一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法，包括以下步骤：步骤1：对工件材料的预处理；步骤2：制备放电工作液；步骤3：选用快走丝的电火花线切割机床进行电火花线切割；步骤4：快走丝的电火花线切割机床采用固定频率脉冲的脉冲电源；脉冲电源的幅度、脉冲长度和占空比分别为100v、32μs和210μs，电极与工件之间的间隙d＝40μm；步骤5：重复步骤3和步骤4，直到工件的表面制备出微细气泡的表面结构。通过在工件的表面加工制备出微细气泡，超声波在进入工件表面的微细气泡后能量会被大大削弱，从而提高了工件对雷达波的吸收效率，所以将工件置于需要被保护的设备外壁表面上，可以大大提高设备的保密性。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法
本专利技术属于表面处理
，尤其是指一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法。
技术介绍
随着社会经济和科学技术的不断发展，对设备零件表面性能的要求越来越高，要求产品能在高温、高压、磨损、腐蚀等恶劣条件下长期稳定的工作。因此，表面强化技术应运而生，运用此种技术工艺能使得材料的表面性能发生变化，这种变化能使得材料的利用率大大提升，且不会对环境造成太大伤害。目前有以下几种表面改性技术：电火花沉积、熔渗、电镀、渗碳、热喷涂等。在这些改性技术当中，电火花表面改性是一种新工艺，它的工作原理可概括为：用电火花沉积设备储存的高电能，使得电极材料与基体之间产生快速的放电火花。同时，电极材料被熔渗到基体表面，形成合金化的表面沉积层，从而使基体综合性能得到很大提高。因为此工艺对基体的热输入非常小，所以不会导致基体的变形，从而它在工业中的应用日益广泛。与传统机械切削加工相比，特种加工能利用其他能量去除金属材料；工具硬度可以低于被加工材料硬度；不存在切削应力等特点。这也使得机械制造工艺
发生了巨大的变革，从材料的可加工性、工艺路线的安排到零件的典型工艺路线、零件结构设计等等。随着近几年特种加工工艺的发展，特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。这也将广大研究者的目光由肉眼可见的材料表面尺度延伸到了微纳米尺度。对于其他能量去除金属材料的研究，丰富了我们特种加工的手段，如电火花加工、电解加工、激光加工，这些加工利用了能量在与工件接近时通过介质或者电极放点使离子产生碰撞或者利用光热效应使得加工材料表面熔化、气化、溶解、沉积等现象，以实现对工件表面的加工。电火花加工的原理是基于工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，从大量实验资料来看，每次电火花腐蚀都是由电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学综合作用的的微观过程，可以大致分为：极间介质的电离、击穿，形成放电通道；介质热分解、电极材料熔化、气化膨胀；电极材料的抛出；极间介质的消电离四个阶段。换言之，在电火花加工过程中，带电离子的雪崩式电离形成的离子通道会使得在通道内的正极和负极形成瞬时热源，迅速热膨胀和产生局部微爆炸，将熔化、气化了的电极材料随着工作液抛出蚀除。但是，目前现有的特种加工方法无法在加工工件的表面生成阵列状排列的微气泡，从而使得特别加工工件无法被用于多种特殊场所。例如无法被应用于隐形飞机的研制中。现有隐形飞机采用雷达吸波材料与雷达能量可以透过的刚性物质相结合形成雷达结构吸波材料，表面的微气泡可以帮助提高雷达波的吸收效率，同时考虑到微气泡的直径达到2μm以上，超过一定频率的一个超声波长，我们知道声音在不同介质中传播能量会出现巨大的衰减，同时会出现很强的反射，将加工过的材料置于需保护的设备外壁，可以大大提高设备的保密性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的特种加工方法无法在加工工件的表面生成阵列状排列的微气泡，从而使得特别加工工件无法被用于航空设备的问题，提供一种加工可靠、稳定性和质量高的利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法。本专利技术的目的可采用以下技术方案来达到：一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法，包括以下步骤：步骤1：对工件材料的预处理，将工件材料的表面进行研磨、抛光至光亮，并清洗干净；步骤2：制备电火花线切割机工作的放电工作液；步骤3：选用快走丝的电火花线切割机床进行电火花线切割；工作时，放电工作液由电极丝带入极间，电极丝选用钼丝，同时电极丝根据选用的钼丝直径以相应的速度滑动；步骤4：快走丝的电火花线切割机床的工具电极采用固定频率脉冲的脉冲电源；所述脉冲电源的幅度、脉冲长度和占空比分别为100v、32μs和210μs，电极与工件之间的间隙d＝40μm；步骤5：重复步骤3和步骤4，直到工件的表面制备出微细气泡的表面结构。