本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，涉及拋光裝置，主要是涉及到一種金屬局部區(qū)域拋光的裝置。

背景技術(shù)：

電解拋光的技術(shù)基本原理是電化學(xué)拋光系統(tǒng)在通以一定的拋光電壓和電流密度后，陽(yáng)極工件表面會(huì)產(chǎn)生電阻率高的粘性薄膜，在工件表面的不同位置處的薄膜厚度是不盡相同的：表面微觀上凸處的地方膜層較薄，電阻較小而電流密度較大，陽(yáng)極工件溶解速率大；相反，表面微觀下凹處的薄膜分布較厚，電阻較大而使陽(yáng)極工件的溶解速率小于表面上凸處。正是由于這層粘性薄膜厚度及電流密度大小的不一致，使工件表面微觀凸處溶解速率大于凹處的溶解速率，并隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，金屬表面粗糙度下降光亮度提高而實(shí)現(xiàn)了拋光。

在使用x射線衍射方法測(cè)量殘余應(yīng)力的過(guò)程中，試樣的表面狀態(tài)對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大大的影響，但大試樣的表面處理是非常有難度的，砂紙的打磨或者機(jī)械的拋光都會(huì)不同程度的引入殘余應(yīng)力，影響測(cè)量結(jié)果。用電解拋光的方法進(jìn)行表面處理，不受機(jī)械力的影響，不會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，且表面腐蝕均勻，可消除因機(jī)械加工在試件表面產(chǎn)生的應(yīng)力，從而提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，是一種理想的表面處理方法。

一般的電解拋光只適用于尺寸較小的工件，需要將待拋光的表面浸沒(méi)在拋光液中。而大尺寸工件難以實(shí)現(xiàn)將待拋光面完全浸沒(méi)，獲得完全光亮的表面有難度。所以對(duì)于大尺寸的工件，去除表面應(yīng)力層，使用xrd測(cè)量殘余應(yīng)力，需要采用特殊的裝置進(jìn)行電解拋光。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，在不破壞大尺寸金屬試樣的前提下，采用3d打印的拋光裝置，設(shè)置適當(dāng)工藝參數(shù)，即可獲得良好的平面或者曲面的局部表面狀態(tài)，符合x(chóng)rd測(cè)試表面殘余應(yīng)力去除加工過(guò)程中引入的要求。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種金屬局部電解拋光裝置，包含陰極電解拋光裝置、穩(wěn)壓直流電源、導(dǎo)線、待拋試樣組成，其特征在于陰極電解拋光裝置由導(dǎo)電芯固定外殼、拋光液容器、頂蓋、塑料緊固螺絲、導(dǎo)電芯組成。導(dǎo)電芯固定外殼頂部設(shè)有頂蓋，上部為用于固定不銹鋼或石墨導(dǎo)電芯的圓柱狀手持裝置，下部與拋光液容器相連，導(dǎo)電芯固定外殼內(nèi)部通過(guò)塑料緊固螺絲固定導(dǎo)電芯。不同的陰極外殼與導(dǎo)電芯的組合可以用于拋光不同材質(zhì)及形狀的試樣。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電芯固定外殼制備工藝采用先進(jìn)的3d打印增材制造技術(shù)，材質(zhì)選用耐腐蝕的塑料。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電芯固定外殼下部連接的拋光液容器；考慮到拋光時(shí)間以及拋光時(shí)電解液流速的問(wèn)題，將下部的拋光液容器設(shè)計(jì)為鼓肚形狀，拋光液容器上方有細(xì)嘴用于補(bǔ)充拋光液，陰極外殼的出口處經(jīng)過(guò)機(jī)械拋光處理，其出口的直徑為8mm。

進(jìn)一步的，拋光液容器分為六和七兩種，拋光液容器六可拋光大塊試樣局部平面；拋光液容器七出口處弧面的半徑為30mm，可拋光弧面半徑為20-30mm的弧面。

進(jìn)一步的，導(dǎo)電芯采用耐腐蝕的不銹鋼或石墨棒，外形設(shè)計(jì)便于裝卸。

進(jìn)一步的，不銹鋼導(dǎo)電芯直接加工成所需的外形，該外形為多層臺(tái)階狀圓柱，石墨棒導(dǎo)電芯另需加持附件，該加持附件采用耐蝕塑料，3d打印成型。(不同材質(zhì)導(dǎo)電芯需要采用不同的頂蓋，一般來(lái)講，不銹鋼導(dǎo)電芯容易加工，頂蓋入口較細(xì)，石墨棒外購(gòu)居多，不易加工，頂蓋入口較粗)。

進(jìn)一步的，導(dǎo)電芯下端距陰極外殼出口處7—9mm，也就是極間距，導(dǎo)電芯下端裝有小于1mm厚的海綿。

進(jìn)一步的，局部電解拋光對(duì)于拋光面積有一定的限制，采用絕緣膠帶密封被拋試樣周邊，保證單次局部拋光面積要小于40mm²。

拋光時(shí)將導(dǎo)電芯裝入導(dǎo)電芯固定外殼，用緊固螺絲固定并合上頂蓋，在導(dǎo)電芯下端固定上海綿，放入拋光液容器中，倒入電解拋光液即可進(jìn)行電解拋光。

本發(fā)明主要特征及優(yōu)勢(shì)有：在室溫條件下，對(duì)大體積的金屬試樣表面進(jìn)行簡(jiǎn)單的磨光，設(shè)置合適穩(wěn)定的電壓，采用該裝置即可獲取光亮的局部拋光面。本發(fā)明可以有效的去除加工引入的表面殘余應(yīng)力層，提高殘余應(yīng)力測(cè)量的精確度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明局部電解拋光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為陰極電解拋光裝置外殼及拋光液容器示意圖。

