本發明涉及金屬管道內壁拋光，具體涉及金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系及拋光方法。

背景技術：

1、在制藥、食品設備等領域中，對于所使用的金屬管道的潔凈度要求較高。因此，在金屬管道加工完成后，需要對其內壁進行拋光處理，以降低物料與金屬管道之間的摩擦力，減少運輸過程中物料在金屬管道內的堆積，進而防止金屬管道堵塞。

2、傳統的金屬管道內壁拋光采用拋光頭打磨的方式：首先，在拋光頭外纏繞上拋光砂布，并將拋光頭壓入金屬管道內，然后，由工作人員轉動拋光頭上連接的驅動軸，帶動拋光頭旋轉，對管道內壁進行拋光。但是，采用這種方式進行拋光時，存在很多的不確定因素，難以實現高效的拋光。例如，拋光頭上纏繞的砂布與管道內徑的尺寸配合，以及砂布與管道內壁的接觸狀態，通常取決于操作人員的經驗；一旦拋光砂布的纏繞方式出現問題，或者砂布與管道內壁的接觸壓力過大，很容易導致拋光頭卡死在管道內；特別是在管道存在拐角時，拋光頭很難對管道曲率變化較大的拐彎處進行拋光，拋光質量無法保證。此外，采用增材制造技術打造的復雜金屬管道的內部更需要進行拋光，但是這種金屬管道造型較為復雜，傳統的拋光技術難以實現較好的拋光質量和拋光效率。

技術實現思路

1、本發明提供了一種金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，用于克服現有技術中存在的上述問題。本發明的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系包括配合使用的離子交換樹脂和柔性電極，其中，柔性電極上設置有柔性毛刷，可以對金屬管道的內壁進行機械拋光；拋光時，柔性電極插入金屬管道內，離子交換樹脂填充于管道空間內，接入電源后即可讓柔性電極、離子交換樹脂和金屬管道之間形成通路，并在金屬管道內壁的凸起處優先發生電化學反應，產生更容易去除的電化學鈍化物；然后再通過旋轉或移動柔性電極，將產生的電化學鈍化物去除，即可實現對金屬管道內壁的拋光，拋光效率高；此外，電極和毛刷具有柔性，可以適應不同彎曲程度的金屬管道，既能保證金屬管道內部各處電化學反應的一致性，又能對金屬管道內部任意點材料進行機械去除，保證了管道內拋光質量的一致性，拋光質量好。對應的，本申請還提供了一種金屬管道內壁電化學機械復合拋光方法。

2、對于拋光體系而言，本申請的技術方案為：

3、金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，包括配合使用的離子交換樹脂和柔性電極；所述柔性電極包括拋光主軸，以及設于拋光主軸兩端的外接電源部和手持部；所述拋光主軸上間隔設有多個柔性毛刷桿；所述柔性毛刷桿的一端與拋光主軸固定連接，另一端設有柔性毛刷；所述手持部上設有絕緣材料；使用時，拋光主軸位于金屬管道的內部，柔性毛刷與金屬管道的內壁相接觸，離子交換樹脂填充于柔性電極與金屬管道的內壁之間。

4、與現有技術相比，本申請的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系包括配合使用的離子交換樹脂和柔性電極，其中，柔性電極上設置有柔性毛刷，可以對金屬管道的內壁進行機械拋光；拋光時，柔性電極插入金屬管道內，離子交換樹脂填充于管道空間內，接入電源后即可讓柔性電極、離子交換樹脂和金屬管道之間形成通路，此時會在金屬管道內壁上的凸起處優先發生電化學反應，產生更容易去除的電化學鈍化物，然后再通過旋轉或移動柔性電極，使柔性毛刷和離子交換樹脂與金屬管道之間產生相對運動，將產生的電化學鈍化物去除，即可實現對金屬管道內壁的拋光，拋光效率高；而且，電極和毛刷具有柔性，可以適應不同彎曲程度的金屬管道，既能保證金屬管道內部各處電化學反應的一致性，又能對金屬管道內部任意點材料進行機械去除，保證了管道內拋光質量的一致性，拋光質量好；此外，相對于拋光頭而言，柔性毛刷的結構小巧，更適應于不同構造的金屬管道的內壁，拋光更方便，使用壽命更久，生產成本低。

5、作為優化，前述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系中，柔性毛刷桿可以沿柔性電極的長度方向呈圓周分布。由此，在進行拋光時，柔性毛刷可以更全面地覆蓋金屬管道的內壁表面，進一步提高拋光效率，而且柔性毛刷在旋轉運動中可以提供均勻的拋光力，減少對特定區域的壓力集中，從而降低損壞金屬管道內壁表面的風險。

6、或者，柔性毛刷桿也可以沿柔性電極的長度方向呈螺旋狀分布。螺旋狀分布使得柔性毛刷能夠緊密排列在柔性電極上，提高拋光效率；而且還能夠更好地適應不同形狀的金屬管道內壁，使用靈活性強。

7、作為優化，前述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系中，所述拋光主軸可以呈圓柱狀或方柱狀。目前，應用最多的是圓形金屬管道和方形金屬管道；因此本申請中，將拋光主軸設計成圓柱狀或方柱狀，與金屬管道的結構相對應，以便于在拋光時將柔性電極插入金屬管道內。

