fast-wire EDM machine tool; step 4: WEDM with fast-wire EDM. The machine tool uses a pulse power supply with fixed frequency pulse; the amplitude, pulse length and duty cycle of the pulse power supply are 100v, 32S and 210s respectively, and the gap between the electrode and the workpiece is d=40um; Step 5: Repeat steps 3 and 4 until the surface structure of the workpiece is prepared. By fabricating micro-bubbles on the surface of the workpiece, the energy of the ultrasonic wave will be greatly weakened after entering the micro-bubbles on the surface of the workpiece, thus improving the absorption efficiency of the radar wave on the workpiece. Therefore, the confidentiality of the equipment can be greatly improved by placing the workpiece on the surface of the equipment that needs to be protected.

【技術實現步驟摘要】
一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法
本專利技術屬于表面處理
，尤其是指一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法。
技術介紹
隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，對設備零件表面性能的要求越來越高，要求產品能在高溫、高壓、磨損、腐蝕等惡劣條件下長期穩定的工作。因此，表面強化技術應運而生，運用此種技術工藝能使得材料的表面性能發生變化，這種變化能使得材料的利用率大大提升，且不會對環境造成太大傷害。目前有以下幾種表面改性技術：電火花沉積、熔滲、電鍍、滲碳、熱噴涂等。在這些改性技術當中，電火花表面改性是一種新工藝，它的工作原理可概括為：用電火花沉積設備儲存的高電能，使得電極材料與基體之間產生快速的放電火花。同時，電極材料被熔滲到基體表面，形成合金化的表面沉積層，從而使基體綜合性能得到很大提高。因為此工藝對基體的熱輸入非常小，所以不會導致基體的變形，從而它在工業中的應用日益廣泛。與傳統機械切削加工相比，特種加工能利用其他能量去除金屬材料；工具硬度可以低于被加工材料硬度；不存在切削應力等特點。這也使得機械制造工藝
發生了巨大的變革，從材料的可加工性、工藝路線的安排到零件的典型工藝路線、零件結構設計等等。隨著近幾年特種加工工藝的發展，特種加工已經成為微細加工和納米加工的主要手段。這也將廣大研究者的目光由肉眼可見的材料表面尺度延伸到了微納米尺度。對于其他能量去除金屬材料的研究，豐富了我們特種加工的手段，如電火花加工、電解加工、激光加工，這些加工利用了能量在與工件接近時通過介質或者電極放點使離子產生碰撞或者利用光熱效應使得加工材料表面熔化、氣化、溶解、沉積等現象，以實現對工件表面的加工。電火花加工的原理是基于工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現象來蝕除多余的金屬，從大量實驗資料來看，每次電火花腐蝕都是由電場力、磁力、熱力、流體動力、電化學和膠體化學綜合作用的的微觀過程，可以大致分為：極間介質的電離、擊穿，形成放電通道；介質熱分解、電極材料熔化、氣化膨脹；電極材料的拋出；極間介質的消電離四個階段。換言之，在電火花加工過程中，帶電離子的雪崩式電離形成的離子通道會使得在通道內的正極和負極形成瞬時熱源，迅速熱膨脹和產生局部微爆炸，將熔化、氣化了的電極材料隨著工作液拋出蝕除。但是，目前現有的特種加工方法無法在加工工件的表面生成陣列狀排列的微氣泡，從而使得特別加工工件無法被用于多種特殊場所。例如無法被應用于隱形飛機的研制中。現有隱形飛機采用雷達吸波材料與雷達能量可以透過的剛性物質相結合形成雷達結構吸波材料，表面的微氣泡可以幫助提高雷達波的吸收效率，同時考慮到微氣泡的直徑達到2μm以上，超過一定頻率的一個超聲波長，我們知道聲音在不同介質中傳播能量會出現巨大的衰減，同時會出現很強的反射，將加工過的材料置于需保護的設備外壁，可以大大提高設備的保密性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決現有的特種加工方法無法在加工工件的表面生成陣列狀排列的微氣泡，從而使得特別加工工件無法被用于航空設備的問題，提供一種加工可靠、穩定性和質量高的利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法。