一种降低管电极电解加工电极振幅的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于管电极电解加工的技术领域，特别是指一种降低管电极电解加工电极振幅的方法。
【背景技术】
[0002]管电极电解加工是一种以中空金属管作为工具阴极对工件阳极进行电化学蚀除加工的工艺，常用于电解打孔，航空零部件的孔加工是其重要的应用领域之一。随着现代航空工业技术的进步，航空发动机涡轮前温度不断提高，发动机热端部件(如高压涡轮工作叶片、导向叶片，燃烧室等)都广泛采用了气膜冷却技术，每片叶片有数十至数百个气膜冷却孔，燃烧室内有多达数万个此类的气膜冷却孔。这些零部件多采用高强度钢、钛合金、镍基合金等高强度高硬度材料制造，气膜冷却孔的孔径一般在0.25-1.25mm之间，空间角度复杂，传统的机械方法已无法加工这些气膜冷却孔。因此，在高强度高硬度航空发动机材料上，怎样高效率高质量地加工冷却孔已成为目前航空制造业必须解决的问题之一。如果使用常规加工手段，如电火花、激光加工等，存在热效应问题。管电极电解加工气模冷却孔工艺则对工件材料强度、硬度等机械物理特性不敏感，且加工过程无工具损耗，加工后不存在热再铸层、热影响区及残余应力，另外，通过一次性群孔加工成型，可在保证加工质量的基础上，显著降低制造成本，提高电解加工效率，该方法非常适宜加工对热再铸层和微裂纹非常敏感的发动机热端部件，如发动机高压涡轮叶片。但管电极电解加工尚存在一些问题限制了它的发展与应用，提高电解加工的加工质量，一直是电解加工研究人员致力于解决的重要问题。在管电极电解加工过程中，所使用的中空管电极通常直径较小，刚度较差，且其中空的结构又进一步削弱了其刚度；此外，加工间隙内电解液流速的变化及电解液流体应力的变化会导致作用在管电极表面的流体应力不均匀，而间隙内电解液涡流的存在进一步恶化了管电极表面的流体应力分布。因此，刚度较差的中空管电极在多变的、非均匀分布的电解液流体应力作用下往往会发生不规律的振动，其振动幅度难于预测，更难于控制，严重的影响了电解加工的稳定性和加工的成型精度。
[0003]因此，寻找一种有效的降低管电极电解加工电极振动幅度的方法来提高加工工程的稳定性是目前该领域关键核心问题之一，也是航空制造领域管电极电解加工产业发展的客观需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，设计一种降低管电极电解加工电极振幅的方法，该方法利用添加磨料的电解液进行电解加工，能够有效提高电解液阻尼，降低电解加工过程中管电极的振幅，提高电解加工过程的稳定性和成型精度。
[0005]本发明提供的一种降低管电极电解加工电极振幅的方法，包括以下步骤:
(一)在电解加工使用的电解液中添加质量百分比为8%-10%的氧化铝磨料，粒度为1000-5000目，适当添加分散剂，形成氧化铝磨料的电解液悬浮液； (二)将电解加工使用的管电极做相应侧面绝缘处理；
(三)将管电极安装在电解加工机床的夹紧密封装置上，并连接加工电源的负极，将工件材料固定在电解液槽中的工件夹具上，并连接加工电源的正极，开启电解液循环栗和加工电源进行电解加工，加工时如图1所示，电解液在管电极中向下流动，从管电极下端出口向外喷出，由于电解液中添加氧化铝磨料后阻尼较大，管电极振动时受到阻力增大，从而减小管电极由电解液流动引起振动的振幅。在此过程中，电解液中所含的氧化铝磨料随电解液的喷出流经电解加工区域，氧化铝磨料与工件的被加工表面进行直接接触，起到研磨作用，从而在顺利通过电解液循环系统将电解加工产物排出加工区域的前提下，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。
[0006]优选地，所述磨料为氧化铝磨料，粒度为1000-5000目。
[0007]优选地，所述分散剂为邻苯甲酰磺酰亚胺钠。
[0008]优选地，采用电解液添加磨料方式来增加电解液阻尼，降低管电极振幅，通过磨料在电解液流动冲刷过程中直接磨削工件被加工表面来提高其表面粗糙度和加工质量。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)常规情况下，磨料在电解液中会发生聚沉现象，影响电解液循环系统的过滤功能。本方法中采用1000-5000目的氧化铝磨料并添加适当的分散剂，如邻苯甲酰磺酰亚胺钠，磨料粒度小且在电解液中悬浮分散，可很好的实现增加电解液阻尼和研磨工件被加工表面的作用而不发生聚沉。
[0010](2)在常规电解加工中，电解液在管电极中流动会引起电极振动。这种难以预测和控制的不规则的管电极振动易导致短路甚至火花放电发生，引起电极和工件加工面烧伤。本方法中采用在电解液中添加氧化铝磨料的方式，有效提高了电解液的阻尼，故管电极振动时受到阻尼增大，降低了管电极由电解液流动及自身刚度不足引起振动，降低其振幅。同时，电解液中所含的氧化铝磨料随电解液流经电解加工区域，氧化铝磨料与工件被加工表面进行接触，起到研磨作用，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。