8、作為優化，前述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系中，所述柔性毛刷傾斜設于柔性毛刷桿上。由此，使得在柔性電極移動時，柔性毛刷可以與金屬管道的內壁更好地接觸，保證高效的拋光效率。

9、作為優化，前述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系中，所述柔性電極可以為鋼絲或者銅材質。此時，柔性電極具有較高的抗拉強度和韌性，能夠承受反復的彎曲和摩擦而不易損壞，使用壽命較長。

10、對于拋光方法而言，本申請的技術方案為：

11、金屬管道內壁電化學機械復合拋光方法，該方法采用前述的本申請的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系對金屬管道的內壁進行拋光加工；具體包括以下步驟：s1，將柔性電極插入待拋光的金屬管道，使拋光主軸位于金屬管道的內部，且柔性毛刷與金屬管道的內壁相接觸；同時使用離子交換樹脂將柔性電極與金屬管道之間的剩余空間填滿；s2，將金屬管道的外表面連接至直流電源的正極，將柔性電極的外接電源部連接至直流電源的負極，使得金屬管道、離子交換樹脂以及柔性電極之間形成通路；此時，金屬管道內壁上的凸起處會優先發生電化學反應，產生電化學鈍化物；s3，工作人員抓住柔性電極的手持部，旋轉或前后移動柔性電極，使柔性毛刷和離子交換樹脂與金屬管道之間產生相對運動，將電化學鈍化物去除，實現對金屬管道內壁的拋光。

12、與現有技術相比，本申請的金屬管道內壁電化學機械復合拋光方法通過將具有柔性毛刷的柔性電極插入金屬管道內部，并在金屬管道剩余空間內填充離子交換樹脂，再接入電源，基于金屬固體介質的電解拋光原理，會在金屬管道的內壁凸起處優先產生更容易去除的電化學鈍化物，最后再通過旋轉或移動柔性電極，將電化學鈍化物去除，實現對金屬管道內壁的拋光；該方法將電化學和機械拋光兩項技術進行結合，提高了拋光效率，而且電極和毛刷具有柔性，對金屬管道拐彎處的拋光更具有適應性，能夠減少拋光時工件表面的機械損傷，保證管道內拋光質量的一致性，可以適用于復雜結構工件的拋光。

13、作為優化，前述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光方法中，所述拋光主軸呈圓柱狀或方柱狀；拋光前，根據待拋光的金屬管道的形狀，選擇對應結構的柔性電極。

技術特征：

1.金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：包括配合使用的離子交換樹脂（1）和柔性電極（2）；所述柔性電極（2）包括拋光主軸（21），以及設于拋光主軸（21）兩端的外接電源部（22）和手持部（23）；所述拋光主軸（21）上間隔設有多個柔性毛刷桿（24）；所述柔性毛刷桿（24）的一端與拋光主軸（21）固定連接，另一端設有柔性毛刷（25）；所述手持部（23）上設有絕緣材料；使用時，拋光主軸（21）位于金屬管道（3）的內部，柔性毛刷（25）與金屬管道（3）的內壁相接觸，離子交換樹脂（1）填充于柔性電極（2）與金屬管道（3）的內壁之間。

2.根據權利要求1所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：所述柔性毛刷桿（24）沿柔性電極（2）的長度方向呈圓周分布。

3.根據權利要求1所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：所述柔性毛刷桿（24）沿柔性電極（2）的長度方向呈螺旋狀分布。

4.根據權利要求2或3所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：所述拋光主軸（21）呈圓柱狀。

5.根據權利要求2或3所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：所述拋光主軸（21）呈方柱狀。

6.根據權利要求1所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：所述柔性毛刷（25）傾斜設于柔性毛刷桿（24）上。

7.根據權利要求6所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系，其特征在于：所述柔性電極（2）為鋼絲或者銅材質。

8.金屬管道內壁電化學機械復合拋光方法，其特征在于：該方法采用權利要求1所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系對金屬管道的內壁進行拋光加工；具體包括以下步驟：

9.根據權利要求8所述的金屬管道內壁電化學機械復合拋光方法，其特征在于：所述拋光主軸（21）呈圓柱狀或方柱狀；拋光前，根據待拋光的金屬管道（3）的形狀，選擇對應結構的柔性電極（2）。

技術總結
本發明公開了金屬管道內壁電化學機械復合拋光體系及拋光方法；所述拋光體系包括配合使用的離子交換樹脂和柔性電極，柔性電極上設有柔性毛刷；拋光時，將柔性電極插入金屬管道內，離子交換樹脂填充于管道空間內，接著接入電源，讓柔性電極、離子交換樹脂和金屬管道之間形成通路，此時，金屬管道內壁上的凸起處會優先發生電化學反應，產生更容易去除的電化學鈍化物，然后，通過移動或者旋轉柔性電極，使離子交換樹脂和柔性毛刷與金屬管道之間產生相對運動，將電化學鈍化物去除，最終實現對金屬管道內壁的拋光，拋光效率高；而且電極和毛刷具有柔性，可以適應不同彎曲程度的金屬管道，保證金屬管道內部各處電化學反應的一致性，拋光質量好。

技術研發人員：馮銘,周宏明,倪俊杰
受保護的技術使用者：溫州大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28