电化学加工中非加工面的防护方法与流程

本发明涉及电解加工工艺技术领域，特别是涉及一种电化学加工中非加工面的防护方法。

背景技术：

整体叶盘叶型电化学加工是除高速数控铣削之外的另一种主要的整体叶盘叶型加工手段，属于特种加工方法。它是利用电化学阳极溶解原理去除金属并借助于成型加工电极(阴极)，将工件(阳极)按阴极的形状和尺寸加工成型的一种工艺方法。加工原理为：加工时成型加工电极接加工电源负极，工件接加工电源正极，两极间施加一定电压并保持较小的间隙，加工间隙内充满高速流动的电解液，随着成型加工电极向工件的进给运动，逐渐将工件溶解加工成形。

整体叶盘叶型电化学加工通过两个组合加工电极来实现叶盆、叶背、根部r及流道面的同时加工成型。与单独的叶片电化学加工不同，整体叶盘叶型电化学加工需要在环形盘体圆周上连续加工出均匀密集分布的几十个叶片，叶片之间的间距较小。由于在整体叶盘的每个叶型电化学加工时，整个盘体均处于电化学加工建立的电场和流场中，因此当前叶片的加工过程必然要影响到其他部位，特别是邻近的已加工好的叶片及根部流道区域。这些区域一般处于较低或极低的电流密度区域，一般或多或少都存在较小或极小的杂散电流，杂散电流的存在将可能导致非加工面(已加工完成的叶片叶盆，叶背、根部r流道和轮毂侧面等)产生杂散点蚀。特别是如钛合金等对低电流密度较为敏感的材料，杂散点蚀更为明显。因此防止或避免在非加工面，特别是已加工好的表面出现杂散腐蚀是整体叶盘电化学加工工艺技术必须要解决克服的关键问题。

以往主要采用涂盖或涂覆绝缘层的物理阻挡方法—即在当前要加工叶片之前，采用手工方式将周边附近已加工好的叶片及根部r和流道涂盖或涂覆绝缘材料进行保护，但是，这种物理阻挡方法需要在一个或一组叶片加工完成后，停下来进行人工保护操作后再继续进行其他叶型加工，无法实现整个叶盘叶型的连续自动加工，极大影响了生产加工效率。

因此，发明人提供了一种电化学加工中非加工面的防护方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种电化学加工中非加工面的防护方法，能够解决整体叶盘在电化学加工过程中，由于存在杂散电流导致非加工面产生杂散点蚀的问题。

本发明的实施例提出了一种电化学加工中非加工面的防护方法，将被加工工件与加工电源的正极电，作为电化学加工的阳极，将加工工具与加工电源的负极电连接，作为电化学加工的阴极，在所述被加工工件和所述加工工具的间隙中充满高速流动的电解液，该方法包括：

在所述被加工工件的非加工面与所述加工工具之间设置导电保护板；

在所述导电保护板与所述被加工工件之间设置保护电源，所述导电保护板与所述保护电源的正极电连接，作为保护电路中的阳极，所述被加工工件与所述保护电源的负极电连接，作为保护电路中的阴极。

进一步地，所述导电保护板为金属板。

进一步地，所述保护电源的电压比所述加工电源的电压小。

进一步地，所述保护电源的电压为0～5v。

进一步地，在所述加工工具对所述被加工工件进行电化学加工时，所述保护电源的电压设定为1v～1.5v。

进一步地，所述被加工工件为整体叶盘毛坯，所述加工工具为与叶盘叶型相匹配的成型金属工具，用于将所述整体叶盘毛坯电化学加工成满足预定要求的叶盘叶型。

进一步地，两个或两个以上的所述加工工具组合，同步或依次对所述整体叶盘毛坯进行电化学加工，所述加工工具的成型面与成型的叶盘叶片的叶盆、叶背和根部r以及流道面相匹配。

进一步地，所述整体叶盘毛坯的材质为钛合金。

综上，本发明的电化学加工中非加工面的防护方法，通过引入保护电源和导电保护板，将导电保护板与保护电源的正极电连接，作为阳极保护电极，能够抵消或者阻断由电化学加工的阳极和阴极之间产生的杂散电流，从而对被加工件的非加工面起到保护的作用，消除了杂散点蚀的问题。此外，还可以利用电压与金属钝化的关系，设定合理电压，既能消除杂散电流，又不致使被加工工件的非加工面与阳极保护电极之间产生电流，达到了既保护了被加工工件的非加工面，又不会使阳极保护电极自身被很快溶解消耗掉的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的电化学加工中非加工面的保护方法的设置示意图。

