一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法
2023-05-27 10:17:01
一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法，屬於電解液電導率控制領域。本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，包括潛水泵、絕緣管、電磁閥、電導率傳感器、電導率控制器、冷卻裝置和加熱裝置，所述的潛水泵通過絕緣管與電磁閥相連通，所述的電磁閥與電導率傳感器相連通，所述的電導率控制器分別與潛水泵、電磁閥、電導率傳感器、冷卻裝置和加熱裝置相連，所述的冷卻裝置用於為電解液降溫，加熱裝置用於為電解液升溫。本發明還公開了一種電解加工中電解液的電導率在線控制方法。本發明通過在線控制電解液的電導率控制電解加工的間隙，從而提高電解加工的精度。
【專利說明】—種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電導率的控制裝置及方法，更具體地說，涉及一種用於非傳統加工領域的電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法。
【背景技術】
[0002]目前機械製造所使用的加工可分為傳統機械加工和非傳統加工。
[0003]傳統機械加工是靠刀具材料比工件材料硬，利用機械能把工件上多餘的材料切除的，一般情況下是可行的。但是，當工件材料愈來愈硬、加工表面愈來愈複雜的情況下，傳統機械加工則會限制生產率和影響加工質量，有時甚至無法加工；如果工件的壁厚愈來愈小(壁厚小於0.5毫米)，由於傳統的機械加工存在機械力的作用，很容易損壞被加工工件，難以完成加工任務。
[0004]非傳統加工即特種加工，實現用軟的工具加工硬的工件，主要是採用電、化學、光、聲和熱等能量來進行加工，而且加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機械切削力。在特種加工方法中，電火花加工精度高，但加工效率低；電解加工的效率高，但加工精度差，造成電解加工精度差的主要原因之一是加工過程中電解液電導率的不穩定。
【發明內容】
[0005]1.發明要解決的技術問題
[0006]本發明的目的在於克服現有的電解加工精度差，加工精度難以控制的不足，提供一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法，採用本發明提供的技術方案，通過在線控制電解液的電導率控制電解加工的間隙，從而提高電解加工的精度。
[0007]2.技術方案
[0008]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0009]本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，包括潛水泵、絕緣管、電磁閥、電導率傳感器、電導率控制器、冷卻裝置和加熱裝置，所述的潛水泵通過絕緣管與電磁閥相連通，所述的電磁閥與電導率傳感器相連通，所述的電導率控制器分別與潛水泵、電磁閥、電導率傳感器、冷卻裝置和加熱裝置相連，所述的冷卻裝置用於為電解液降溫，加熱裝置用於為電解液升溫。
[0010]更進一步地，所述的電導率傳感器包括傳感器本體、左極板、右極板和溢流管，所述的左極板和右極板分別設置於傳感器本體的左右兩側，所述的傳感器本體的上端連接溢流管，下端連接電磁閥，所述的左極板和右極板分別接入電導率傳感器的電橋電路。
[0011]更進一步地，所述的電橋電路由三個等值的標準電阻和電導率傳感器依次串聯而成，且依次形成A、B、C和D四個節點，其中，A節點與C節點為一對對角節點，且A節點和C節點接交流電源節點與D節點為一對對角節點，且B節點和D節點接電導率控制器。
[0012]更進一步地，所述的電導率傳感器的傳感器本體由聚丙烯塑料製成，左極板和右極板均由鈦合金製成。[0013]更進一步地，所述的冷卻裝置為BRS-05BSB型風冷式冷水機。
[0014]更進一步地，所述的加熱裝置為電加熱器，其功率為5kW，表面功率為1.5kff/cm2,所述的電加熱器上配有過熱保護器或PTioo感溫探頭，所述的電加熱器的加熱管內芯材質為SUS316不鏽鋼，外套材質為PTFE。
[0015]更進一步地，所述的潛水泵(2)採用RS-468B潛水泵，其功率為40W，流量為2400L/h,揚程為1.6mο
[0016]本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制方法，其步驟為:
[0017](I)將上述的電導率在線控制裝置安裝於電解加工的電解液系統中；
