[发明专利]一种泡沫铝缓冲吸能材料的电解加工系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解加工领域，更具体地说，特别涉及一种泡沫铝缓冲吸能材料的电解加工系统及方法。

背景技术

泡沫铝是一种以Al或其合金为基体、包含大量孔洞的轻质多孔金属材料，其主要结构特征是孔径较大且孔隙率较高，正是由于这一特征使泡沫铝成为一种新型结构功能金属材料。泡沫铝具有比重小、重量轻、耐热性强、刚度高等特性，同时还具有缓冲吸能的功能，越来越受到包装运输、军事防护、航空、航天等各个领域的重视。尤其作为一种缓冲吸能材料，已经广泛的应用到了易损物品的缓冲包装、卫星、导弹等重要设备的防护及结构内部填充等方面。和其他的缓冲吸能材料相比，泡沫铝突出的优势表现在：

（1）在较小的压缩应力作用下，可产生弹性变形，从而传递给被防护物体的应力值很小，起到良好的防护作用；

（2）可以通过调节泡沫铝材料的密度来使泡沫铝达到最大的吸能能力；

（3）泡沫铝在吸收能量过程中，不发生反弹；

（4）泡沫铝在宏观上表现为各向同性，因此其吸能能力与冲击方向无关。

当受到外界冲击载荷时很容易发生变形，变形量大而流动应力水平较低，在压缩变形过程能消耗大量的功，将其转变为结构中胞孔的变形、坍塌、破裂、胞壁摩擦等各种形式所耗散的能量，从而有效地吸收外界的冲击能量，这种在较低应力水平下吸收大量冲击能量的特性正是作为缓冲吸能的理想材料。从性能来讲，泡沫铝是一种轻质的缓冲吸能材料，但泡沫铝本身强度不高，不适合单独作为缓冲吸能的结构件使用；金属空心管本身的强度较泡沫铝高，但其缓冲吸能性能远不及泡沫铝。为了充分发挥泡沫铝本身的缓冲吸能优势，将泡沫铝填充在空心金属管内，得到泡沫铝夹芯结构件，成为缓冲吸能更好的复合材料。

目前对于泡沫铝的研究重点主要集中在其制备、结构、性能、设计、降低成本以及拓展其应用领域等方面，很少涉及到泡沫铝的机加工方面。为了能将泡沫铝应用于缓冲吸能领域，就需要加工出不同形状尺寸的泡沫铝。由于泡沫铝特殊的孔隙结构，使得传统的车削、刨削和磨削等加工工艺导致泡沫铝表面孔隙结构的严重变形和破坏，使得加工后的泡沫铝不符合后道工序的要求。为此，寻求泡沫铝新的加工方法是当前泡沫铝实际应用亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，对于泡沫铝这种多孔材料，为了克服在加工过程中多孔结构的变形和破坏，提供一种利用金属材料在电解液中发生阳极溶解的电解加工系统及方法，获得具有尺寸精度的特种加工方法。和传统的车削、刨削和磨削相比，电解加工最主要的特征在于该加工方法是一种非接触加工，具有加工范围广，不受材料本身的硬度、强度和韧性的限制，同时，该加工方法还具有生产率高、表面质量好等显著优点，尤其适合于难加工材料的加工。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种泡沫铝缓冲吸能材料的电解加工系统，包括电解加工机床，由加工系统、控制系统、电解液系统和夹具装置构成，

所述加工系统由加工电源和加工电极组成，所述加工电源采用脉冲电源，为电解加工提供电能，所述加工电极与待加工工件之间形成电化学反应进行电解加工；

所述控制系统控制电解加工过程中，机床的旋转速度、工作电极的横向和纵向的进给速度，从而达到加工的精度要求；

所述电解液系统由工作液箱、工作液泵、工作液回路和过滤装置组成，工作液箱用于贮存电解液，工作液泵向加工间隙提供电解液，经工作液回路回收电解液，同时配置工作液过滤装置，以排除杂质的影响；

所述夹具装置用于夹持待加工的工件，并根据工件的加工要求，实现工件所需要的运动。

整个电解加工系统需要达到的基本要求包括：（1）电解加工机床应具有足够的刚度，必要的抗腐蚀性；（2）控制系统必须具备可靠的短路保护装置以保证加工精度；（3）电解液系统要求供液稳定，并具有过滤、处理电解产物的能力。