【附图说明】
[0011]图1是管电极电解加工装置示意图；
图2是管电极电解加工区域原理示意图。
【具体实施方式】
[0012]如图1、2所示，其包括:电解加工机床的夹紧密封装置1，负责管电极的夹紧和电解液密封；经侧面打孔和绝缘处理的管电极2，上端连接电解加工机床的夹紧密封装置1，并连接加工电源负极做电解加工的阴极，加工时向下喷射电解液；加工电源3，加工时提供所需的直流电；工件夹具4，负责夹紧固定工件；工件5，连接加工电源3正极做电解加工的阳极；电解槽6，为电解加工提供电解液加工环境；电解液循环栗7，为加工时电解液的循环流动提供动力；管电极下端出口喷出的电解液束流8 ;电解液束流中的氧化铝磨粒9。
[0013]本发明提供的一种降低管电极电解加工电极振幅的方法，具体包括以下步骤:
(一)在电解加工使用的电解液中添加8-10%的氧化铝磨料，粒度为1000-5000目，适当添加分散剂邻苯甲酰磺酰亚胺钠，形成氧化铝磨料的电解液悬浮液；
(二)将电解加工使用的管电极2做相应侧面绝缘处理，绝缘层厚度30-100μ m，管电极加工端预留0.1-0.3mm长度部分不做绝缘以形成“加工刃”；
(三)将预处理完毕的管电极2安装在电解加工机床的夹紧密封装置I上，并连接加工电源3的负极做电解加工的阴极，将工件5固定在电解液槽6中的工件夹具4上，同时连接加工电源3正极做电解加工的阳极，开启电解液循环栗7和加工电源3进行电解加工，加工时如图1所示，电解液在管电极2中向下流动，从管电极2下端出口向外喷出，由于电解液中添加氧化铝磨料后阻尼增大，管电极2振动时受到的阻力增大，从而减小管电极2由电解液流动引起振动的振幅。在此过程中，管电极下端出口喷出的电解液束流8中所含的氧化铝磨粒9粒度较小且在电解液中悬浮分散，不会影响电解液循环系统的过滤功能，其随管电极出口喷出的电解液束流8流经电解加工区域，磨料中的氧化铝磨粒9与工件5被加工表面进行接触磨削，起到研磨作用，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件5被加工表面的粗糙度和加工精度。
[0014]以上所述的仅为本发明的实施范例，当不能依次限定本发明实施的范围。即凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明权利要求涵盖的范围内。
【主权项】
1.一种降低管电极电解加工电极振幅的方法，包括以下步骤: (一)在电解加工使用的电解液中添加质量百分比8%-10%的氧化铝磨料，粒度为1000-5000目，适当添加分散剂，形成氧化铝磨料的电解液悬浮液； (二)将电解加工使用的管电极做相应侧面绝缘处理； (三)将管电极安装在电解加工机床的夹紧密封装置上，并连接加工电源的负极，将工件材料固定在电解液槽中的工件夹具上，并连接加工电源的正极，开启电解液循环栗和加工电源进行电解加工，加工时如图1所示，电解液在管电极中向下流动，从管电极下端出口向外喷出，由于电解液中添加氧化铝磨料后阻尼较大，管电极振动时受到阻力增大，从而减小管电极由电解液流动引起振动的振幅，在此过程中，电解液中所含的氧化铝磨料随电解液的喷出流经电解加工区域，磨料中的氧化铝磨粒与工件的电解加工面进行直接接触，起到研磨作用，从而在顺利通过电解液循环系统将电解加工产物排出加工区域的前提下，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述磨料为氧化铝磨料，粒度为1000-5000目。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述分散剂为邻苯甲酰磺酰亚胺钠。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:采用电解液添加氧化铝磨料方式增加电解液阻尼，降低管电极振动幅度，通过电解液流动带动氧化铝磨料直接磨削工件被加工表面来提高其表面粗糙度和加工精度。
【专利摘要】本发明提供的一种降低管电极电解加工电极振幅的方法，包括以下步骤：在电解加工使用的电解液中添加氧化铝磨料，适当添加分散剂，形成氧化铝磨料的电解液悬浮液；将电解加工使用的管电极做相应侧面绝缘处理；加工时电解液在管电极中向下流动，从管电极下端出口向外喷出，由于电解液中添加氧化铝磨料后阻尼较大，管电极振动时受到阻尼增大，降低了管电极由电解液流动及自身刚度不足引起振动，降低其振幅。同时，电解液中所含的氧化铝磨料随电解液流经电解加工区域，磨料中的氧化铝磨粒与工件被加工表面进行接触，起到研磨作用，消除了工件被加工表面的流痕，提高了工件被加工表面的粗糙度和加工精度。
【IPC分类】B23H3/08, B23H3/00
【公开号】CN105195841
【申请号】CN201510747707
【发明人】李志永, 路文文, 臧传武, 王钦强, 崔庆伟, 聂云聪
【申请人】山东理工大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年11月6日