[0018](2)電導率控制器控制潛水泵處於工作狀態、電磁閥處於常通狀態，使電解池中的電解液經過絕緣管流進電導率傳感器中，並通過電導率傳感器的溢流管流回電解池中；
[0019](3)電導率控制器控制電磁閥自動關閉，同時控制潛水泵停止工作，此時電導率傳感器中的電解液絕緣，電導率傳感器的左極板和右極板之間產生一定的電阻；
[0020](4)當電解液的溫度等於電解加工的最佳溫度時，上述電阻阻值等於標準電阻阻值，電導率傳感器的電橋電路B節點和D節點之間的輸出電壓Ubd=O ；當電導率控制器檢測到Ubd Φ O時，電導率控制器控制冷卻裝置或加熱裝置對電解液進行降溫或升溫，使電解液的溫度始終等於電解加工的最佳溫度，控制電解液的電導率恆定。
[0021]更進一步地，步驟(I)中所述的安裝具體為:將加熱裝置安裝於電解池的底部，將冷卻裝置安裝於電解池的一側，將潛水泵設置於電解池的電解液中。
[0022]3.有益效果
[0023]採用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0024](I)本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法，解決了電解加工中帶電電解液電導率的在線控制問題，從而精確地控制電解加工單位時間內的蝕除量，提高了電解加工的精度；
[0025](2)本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其潛水泵通過絕緣管與電磁閥相連通，電磁閥與電導率傳感器相連通，電導率控制器分別與潛水泵、電磁閥、電導率傳感器、冷卻裝置和加熱裝置相連，冷卻裝置用於為電解液降溫，加熱裝置用於為電解液升溫，通過簡單的結構，確保電導率傳感器內電解液的狀態與電解池加工區域的電解液的狀態相同，實現加工區域的電解液的電導率實時在線檢測和控制；
[0026](3)本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其電導率傳感器包括傳感器本體、左極板、右極板和溢流管，左極板和右極板分別設置於傳感器本體的左右兩側，傳感器本體的上端連接溢流管，下端連接電磁閥，左極板和右極板分別接入電導率傳感器的電橋電路，通過測量左極板和右極板之間通過的電流即可得出電解液的導電率，利用電橋電路的輸出電壓值判斷導電率的變化，從而對電導率進行實時控制；
[0027](4)本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其加熱裝置為電加熱器，其功率為5kW，表面功率為1.5kff/cm2,電加熱器上配有過熱保護器或PT100感溫探頭，確保產品的使用壽命及設備安全；電加熱器的加熱管內芯材質為SUS316不鏽鋼，外套材質為PTFE，耐腐蝕性強，適用於各類腐蝕性液體的加熱；
[0028](5)本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制方法，當電解液的溫度等於電解加工的最佳溫度時，上述電阻阻值等於標準電阻阻值，電導率傳感器的電橋電路B節點和D節點之間的輸出電壓Ubd=O ;當電導率控制器檢測到Ubd古O時，電導率控制器控制冷卻裝置或加熱裝置對電解液進行降溫或升溫，使電解液的溫度始終等於電解加工的最佳溫度，控制電解液的電導率恆定，從而提高電解加工的精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置結構示意圖；
[0030]圖2為本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置的電路原理圖。[0031 ] 不意圖中的標號說明:
[0032]1、電解池；2、潛水泵；3、絕緣管；4、電磁閥；5、電導率傳感器；6、電導率控制器；
7、冷水機；8、電加熱器；5-1、右極板；5-2、左極板；5-3、傳感器本體；5_4、溢流管。
【具體實施方式】
[0033]為進一步了解本發明的內容，現給出本發明的原理。
[0034]眾所周知，電解加工是一種間隙加工，電解加工的間隙穩定決定了電解加工的精度。在加工電壓和被加工材料一定的情況下，電解加工的間隙大小與材料的蝕除速度成反t匕，與電解液的電導率成正比，因此，控制電解加工中電解液的電導率就可以控制電解加工的間隙。
[0035]根據法拉第電解定律，電解時電極上溶解物質的量與電解電流大小和時間成正t匕。在單位時間內，控制電解電流的大小就等於控制了電解加工的蝕除量，即控制了電解加工的精度。由於電解電流、電壓和電解液的電導率成正比，一般電解加工是恆電壓加工，因此，只要控制了電解加工中電解液的導電率，就控制了電解加工的精度。在電解液配方和濃度不變的情況下，電解液的電導率變化與電解液的溫度變化有關。因此，調節電解液的溫度就可以控制電解液的電導率恆定。
