一種管電極電解加工過程穩定性提高方法
2023-06-14 14:31:41 1
專利名稱：一種管電極電解加工過程穩定性提高方法
技術領域：
本發明的一種管電極電解加工過程穩定性提高方法，屬於電解加工技術領域。
背景技術：
隨著高性能航空發動機不斷向高推重比、低油耗方向發展，航空發動機關鍵零部件出現大量小孔結構，特別是深小孔、呈多向不同角度分布的斜小孔和異型孔。這些孔孔徑小(O. 3-2 mm)、數量大(IO4 IO5)、角度多變(10。-80。)、孔形結構複雜；零件多是高溫合金、鈦合金等難加工材料制薄壁件。傳統機械鑽孔工藝難以完成此類加工；雷射加工產生重熔層，不能滿足航空發動機對孔壁冶金要求；電火花加工效率較雷射加工低，且同樣存在重熔層；電解加工具有不受工件材料力學、機械性能限制，無重熔層，加工質量好等特點，非常適合此類結構的加工。管電極電解加工技術是通用電器公司飛機發動機事業部為解決航空發動機上超合金材料的小孔加工難題提出的一種電解打孔技術。管電極電解加工時，電解液從中空金屬管(圓管或異型管)中高速流出，充滿整個加工間隙，陽極工件在電化學反應作用下溶解並逐漸形成與金屬管陰極截面一致的孔型，同時電解液將反應產物、焦耳熱帶出加工區。該工藝可擴展實現群小孔、斜小孔陣列的加工，大大提高效率。因此，該項技術已經成為國內外航空製造界最為關注的孔電解加工技術，許多大學和研究機構對此開展了大量研究。目前，該項技術研究的重點在於提高加工過程的穩定性。影響加工過程穩定性的主要因素包括兩方面中性鹽溶液加工時電解產物的排出和孔穿通時加工區流場的突變。 在提高中性鹽溶液加工時電解產物的排出速度方面國際電解加工技術權威、美國內布拉斯加大學Rajurkar K. P.教授提出採用脈衝電源代替直流電源進行管電極電解加工，間隙中的電解產物可以在脈衝間歇時間內得以充分排除，有利於加工的穩定進行；南京航空航天大學朱荻教授等提出採用管電極平動方式進行電解加工，電極平動能夠改善間隙流場、 電場分布，為電解產物的排除創造了有利通道，改善電解產物對加工穩定性的影響；波蘭理工大學Kozak J.教授提出電極低頻振動電解加工，工具電極的振動改變了加工間隙內的流場狀態，電解液的更新速率加快，有利於電解產物的排出，獲得穩定的加工過程。但針對孔穿通時加工區流場突變引起的加工穩定性變差問題的研究極少。實際加工中(工件表面多為曲面)，管電極電解加工出的孔底部經常會先後穿通。孔部分穿通時，加工區流場發生突變，大部分電解液從先穿通的孔底部流出，極少部分從側壁間隙、孔入口流出，造成未穿通區域電解液缺失，管電極繼續進給，將與該區域的工件直接碰上，造成短路； 同時，加工區流場的突變會引起電極的振動，誘發短路等異常加工狀況。目前普遍採用的方法是在工件上孔出口位置墊一層金屬犧牲層，該方法成本高，工件與犧牲層貼合難以緊密， 不適宜在加工曲面零件時使用。
發明內容
本發明旨在改善管電極電解加工孔穿通時的加工穩定性，提出一種成本低、通用性強、實現方便的管電極電解加工過程穩定性提高方法。一種管電極電解加工過程穩定性提高方法，其特徵在於
(1)將密封粘接材料張貼於零件預定加工孔的出口位置，並將工件固定於工裝夾具
上；
(2)管電極電解加工；
(3)加工完畢後，分離零件表面泡棉雙面膠，清洗加工零件。所述密封粘接材料為軟材質泡棉雙面膠、橡塑海綿膠帶等。本發明具有以下優點
