一種消除管電極電解加工間隙內(nèi)流場渦流的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管電極電解加工的技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種消除管電極電解加工間隙內(nèi)流場渦流的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]管電極電解加工是一種以中空金屬管作為工具陰極對工件陽極進(jìn)行電化學(xué)蝕除的加工工藝，常用于電解打孔，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在航空制造領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代航空工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，航空發(fā)動機渦輪前溫度不斷提高，發(fā)動機熱端部件(如高壓渦輪工作葉片、導(dǎo)向葉片，燃燒室等)都廣泛采用了氣膜冷卻技術(shù)，每片葉片有數(shù)十至數(shù)百個氣膜冷卻孔，燃燒室有數(shù)萬個這樣的氣膜冷卻孔。這些零部件也多采用高強度鋼、鈦合金、鎳基合金等高強度高硬度材料，而且這些氣膜冷卻孔的孔徑一般在0.25-1.25mm之間，空間角度復(fù)雜，用傳統(tǒng)的機械方法已無法加工這些氣膜冷卻孔，因此，在高強度高硬度航空發(fā)動機材料上，怎樣高效率高質(zhì)量地加工冷卻孔已成為目前航空制造業(yè)必須解決的問題之一。如果使用常規(guī)加工手段，如電火花、激光加工等，存在熱效應(yīng)問題，而采用管電極電解加工方法則可以忽略工件硬度，又沒有工具損耗，加工后不存在熱再鑄層、熱影響區(qū)及殘余應(yīng)力，另外，通過一次性群孔加工成型，可在保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，顯著降低制造成本，提高電解加工效率，該方法非常適宜加工對熱再鑄層和微裂紋非常敏感的發(fā)動機熱端部件，如發(fā)動機高壓渦輪葉片。但孔結(jié)構(gòu)的管電極電解加工尚存在一些問題限制了它的發(fā)展與應(yīng)用，加工過程穩(wěn)定性較差就是其中之一，主要表現(xiàn)為短路燒傷、火花放電等。提高加工過程穩(wěn)定性，一直是電解加工研究人員致力于解決的重要問題。加工過程的穩(wěn)定性惡化受到多種因素的影響，其中最主要的因素就是加工間隙過小，易產(chǎn)生渦流區(qū)。而渦流區(qū)內(nèi)電解液難以及時更新，易形成“死水區(qū)”，不能及時帶走加工間隙內(nèi)的電解產(chǎn)物，使加工環(huán)境惡化，容易發(fā)生短路現(xiàn)象，引起工件及電極表面燒傷；此外，渦流的存在還破壞了加工間隙內(nèi)電解液壓力的平衡，引起管電極振動，同樣增大了短路發(fā)生的幾率，降低了加工過程穩(wěn)定性，影響加工精度。
[0003]因此，尋找一種有效的加工方法消除管電極電解加工間隙內(nèi)的渦流，從而提高管電極電解加工的加工穩(wěn)定性，是目前管電極電解加工領(lǐng)域的關(guān)鍵核心問題之一，也是航空制造領(lǐng)域管電極電解加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，設(shè)計一種消除管電極電解加工間隙內(nèi)流場渦流的方法，該方法利用經(jīng)側(cè)面打孔處理的管電極進(jìn)行電解加工，能夠有效消除加工區(qū)域的渦流區(qū)，提高電解加工的過程穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明提供的一種消除管電極電解加工間隙內(nèi)流場渦流的方法，包括以下步驟:
(一)采用激光打孔工藝對管電極側(cè)面進(jìn)行打孔處理，打孔區(qū)域為管電極自加工端面向上5mm內(nèi)的區(qū)域，打孔角度為相對加工水平面向下30° -60°，打孔直徑為50-200 μ m，打孔數(shù)量視管電極直徑而定，管電極側(cè)面均布打孔；打孔結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 ; (二)將打孔處理后的管電極做相應(yīng)絕緣處理；
(三)將管電極安裝在電解加工機床的夾緊密封裝置上，并連接加工電源的負(fù)極，將工件材料固定在電解液槽中的工件夾具上并連接電源正極，開啟電解液循環(huán)栗和加工電源進(jìn)行電解加工，加工時如圖2所示，電解液在管電極中向下流動，從管電極下端出口向外噴出，管電極出口噴出的電解液束流沖擊電解加工區(qū)域，部分電解液從管電極側(cè)面孔噴出，側(cè)面孔噴出的電解液束流與管電極下端出口噴出的電解液束流發(fā)生撞擊，在側(cè)面孔噴出的電解液撞擊及擾動作用下消除加工區(qū)域電解液的渦流區(qū)，電解產(chǎn)物在電解液的循環(huán)流動中被及時排出加工區(qū)域，同時，在電解液撞擊時反作用力的作用下，減小管電極由電解液流動引起振動的振幅。在此過程中，管電極側(cè)面孔直徑小，側(cè)面孔流出的電解液束流流速低、流量小，不會影響管電極出口電解液束流的流速，也不會阻礙加工區(qū)域電解液的循環(huán)流動，從而在消除加工區(qū)域渦流區(qū)的前提下，順利通過電解液的循環(huán)將電解加工產(chǎn)物排出加工區(qū)域。通過消除渦流區(qū)排出電解加工產(chǎn)物和減小管電極振幅，可有效地降低加工過程短路的發(fā)生，提高管電極電解加工的工藝穩(wěn)定性。
[0006]優(yōu)選地，采用激光打孔工藝對管電極側(cè)面進(jìn)行打孔處理，打孔區(qū)域為管電極自加工端面向上5mm內(nèi)的區(qū)域，打孔角度為相對加工水平面向下30° -60°，打孔直徑為50-200 μ m，打孔數(shù)量視管電極直徑而定，管電極側(cè)面均布打孔。
[0007]優(yōu)選地，采用側(cè)面孔噴出的電解液束流與管電極下端出口噴出的電解液束流發(fā)生撞擊的方式，消除加工區(qū)域電解液的渦流區(qū)，電解產(chǎn)物在電解液的循環(huán)流動中排出加工區(qū)±或，同時，在電解液撞擊時反作用力的作用下，減小管電極由電解液流動引起振動的振幅。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
在常規(guī)電解加工中，由于加工間隙較小，容易在電極管出口和工件的間隙中形成渦流區(qū)，電解加工產(chǎn)物滯留在渦流區(qū)內(nèi)導(dǎo)致短路發(fā)生，而且電解液的渦流會引起管電極振動，同樣也會造成短路，降低孔加工質(zhì)量。本方法中管電極側(cè)面孔可噴出部分電解液，與管電極下端出口流出的電解液發(fā)生撞擊，從而消除加工區(qū)域的渦流區(qū)，電解產(chǎn)物在電解液的循環(huán)流動中排出加工區(qū)域，同時，在電解液撞擊時反作用力的作用下，減小管電極由電解液流動引起振動的振幅。通過消除渦流區(qū)排出電解加工產(chǎn)物和減小管電極振幅，可有效地降低加工過程短路的發(fā)生，提高管電極電解加工的工藝穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0009]圖1是管電極電解加工裝置示意圖；
圖2是管電極電解加工加工區(qū)域原理示意圖；
圖3是管電極側(cè)面打孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示的管電極電解加工的裝置示意圖和圖2所示的管電極電解加工的加工區(qū)域原理示意圖，其包括:電解加工機床的夾緊密封裝置1，負(fù)責(zé)管電極的夾緊和電解液密封；經(jīng)側(cè)面打孔和絕緣處理