[0036]基於上述原理，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
[0037]實施例
[0038]結合圖1和圖2，本實施例的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，包括潛水泵2、絕緣管3、電磁閥4、電導率傳感器5、電導率控制器6、冷卻裝置7和加熱裝置8。潛水泵2通過絕緣管3與電磁閥4相連通，潛水泵2位於電解池I中電解液的液面以下，用於將電解池I中的電解液輸送至電導率傳感器5中；電磁閥4與電導率傳感器5相連通，用於控制絕緣管3管路的通斷，限制電導率傳感器5內的電解液回流；電導率控制器6分別與潛水泵2、電磁閥4、電導率傳感器5、冷卻裝置7和加熱裝置8相連，冷卻裝置7用於為電解液降溫，加熱裝置8用於為電解液升溫，電導率控制器6接收來自電導率傳感器5的電信號，並控制潛水泵2、電磁閥4、冷卻裝置7和加熱裝置8執行相應的動作。在電解加工中，電導率控制器6控制潛水泵2處於工作狀態，電磁閥4處於常通工作狀態，電解池I中的電解液經過絕緣管3流進電導率傳感器5 ;測試電解液電導率時，電磁閥4接受來自電導率控制器6的電控信號後自動關閉，同時電導率控制器6控制潛水泵2停止工作，使電導率傳感器5內的電解液絕緣，通過簡單的結構，確保電導率傳感器5內電解液的狀態與電解池I加工區域的電解液的狀態相同，實現加工區域的電解液的電導率實時在線檢測和控制。
[0039]本實施例中的電導率傳感器5包括傳感器本體5-3、左極板5-2、右極板5_1和溢流管5-4，左極板5-2和右極板5-1分別設置於傳感器本體5-3的左右兩側，傳感器本體5_3的上端連接溢流管5-4，下端連接電磁閥4，左極板5-2和右極板5-1分別接入電導率傳感器5的電橋電路，通過測量左極板5-2和右極板5-1之間通過的電流即可得出電解液的導電率，利用電橋電路的輸出電壓值判斷導電率的變化，從而對電導率進行實時控制。本實施例中的傳感器本體5-3由聚丙烯塑料製成，左極板5-2和右極板5-1均由鈦合金製成，在20°C時，對所選用的電解液進行測試，採用IOOHz的交流供橋電壓測得電導率傳感器5的電阻值為35.329 Ω。本實施例中的電橋電路由三個等值的標準電阻和電導率傳感器5依次串聯而成，且依次形成A、B、C和D四個節點，其中，A節點與C節點為一對對角節點，且A節點和C節點接交流電源；B節點與D節點為一對對角節點，且B節點和D節點接電導率控制器
6。上述標準電阻的阻值等於最佳電解加工溫度(在本實施例中，該最佳溫度為20°C)下的電導率傳感器5的電阻值，即標準電阻的阻值為35.329 Ω。當電導率控制器6檢測到電橋電路B節點和D節點之間的輸出電壓Ubd=O時，即說明此時的電解加工溫度最佳。
[0040]本實施例中的冷卻裝置7為BRS-05BSB型風冷式冷水機，保養維修經濟、簡單，適用於大部分小系統上；加熱裝置8為電加熱器，其功率為5kW，表面功率為1.5kff/cm2,電加熱器上配有過熱保護器或PT100感溫探頭，確保產品的使用壽命及設備安全；電加熱器的加熱管內芯材質為SUS316不鏽鋼，外套材質為PTFE (學名:聚四氟乙烯，別名:鐵氟龍)，耐腐蝕性強，適用於各類腐蝕性液體的加熱；潛水泵2採用RS-468B潛水泵，其功率為40W，流量為2400L/h，揚程為1.6m，性能優異、價格便宜。
[0041]本實施例的一種電解加工中電解液的電導率在線控制方法，其步驟為:
[0042](I)將上述的電導率在線控制裝置安裝於電解加工的電解液系統中，具體為:將加熱裝置8安裝於電解池I的底部，將冷卻裝置7安裝於電解池I的一側，將潛水泵2設置於電解池I的電解液中；
[0043](2)電解加工時，電導率控制器6控制潛水泵2處於工作狀態、電磁閥4處於常通狀態，使電解池I中的電解液經過絕緣管3流進電導率傳感器5中，並通過電導率傳感器5的溢流管5-4流回電解池I中，確保電導率傳感器5內電解液的狀態與電解池I加工區域的電解液的狀態相同；
[0044](3)測試電解液電導率時，電導率控制器6控制電磁閥4自動關閉，同時控制潛水泵2停止工作，此時電導率傳感器5中的電解液絕緣，電導率傳感器5的左極板5-2和右極板5-1之間產生一定的電阻；
[0045](4)當電解液的溫度等於電解加工的最佳溫度(20°C)時，上述電阻阻值等於標準電阻阻值，電導率傳感器5的電橋電路B節點和D節點之間的輸出電壓Ubd=O ;當電導率控制器6檢測到Ubd Φ O時，電導率控制器6控制冷卻裝置7或加熱裝置8對電解液進行降溫或升溫，使電解液的溫度始終等於電解加工的最佳溫度，控制電解液的電導率恆定，參見圖2所示的電路原理圖，具體為:當電導率傳感器5的電阻值小於標準電阻的電阻值，電導率偏高，此時，電導率控制器6控制冷卻裝置7對電解液進行降溫，使電解液的電導率下降；當電導率傳感器5的電阻值大於標準電阻的電阻值，電導率偏低，此時，電導率控制器6控制加熱裝置8對電解液進行升溫，使電解液的電導率上升，從而對電解液的電導率進行實時恆定控制，提高了電解加工的精度。