本專利技術的目的可采用以下技術方案來達到：一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法，包括以下步驟：步驟1：對工件材料的預處理，將工件材料的表面進行研磨、拋光至光亮，并清洗干凈；步驟2：制備電火花線切割機工作的放電工作液；步驟3：選用快走絲的電火花線切割機床進行電火花線切割；工作時，放電工作液由電極絲帶入極間，電極絲選用鉬絲，同時電極絲根據選用的鉬絲直徑以相應的速度滑動；步驟4：快走絲的電火花線切割機床的工具電極采用固定頻率脈沖的脈沖電源；所述脈沖電源的幅度、脈沖長度和占空比分別為100v、32μs和210μs，電極與工件之間的間隙d＝40μm；步驟5：重復步驟3和步驟4，直到工件的表面制備出微細氣泡的表面結構。所述步驟1的具體內容為：依次采用360目、1000目、2000目的金相砂紙對工件材料的表面進行研磨、拋光至光亮，并將拋光后的工件材料依次在丙酮、無水乙醇和超純水中超聲清洗，取出后晾干。所述步驟2的具體內容為：所述放電工作液采用水、甘油酸鹽以及機油的乳化混合物制成。所述步驟3的具體內容為：放電工作液由電極絲帶入極間，電極絲選用直徑為0.2mm的鉬絲，電極絲以v＝25.4m/s的速度滑動。所述步驟3和4的具體內容為：在步驟3、4中電火花線切割機床由于電極絲運動打破了放電所產生的等離子弧，并將工作液引入加工區域形成使加工區域金屬表層達到沸點的火花區域，同時，等離子體在不可壓縮介質中的膨脹對火花區域施加了壓力而過度加熱工件的熔化區域；由于電脈沖的下降，隨著電極絲的滑動，等離子體通道破裂并最終消失；由于釋放的壓力，加熱區劇烈沸騰；沸騰的泡沫開始在熔融區域內開始并生長，并且移動電極將冷的介電流體帶入火花區域，對熔融的材料進行淬火，而隨著氣泡壁的凝固，產生了一個空心的微型燃燒室，即產生微細氣泡。實施本專利技術，具有如下有益效果：1、本專利技術由于電火花線切割機床的電極絲運動打破了放電所產生的等離子弧，并將工作液引入加工區域形成使加工區域金屬表層達到沸點的火花區域，同時，等離子體在不可壓縮介質中的膨脹對火花區域施加了壓力而過度加熱工件的熔化區域；由于電脈沖的下降，隨著電極絲的滑動，等離子體通道破裂并最終消失；由于釋放的壓力，加熱區劇烈沸騰；沸騰的泡沫開始在熔融區域內開始并生長，并且移動電極將冷的介電流體帶入火花區域，對熔融的材料進行淬火，而隨著氣泡壁的凝固，產生了一個空心的微型燃燒室，即產生微細氣泡。2、由于超過一定頻率的超聲波長在不同介質中傳播能量會出現巨大的衰減，同時會出現很強的反射，通過在工件的表面加工制備出微細氣泡，超聲波在進入工件表面的微細氣泡后能量會被大大削弱，從而提高了工件對雷達波的吸收效率。因此，通過在工件的表面加工制備出微細氣泡，然后將工件置于需要被保護的設備外壁表面上，可以大大提高設備的保密性。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法的示意圖；圖2是本專利技術利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法的微細氣泡表面的形成原理的結構示意圖；圖3是本專利技術利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法的微細氣泡表面的形成原理的示意圖；圖4是本專利技術利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法的工作采用高碳(C70S6)鋼板時的火花侵蝕表面的SEM圖像；圖5是圖4中的微細氣泡的放大圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例：參見圖1至圖3，本實施例涉及表面處理方法，包括以下步驟：步驟1：對工件材料的預處理，將工件1材料的表面進行研磨、拋光至光亮。在拋光時，依次采用360目本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：對工件材料的預處理，將工件材料的表面進行研磨、拋光至光亮，并清洗干凈；步驟2：制備電火花線切割機工作的放電工作液；步驟3：選用快走絲的電火花線切割機床進行電火花線切割；工作時，放電工作液由電極絲帶入極間，電極絲選用鉬絲，同時電極絲根據選用的鉬絲直徑以相應的速度滑動；步驟4：快走絲的電火花線切割機床的工具電極采用固定頻率脈沖的脈沖電源；所述脈沖電源的幅度、脈沖長度和占空比分別為100v、32μs和210μs，電極與工件之間的間隙d＝40μm；步驟5：重復步驟3和步驟4，直到工件的表面制備出微細氣泡的表面結構。

【技術特征摘要】
1.一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：對工件材料的預處理，將工件材料的表面進行研磨、拋光至光亮，并清洗干凈；步驟2：制備電火花線切割機工作的放電工作液；步驟3：選用快走絲的電火花線切割機床進行電火花線切割；工作時，放電工作液由電極絲帶入極間，電極絲選用鉬絲，同時電極絲根據選用的鉬絲直徑以相應的速度滑動；步驟4：快走絲的電火花線切割機床的工具電極采用固定頻率脈沖的脈沖電源；所述脈沖電源的幅度、脈沖長度和占空比分別為100v、32μs和210μs，電極與工件之間的間隙d＝40μm；步驟5：重復步驟3和步驟4，直到工件的表面制備出微細氣泡的表面結構。2.根據權利要求1所述的一種利用快走絲電火花制備微細氣泡表面的方法，其特征在于，所述步驟1的具體內容為：依次采用360目、1000目、2000目的金相砂紙對工件材料的表面進行研磨、拋光至光亮，并將拋光后的工件材料依次在丙酮、無水乙醇和超純水中超聲清洗，取出后晾干。3.根據權利要求1所述的一種利用快走絲電火花制...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃志剛，黃亞軍，蔡文萊，王富盛，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44