一种单晶空心叶片电火花电解复合制孔方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电火花电解复合制孔技术，涉及对电火花电解复合制孔方法的改进。
【背景技术】
[0002]随着先进发动机的快速发展，单晶空心叶片的需求越来越大。高效冷却的单晶空心叶片一般叶身需加工数百个气膜孔，图1是某型航空发动机涡轮叶片的结构示意图。图中，Ia是单晶空心叶片的上端口，Ib是单晶空心叶片的下端口，2是单晶空心叶片的气膜孔。国内外单晶空心叶片的气膜孔加工一般采用电液束流进行加工，电液束制孔技术是新一代单晶涡轮叶片关键制造技术之一，主要用于单晶高压涡轮工作叶片、单晶高压涡轮导向叶片、单晶高压涡轮外环等特殊冷却结构微孔的加工。包括叶片深小孔、孔轴线与表面夹角很小的斜孔和群孔加工，尤其是特殊位置孔及主通道之间的横向连通孔的加工。但电液束流加工的效率低下，目前很难满足工程化的批量生产。
[0003]单晶叶片制孔加工技术提出了无重熔层、无裂纹、无热影响区“三无”要求后，新技术、新工艺不断发展。国家863项目激光+电解复合制孔技术研宄正是为了提高单晶叶片的孔加工效率，满足“三无”要求而设立。首先采用电火花进行初打孔，打完孔后孔壁存在重熔层，造成100%的报废。然后采用电解的方法进行重熔层去除。在气膜孔的进口端，由于孔内壁有充足的电解液存在，重熔层去除效果良好；但是在气膜孔的出口端，孔内壁没有充足的电解液，存在重熔层无法完全去除的问题，使电火花电解复合制孔的合格率不到I %。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提出一种改进的电火花电解复合制孔方法，以便彻底消除气膜孔出口端的重熔层，提高单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率。
[0005]本发明的技术方案是:一种单晶空心叶片电火花-电解复合制孔方法，其特征在于:制孔的步骤如下:
[0006]1、灌注填充物:
[0007]1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成，填料的重量占填充物重量的25%?35%，余量为粘结剂；填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成，甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%?60%，甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目?80目；粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成，双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%?3%，余量为甲基丙烯酸甲酯；填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂，然后按比例称取填料和粘结剂，将粘结剂置于清洁的玻璃杯中，再放入填料，用不锈钢棒搅拌15min?20min即可；
[0008]1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片I的下端口 Ib用胶布封住，由上端口 Ia将配制好的填充物注入单晶空心叶片I的内腔中，静置凝固5min?1min ；
[0009]2、电火花-电解复合制孔:
[0010]将填充了上述填充物的叶片，装夹到EDCM-7A型设备中进行电火花电解复合制孔，制孔工艺参数设置如下:
[0011]电极丝:直径0.3mm;
[0012]电解液:NaN03溶液，浓度为:3g/L?5g/L ；
[0013]脉冲宽度:6档?10档；
[0014]脉冲间隔:8档?12档；
[0015]加工电流:6档?10档；
[0016]伺服进给:30%?50% ;
[0017]底部停顿时间:4s?8s ；
[0018]3、填充物的脱除:
[0019]3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中，升温至 150°C?200°C，保温 1.5h ?2h ;
[0020]3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机，清洗液为蒸馏水，升温至50°C?60°C，超声波振动频率28KHZ?40KHZ，振动清洗时间30min?40min ;然后取出用清洁的压缩空气吹干。
[0021]本发明的优点是:提出了一种改进的电火花电解复合制孔方法，彻底消除了气膜孔出口端的重熔层，提高了单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率。本发明的一个实施例，经试验证明，单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率达95%以上。
【附图说明】
[0022]图1是某型航空发动机涡轮叶片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种单晶空心叶片电火花-电解复合制孔方法，其特征在于:制孔的步骤如下:
[0024]1、灌注填充物:
[0025]1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成，填料的重量占填充物重量的25%?35%，余量为粘结剂；填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成，甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%?60%，甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目?80目；粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成，双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%?3%，余量为甲基丙烯酸甲酯；填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂，然后按比例称取填料和粘结剂，将粘结剂置于清洁的玻璃杯中，再放入填料，用不锈钢棒搅拌15min?20min即可；
[0026]1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片I的下端口 Ib用胶布封住，由上端口 Ia将配制好的填充物注入单晶空心叶片I的内腔中，静置凝固5min?1min ；
[0027]2、电火花-电解复合制孔:
[0028]将填充了上述填充物的叶片，装夹到EDCM-7A型设备中进行电火花电解复合制孔，制孔工艺参数设置如下:
[0029]电极丝:直径0.3mm ;
[0030]电解液:NaN03溶液，浓度为:3g/L?5g/L ；
[0031]脉冲宽度:6档?10档；
[0032]脉冲间隔:8档?12档；
[0033]加工电流:6档?10档；
[0034]伺服进给:30 %?50 % ;
[0035]底部停顿时间:4s?8s ；
[0036]3、填充物的脱除:
[0037]3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中，升温至 150°C?200°C，保温 1.5h ?2h ;
[0038]3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机，清洗液为蒸馏水，升温至50°C?60°C，超声波振动频率28KHZ?40KHZ，振动清洗时间30min?40min ;然后取出用清洁的压缩空气吹干。
[0039]本发明的工作原理是:使用电火花电解复合加工方法加工单晶空心叶片时，为了达到气膜孔内部重熔层电解加工微量去除的目的，在叶片内腔中填充防护材料，阻挡电解液在气膜孔出口处的快速流失，保证电解液在气膜孔通道内含量充足，使电解反应充分，有利于气膜孔通道下端及出口处的重熔层完全去除。通过试验研宄，选用此种防护材料，可阻挡电解液在气膜孔出口处的快速流失，有效的保证电解液在气膜孔通道内充分发生电解反应。
[0040]实施例1，某型号发动机单晶空心叶片，材料DD5，采用电火花-电解制气膜孔过程中，用该法去除重熔层的方法如下:
[0041]1、灌注填充物:
[0042]1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成，填料的重量占填充物重量的25%，余量为粘结剂；填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成，甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%，甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目；粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成，双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%，余量为甲基丙烯酸甲酯；填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂，然后按比例称取填料和粘结剂，将粘结剂置于清洁的玻璃杯中，再放入填料，用不锈钢棒搅拌15min即可；
[0043]1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片的下端口