[0046]本發明的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置及方法，解決了電解加工中帶電電解液電導率的在線控制問題，從而精確地控制電解加工單位時間內的蝕除量，提高了電解加工的精度。
[0047]以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:包括潛水泵(2)、絕緣管(3)、電磁閥(4)、電導率傳感器(5)、電導率控制器(6)、冷卻裝置(7)和加熱裝置(8)，所述的潛水泵(2)通過絕緣管(3)與電磁閥(4)相連通，所述的電磁閥(4)與電導率傳感器(5)相連通，所述的電導率控制器(6)分別與潛水泵(2)、電磁閥(4)、電導率傳感器(5)、冷卻裝置(7)和加熱裝置(8)相連，所述的冷卻裝置(7)用於為電解液降溫，加熱裝置(8)用於為電解液升溫。
2.根據權利要求1所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:所述的電導率傳感器(5)包括傳感器本體(5-3)、左極板(5-2)、右極板(5-1)和溢流管(5-4)，所述的左極板(5-2)和右極板(5-1)分別設置於傳感器本體(5-3)的左右兩側，所述的傳感器本體(5-3)的上端連接溢流管(5-4)，下端連接電磁閥(4)，所述的左極板(5-2)和右極板(5-1)分別接入電導率傳感器(5)的電橋電路。
3.根據權利要求2所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:所述的電橋電路由三個等值的標準電阻和電導率傳感器(5)依次串聯而成，且依次形成A、B、C和D四個節點，其中，A節點與C節點為一對對角節點，且A節點和C節點接交流電源節點與D節點為一對對角節點，且B節點和D節點接電導率控制器(6)。
4.根據權利要求2所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:所述的電導率傳感器(5)的傳感器本體(5-3)由聚丙烯塑料製成，左極板(5-2)和右極板(5-1)均由鈦合金製成。
5.根據權利要求1所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:所述的冷卻裝置(7)為BRS-05BSB型風冷式冷水機。
6.根據權利要求1所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:所述的加熱裝置(8)為電加熱器，其功率為5kW，表面功率為1.5kW/cm2，所述的電加熱器上配有過熱保護器或PTlOO感溫探頭，所述的電加熱器的加熱管內芯材質為SUS316不鏽鋼，外套材質為PTFE。
7.根據權利要求1所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制裝置，其特徵在於:所述的潛水泵(2)採用RS-468B潛水泵，其功率為40W，流量為2400L/h，揚程為1.6m。
8.一種電解加工中電解液的電導率在線控制方法，其步驟為: (1)將權利要求1至7任意一項所述的電導率在線控制裝置安裝於電解加工的電解液系統中； (2)電導率控制器(6)控制潛水泵(2)處於工作狀態、電磁閥(4)處於常通狀態，使電解池(I)中的電解液經過絕緣管(3)流進電導率傳感器(5)中，並通過電導率傳感器(5)的溢流管(5-4)流回電解池(1)中； (3)電導率控制器(6) 控制電磁閥(4)自動關閉，同時控制潛水泵(2)停止工作，此時電導率傳感器(5)中的電解液絕緣，電導率傳感器(5)的左極板(5-2)和右極板(5-1)之間產生一定的電阻； (4)當電解液的溫度等於電解加工的最佳溫度時，上述電阻阻值等於標準電阻阻值，電導率傳感器(5)的電橋電路B節點和D節點之間的輸出電壓Ubd=O ;當電導率控制器(6)檢測到Ubd≠ O時，電導率控制器(6)控制冷卻裝置(7)或加熱裝置(8)對電解液進行降溫或升溫，使電解液的溫度始終等於電解加工的最佳溫度，控制電解液的電導率恆定。
9.根據權利要求8所述的一種電解加工中電解液的電導率在線控制方法，其特徵在於:步驟(1)中所述的安裝具體為:將加熱裝置(8)安裝於電解池(I)的底部，將冷卻裝置7 )安裝於電解池(I)的一側，將潛水泵(2 )設置於電解池(I)的電解液中。
【文檔編號】B23H3/02GK103658884SQ201310751421
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】幹為民, 房汝建, 張曉雲, 黃亮, 楊景景, 徐波, 褚輝生 申請人:常州工學院