图2是钝性电解液中电化学阳极溶解曲线示意图。

图中：

1-加工电源；2-被加工工件；3-加工工具；4-导电保护板；5-保护电源；6-电解液入口；7-加工电场；8-保护电场；9-电解液出口。

具体实施方式

针对整体叶盘叶型电化学加工中存在的非加工面杂散点蚀问题，以往主要采用涂盖或涂覆绝缘层的物理阻挡方法—即在当前要加工叶片之前，采用手工方式将周边附近已加工好的叶片及根部r和流道涂盖或涂覆绝缘材料进行保护，通常采用三种方式：一是粘贴绝缘胶带；二是套绝缘热缩管，加温烘烤后使其紧贴已加工叶片表面；三是涂覆感光绝缘胶膜，通过加温和感光照射使其固化在已加工表面。三种方法各有不足，粘贴绝缘胶带要求被保护表面干净干燥，否则会因粘贴不牢靠而在加工过程中发生脱落；套绝缘热缩管增加了现场加温烘烤工序，但无法对根部流道等不能套热缩管的部位进行保护；涂覆感光绝缘胶膜的方法能对各部位进行保护，但需要将叶盘从加工设备上拆卸下来后进行涂覆操作，涂覆工序复杂并存在个别点涂覆不到位反而导致该点杂散点蚀加重的情况出现。

这些方法最大的共同问题是：需要在一个或一组叶片加工完成后，停下来进行人工保护操作后再继续进行其他叶型加工，无法实现整个叶盘叶型的连续自动加工，极大影响了生产加工效率。本发明将采用独特的阳极电极保护方法，通过理论分析和工艺试验，突破了技术实施上的难点，解决了整体叶盘连续自动加工中需要对非加工面进行杂散点蚀防护的难题。

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零部件、连接方式和操作方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明提供了一种电化学加工中非加工面的防护方法。如图1所示，将被加工工件2与加工电源1的正极电连接，作为电化学加工的阳极，将加工工具3与加工电源1的负极电连接，作为电化学加工的阴极，在被加工工件2和加工工具2的间隙中(电解液入口6与电解液出口9之间)充满高速流动的电解液。本发明的防护方法包括：

在被加工工件2的非加工面与加工工具3之间设置导电保护板4；

在导电保护板4与被加工工件2之间设置保护电源5，导电保护板4与保护电源5的正极电连接，作为保护电路中的阳极，被加工工件2与保护电源5的负极电连接，作为保护电路中的阴极。

进一步地，保护电源5的电压比加工电源1的电压小。作为一种可选实施例，保护电源5的电压优选为0～5v。导电保护板4为金属板，本实施例中优选采用不锈钢板。

作为另一种可选实施例，在加工工具3对被加工工件2进行电化学加工时，保护电源5的电压设定为1v～1.5v。

在其他可选实施例中，被加工工件2为整体叶盘毛坯，加工工具3为与叶盘叶型相匹配的成型金属工具，用于将整体叶盘毛坯电化学加工成满足预定要求的叶盘叶型。

进一步地，可以采用两个或者两个以上的加工工具3组合，同步或依次对整体叶盘毛坯进行电化学加工，加工工具3的成型面与成型的叶盘叶片的叶盆、叶背和根部r以及流道面相匹配。

如图1所示，在加工过程中，作为阳极保护电极的导电保护板4与被加工工件2的非加工面之间建立了新的电化学系统，在这个新的电化学系统中，阳极保护电极的电位为正，工件非加工面电位为负，产生了新地保护电场8。加工工具3(阴极)原来通向被加工工件2的非加工面的加工电场7(正是这些加工电场7的存在导致非加工面产生杂散点蚀)的电力线被阻断，消除了加工工具3(阴极)与非加工面之间产生杂散电流的根源，从而起到对非加工面保护的目的。

另外根据金属在钝性电解液中的电化学溶解理论，结合图1和图2所示，当两极之间的电压从零开始逐渐增大时，金属表面处于活化状态，两极间产生电流，阳极开始有溶解，且电流随电压增大而逐渐增大，但当电压继续增大到一定值时(一般在1v左右)，阳极表面发生活化向钝化的转变，电流下降至0，金属溶解中止，金属表面处于钝化状态，当电压再继续升高到一定值时(不同的加工材料，此值有所不同，需要试验确定，一般在3v～5v之间)，金属表面将从钝化状态再转向超钝化的活化状态，极间电流再次从0随电压的升高而增大，阳极表面被活化，溶解继续并正常进行(见图2)。因此，利用阳极钝化区进行保护，设定合理的保护电压时，能使被加工工件2的非加工面与导电保护板4之间不产生电流，达到了既保护了被加工工件2的非加工面，又不会使作为阳极保护电极的导电保护板4(可以是不锈钢等导电金属)自身被很快溶解消耗掉的目的。

综上，本发明由原来采用绝缘材料进行物理隔离的防杂散点蚀方法改变为基于阳极保护电极的电化学阻断的防杂散点蚀方法，在整体叶盘叶型电化学加工过程中实现了对非加工表面的在线自动防杂散点蚀，不再需要在一个或一组叶片加工完成后中断加工进行人工保护操作，之后再继续进行其他叶片加工，真正实现了整体叶盘所有叶型的全自动化电化学加工过程，极大地提高了加工生产效率。此外，基于金属在钝性电解液中的电化学溶解理论，利用了阳极溶解钝化区进行保护，在整体叶盘所有叶型的电化学加工中，保证了作为阳极保护电极的导电保护板的使用寿命。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。