圖3為局部電解拋光裝置的陰極裝置導(dǎo)電芯及其附件示意圖。

以下給出圖1和圖2、圖3中主要部件的標(biāo)記：

1-陰極電解拋光裝置，2-穩(wěn)壓直流電源，3-導(dǎo)線，4-待拋試樣，5-導(dǎo)電芯固定外殼，6-拋光平面的電解液容器六，7-拋光弧面的電解液容器七，8-頂蓋，9-塑料緊固螺絲，10-分級(jí)臺(tái)階狀不銹鋼導(dǎo)電芯，11-石墨棒，12-石墨棒加持附件，13-海綿。

圖4a為鈦合金平面拋光前表面形貌圖，圖4b為鈦合金平面拋光后表面形貌圖。

圖5a為鈦合金曲面拋光前表面形貌圖，圖5b為鈦合金曲面拋光后表面形貌圖。

圖6a為不銹鋼平面拋光前表面形貌圖，圖6b為不銹鋼平面拋光后表面形貌圖。

具體實(shí)施方式

拋光工藝包括砂紙打磨—酒精擦拭吹干—絕緣膠帶密封—電解拋光—清水沖洗—酒精擦拭吹干。其中絕緣膠帶密封保證單次局部拋光面積要小于40mm²。

實(shí)施例1

以鈦合金的局部平面電解拋光為實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，樣品尺寸為40*26*24mm。

步驟一：首先將試樣需要拋光的位置表面采用砂紙或者電動(dòng)磨輪進(jìn)行打磨，獲得劃痕一致質(zhì)量較好的表面。本實(shí)例依次采用400#、600#、800#、1000#砂紙打磨，獲得了質(zhì)量較好的初始表面。

步驟二：將待處理的試樣用絕緣膠帶進(jìn)行密封，只暴露出需拋光的位置和連接電極的位置，局部拋光面積約為30mm²。然后調(diào)節(jié)直流電源電壓至90v-100v之間，再將鈦合金試樣接到電源的正極，不銹鋼陰極裝置連接到電源的負(fù)極。

步驟三：拋光液容器中倒入a3電解液，開(kāi)始計(jì)時(shí)，并將陰極裝置移動(dòng)到需拋光的位置，稍微抬起，讓電解液緩緩流出。保持電流在100ma左右，拋光時(shí)間為40s-50s。

步驟四：拋光完成后及時(shí)用清水沖洗干凈，去除電解液，獲得了光亮的局部平面。

電解拋光結(jié)果如圖4所示，電解拋光前的表面粗糙度為0.065，拋光后的表面粗糙度為0.009。

實(shí)施例2

以鈦合金的局部弧面電解拋光為實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，樣品直徑為30mm，長(zhǎng)60mm。

步驟一：首先將試樣需要拋光的位置表面采用砂紙或者電動(dòng)磨輪進(jìn)行打磨，獲得劃痕一致質(zhì)量較好的表面。本實(shí)例依次采用400#、600#、800#、1000#砂紙打磨，獲得了質(zhì)量較好的初始表面。

步驟二：將待處理的試樣用絕緣膠帶進(jìn)行密封，只暴露出需拋光的位置和連接電極的位置，局部拋光面積約為30mm²。然后調(diào)節(jié)直流電源電壓至90v左右，再將圓柱試樣接到電源的正極，不銹鋼陰極裝置連接到電源的負(fù)極。

步驟三：圓柱狀試樣選用底端有弧度的電解液容器進(jìn)行拋光。然后倒入a3電解液，開(kāi)始計(jì)時(shí)，并將陰極裝置移動(dòng)到需拋光的位置，稍微抬起，讓電解液緩緩流出。保持電流在50-100ma左右，拋光時(shí)間為40s-50s即可。

步驟四：拋光完成后及時(shí)用清水沖洗干凈，去除電解液，獲得了光亮的局部表面。

電解拋光結(jié)果如圖5所示，電解拋光前的表面粗糙度為0.133，拋光后的表面粗糙度為0.06。

實(shí)施例3

以不銹鋼的局部電解拋光為實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，樣品尺寸為40*25*20mm。

步驟一：首先將試樣需要拋光的位置表面采用砂紙或者電動(dòng)磨輪進(jìn)行打磨，獲得劃痕一致質(zhì)量較好的表面。本實(shí)例依次采用400#、600#、800#、1000#砂紙打磨，獲得了質(zhì)量較好的初始表面。

步驟二：將待處理的試樣用絕緣膠帶進(jìn)行密封，只暴露出需拋光的位置和連接電極的位置，局部拋光面積約為30mm²。然后調(diào)節(jié)直流電源電壓至50v-60v之間，再將不銹鋼試樣接到電源的正極，石墨陰極裝置連接到電源的負(fù)極。

步驟三：拋光液容器中倒入80％無(wú)水乙醇+20％高氯酸電解液，開(kāi)始計(jì)時(shí)，并將陰極裝置移動(dòng)到需拋光的位置，稍微抬起，讓電解液緩緩流出。保持電流在30ma—50ma，拋光時(shí)間為40s-60s。

步驟四：拋光完成后及時(shí)用清水沖洗干凈，去除電解液，獲得了光亮的局部平面。

電解拋光結(jié)果如圖6所示，拋光前的表面粗糙度為0.038，拋光后的表面粗糙度為0.002。

本發(fā)明的拋光裝置簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的通用性及可行性，對(duì)于不同材料選擇適合的拋光工藝參數(shù)，解決了實(shí)驗(yàn)中不破壞大體積試樣而獲得局部光亮表面的問(wèn)題。