I、採用該方法在管電極電解加工加工區出口位置張貼密封粘接材料，使得孔穿通時工件上未溶解而脫落的小凸起，鑽進密封粘接材料，加工穩定性得到了提高。傳統的方法是在工件背面墊一塊金屬犧牲層，金屬犧牲層與工件僅接觸而無任何聯接，如圖I所示。孔穿通時，工件上正對側壁絕緣的管電極內孔未溶解的小突起將脫落， 進入狹小的加工間隙。電解液的高速流動，使得小突起在管電極與工件之間來回晃動。當小突起與管電極、工件同時接觸，管電極與陽極工件將導通，產生打火、管電極的燒傷，直至其被衝出加工區。採用該發明後，脫落的小突起5在電解液的高速高壓衝擊下鑽入軟泡棉雙面膠2 內部，不會在加工間隙內來回晃動，從而避免打火等破壞加工穩定性的現象發生。同時，使用本發明的過程穩定性提高方法，較之於原有的墊金屬犧牲層方法，成本大大降低；對於金屬犧牲層無法使用的場合，本發明的過程穩定性提高方法仍適用，通用性顯著提高。2、採用該方法在管電極電解加工零件加工區出口位置張貼密封粘接材料，使得孔部分穿通時電解液仍然沿管電極側壁間隙向外流出，對加工區電解液起密封防漏作用。管電極電解加工孔部分穿通時，加工區流場發生突變，大部分電解液從先穿通的孔底部流出，極少部分從側壁間隙、孔入口流出，造成未穿通區域電解液缺失。管電極繼續進給，將與該區域的工件直接碰上，造成短路；同時，加工區流場的突變會引起電極的振動， 誘發短路等異常狀況。此外，先穿通區域由於電解液、電場集中，孔側壁會發生過切。採用該發明的過程穩定性提高方法在管電極電解加工零件加工區出口位置張貼密封粘接材料， 使得孔部分穿通時電解液仍然沿管電極側壁間隙向外流出，流場保持穩定，保證加工正常進行。
圖I墊加金屬犧牲層管電極電解加工孔穿通狀態示意圖2是平板類零件密封示意圖3是迴轉體類零件密封示意圖中標號名稱1、工件，2、密封粘接材料，3、金屬犧牲層，4、側壁絕緣的管電極，5、未溶解的小突起。
具體實施例方式圖I中，墊加金屬犧牲層進行管電極電解加工。孔穿通時，加工零件I上正對管電極4內孔未溶解的小突起5將脫落，進入狹小的加工間隙。電解液的高速流動，使得小突起5在管電極4與工件I之間來回晃動。圖2中，將密封粘接材料張貼於平板類零件預定加工孔的出口位置。圖3中，將密封粘接材料張貼於迴轉體類零件預定加工孔的出口位置。結合圖2、3，說明本發明的實施過程
(1)將密封粘接材料張貼於工件預定加工孔的出口位置，並將工件固定於工裝夾具
上；
(2)管電極電解加工；
(3)加工完畢後，分離零件表面密封粘接材料，清洗工件。
權利要求
1.一種管電極電解加工過程穩定性提高方法，其特徵在於包括以下過程(1)、將密封粘接材料張貼於工件預定加工孔的出口位置，並將工件固定於工裝夾具上;(2)、管電極電解加工；(3)、加工完畢後，分離零件表面密封粘接材料，清洗工件。
2.根據權利要求I所述的一種管電極電解加工過程穩定性提高方法，其特徵是，所述密封粘接材料為軟材質泡棉雙面膠，或橡塑海綿膠帶。
全文摘要
本發明涉及一種管電極電解加工過程穩定性提高方法，屬於電解加工技術領域。該方法包括以下步驟將密封粘接材料張貼於工件預定加工孔的出口位置，並將工件固定於工裝夾具上；管電極電解加工；加工完畢後，分離零件表面密封粘接材料，清洗加工零件。本發明的方法對提高管電極電解加工孔穿通時的加工穩定性有重要意義。
文檔編號B23H3/00GK102601470SQ20121007463
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者房曉龍, 曲寧松, 朱荻 申請人:南京航空航天大學