所述步骤1的具体内容为：依次采用360目、1000目、2000目的金相砂纸对工件材料的表面进行研磨、抛光至光亮，并将抛光后的工件材料依次在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声清洗，取出后晾干。所述步骤2的具体内容为：所述放电工作液采用水、甘油酸盐以及机油的乳化混合物制成。所述步骤3的具体内容为：放电工作液由电极丝带入极间，电极丝选用直径为0.2mm的钼丝，电极丝以v＝25.4m/s的速度滑动。所述步骤3和4的具体内容为：在步骤3、4中电火花线切割机床由于电极丝运动打破了放电所产生的等离子弧，并将工作液引入加工区域形成使加工区域金属表层达到沸点的火花区域，同时，等离子体在不可压缩介质中的膨胀对火花区域施加了压力而过度加热工件的熔化区域；由于电脉冲的下降，随着电极丝的滑动，等离子体通道破裂并最终消失；由于释放的压力，加热区剧烈沸腾；沸腾的泡沫开始在熔融区域内开始并生长，并且移动电极将冷的介电流体带入火花区域，对熔融的材料进行淬火，而随着气泡壁的凝固，产生了一个空心的微型燃烧室，即产生微细气泡。实施本专利技术，具有如下有益效果：1、本专利技术由于电火花线切割机床的电极丝运动打破了放电所产生的等离子弧，并将工作液引入加工区域形成使加工区域金属表层达到沸点的火花区域，同时，等离子体在不可压缩介质中的膨胀对火花区域施加了压力而过度加热工件的熔化区域；由于电脉冲的下降，随着电极丝的滑动，等离子体通道破裂并最终消失；由于释放的压力，加热区剧烈沸腾；沸腾的泡沫开始在熔融区域内开始并生长，并且移动电极将冷的介电流体带入火花区域，对熔融的材料进行淬火，而随着气泡壁的凝固，产生了一个空心的微型燃烧室，即产生微细气泡。2、由于超过一定频率的超声波长在不同介质中传播能量会出现巨大的衰减，同时会出现很强的反射，通过在工件的表面加工制备出微细气泡，超声波在进入工件表面的微细气泡后能量会被大大削弱，从而提高了工件对雷达波的吸收效率。因此，通过在工件的表面加工制备出微细气泡，然后将工件置于需要被保护的设备外壁表面上，可以大大提高设备的保密性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法的示意图；图2是本专利技术利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法的微细气泡表面的形成原理的结构示意图；图3是本专利技术利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法的微细气泡表面的形成原理的示意图；图4是本专利技术利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法的工作采用高碳(C70S6)钢板时的火花侵蚀表面的SEM图像；图5是图4中的微细气泡的放大图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例：参见图1至图3，本实施例涉及表面处理方法，包括以下步骤：步骤1：对工件材料的预处理，将工件1材料的表面进行研磨、抛光至光亮。在抛光时，依次采用360目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对工件材料的预处理，将工件材料的表面进行研磨、抛光至光亮，并清洗干净；步骤2：制备电火花线切割机工作的放电工作液；步骤3：选用快走丝的电火花线切割机床进行电火花线切割；工作时，放电工作液由电极丝带入极间，电极丝选用钼丝，同时电极丝根据选用的钼丝直径以相应的速度滑动；步骤4：快走丝的电火花线切割机床的工具电极采用固定频率脉冲的脉冲电源；所述脉冲电源的幅度、脉冲长度和占空比分别为100v、32μs和210μs，电极与工件之间的间隙d＝40μm；步骤5：重复步骤3和步骤4，直到工件的表面制备出微细气泡的表面结构。

【技术特征摘要】
1.一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对工件材料的预处理，将工件材料的表面进行研磨、抛光至光亮，并清洗干净；步骤2：制备电火花线切割机工作的放电工作液；步骤3：选用快走丝的电火花线切割机床进行电火花线切割；工作时，放电工作液由电极丝带入极间，电极丝选用钼丝，同时电极丝根据选用的钼丝直径以相应的速度滑动；步骤4：快走丝的电火花线切割机床的工具电极采用固定频率脉冲的脉冲电源；所述脉冲电源的幅度、脉冲长度和占空比分别为100v、32μs和210μs，电极与工件之间的间隙d＝40μm；步骤5：重复步骤3和步骤4，直到工件的表面制备出微细气泡的表面结构。2.根据权利要求1所述的一种利用快走丝电火花制备微细气泡表面的方法，其特征在于，所述步骤1的具体内容为：依次采用360目、1000目、2000目的金相砂纸对工件材料的表面进行研磨、抛光至光亮，并将抛光后的工件材料依次在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声清洗，取出后晾干。3.根据权利要求1所述的一种利用快走丝电火花制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志刚，黄亚军，蔡文莱，王富盛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44