高温镍基合金涡轮叶片气膜冷却孔电解加工基础试验研究

以探究工艺参数对冷却孔的加工精度和加工效率的影响为主要目的,以高温镍基合金Inconel718为基材进行电解加工气膜冷却孔的基础试验研究。首先利用正交试验初步优化了管电极电解加工冷却孔的参数,其次通过单因素试验进一步研究了电解液入口压力P、加工电压U和电极进给速度f等关键加工参数对加工精度及加工蚀除率的影响,最终确定了最优加工参数组合。试验结果表明:电极进给速度对单边间隙的影响最大,电解液入口压力对单边间隙的影响最小;加工电压对材料蚀除率的影响最大,进给速度对材料蚀除率的影响最小。试验获得的最佳加工参数为:电解液入口压力为0.4 MPa,加工电压为9 V,电极进给速度为0.42 mm/min,在此参数组合下加工出冷却孔的加工精度和加工效率为最优。     

孔的电解加工技术

现代孔加工要求越来越高,孔电解加工因其独特的优势引起了广泛的关注。为提高孔的电解加工质量,需全面了解当前的孔电解加工水平。从电解加工电极、运动控制、电源和电解液优化及其循环等方面对国内外孔电解加工的研究现状及其相关技术进行了系统总结,可知采用脉冲电流、改变阴极形状、改进电极进给方式等都能有效提高孔的电解加工质量。最后指出了孔的电解加工技术的研究趋势。     

微细孔电解加工控制方法及试验研究

基于微细电解加工的特点，介绍了一种微细电解加工系统。该系统能够将加工间隙控制到几微米到几十微米的范围内。根据电解加工以离子形式对材料去除的特性，进行微细电极、微细群电极的制备研究，并将其用于微细孔、群孔的加工中。试验分析了各工艺参数如电压、溶液浓度、加工间隙、进给速度等对微细孔电解加工精度的影响。结果表明，微细电解加工的侧面间隙随着加工电压的降低、溶液浓度的减小、脉宽变窄和初始加工间隙的减小而减小，改善了加工的定域性，加工精度得到提高。     

酒石酸钠对叶片冷却孔电解加工的影响研究

以航空发动机涡轮叶片常用材料Inconel718高温镍基合金为基材进行气膜冷却孔电解加工试验。基于自行研制的数控电解加工机床系统,通过30组对比试验,分析了在不同浓度硝酸钠电解液中添加2%浓度的酒石酸钠添加剂后对冷却孔加工过程稳定性及加工精度的影响规律。试验结果表明:硝酸钠电解液添加2%浓度的酒石酸钠后,电解加工区域的固态电解产物和加工过程的短路次数明显减少,加工稳定性得到很大改善,同时所加工冷却孔的单边侧面间隙有所减小,酒石酸钠的加入对提高冷却孔加工过程的稳定性有明确而积极的意义,对提高其加工精度也有一定的作用。     

管电极电解加工铝合金非均匀残余应力的测量研究

设计了一种可以精确控制制孔深度的管电极电解加工制孔的装置，采用逐层钻孔的方法测量铝合金沿深度方向的残余应力。以2B06铝合金为研究对象，采用质量分数为5%的NaCl溶液作为电解液，通过试验得到最优的电解加工参数组合为：管电极的进给速度2.5mm/min,初始加工间隙2.0mm,恒电流0.5A。采用5层钻孔法，制孔的步进深度为0.05mm,利用应变仪采用机械钻孔法测量了不同层深的残余应力，并与电解法测量的残余应力进行对比，平均差值接近15%。使用XRD衍射仪结合剥层法测量了铝合金残余应力，以衍射法的测量结果为基准，电解法测量的相对误差接近10%,机械法误差较大。验证了管电极电解加工的小孔法测量残余应力的可行性。     

涡轮叶片冷却孔电解加工电解液流场CFD分析研究

以航空发动机涡轮叶片常用材料高温镍基合金Inconel718为基材进行气膜冷却孔电解加工试验,通过30组对比试验,以短路次数和单边间隙△_s作为性能评价指标,探讨了加工电压U和电解液浓度ζ对冷却孔加工效率和加工精度的影响规律。基于CFD软件,进一步着重研究了电解液速度及涡流等因素对冷却孔加工的影响规律。CFD分析得出:随着电解液浓度的升高,速度场分布均匀,涡流变化梯度增大,加工稳定性提高,加工精度降低;随着电压的升高,冷却孔锥度变大,加工精度较低,涡流变化较小,当电压较大时,较多气体析出,导致速度场分布不均匀且不连续,加工稳定性变差。     

用高转速微电极电解钻削深小孔

针对难切削材料的深小孔加工,提出一种有效排屑、迅速补充电解液的新工艺——高转速微螺旋电极电解钻削加工工艺,并对该工艺进行了机理分析与试验研究。研究了电极转速、电压、脉冲频率、进给速度等工艺参数对深小孔电解钻削加工精度和稳定性的影响,提出合理匹配上述参数可在较高加工效率下获得高的加工精度和加工稳定性。基于硬质合金微螺旋电极用自行研制的高精度微细电解系统成功地在高温镍基合金GH4169上加工出了一组孔径小于0.5mm、深径比大于10、形貌较好,锥度较小,侧壁陡直,进出口边缘锐利的深小孔。试验结果表明,高速电解钻削加工工艺在深小孔加工方面很有潜力。     

航空发动机叶片竹节孔加工及传热分析

介绍了一种利用电解加工法在航空发动机叶片上加工带肋冷却孔(竹节孔)的工艺方法,对其加工设备和电极制作过程进行详细的描述。实验同时分析了加工参数如加工电压、电解液种类和浓度、加工材料等对冷却孔成形的影响。并结合有限元方法,研究了竹节孔对涡轮叶片冷却效果的改善,对影响传热的参数,如传热系数与努赛尔数Nu进行了分析。     

高频窄脉冲电流微细电解加工

微细电解加工是微细加工领域很有发展前景的微细加工技术之一。适合于微细电解加工的装置被研制出来, 它包括机床进给机构、线电极电火花磨削在线制作微细电极装置、短路检测模块、脉冲电源及其他一些辅助装置, 其中,高频窄脉冲电源是微细电解加工最重要的核心技术之一。根据微细电解加工的特点,设计了微细电解加工 MOSFET脉冲电源,该微能脉冲电源能很好地满足微细电解加工的要求。运用该微细电解加工装置进行加工试验, 在低的加工电压和低的钝化电解液浓度条件下,利用高速旋转的微细电极加工微小孔和像小铣刀一样进行微细电解铣削加工微结构,得到了满意的工艺效果,因而进一步说明电解加工在微细加工领域很有发展潜力。     

提高电解成型磨削精度的有效方法

在电解磨削过程中,为获得理想的生产率和加工精度,除了根据被加工工件要求,合理地选择电解液、导电磨轮和电流密度、加工电压、磨削压力、进给速度及磨轮线速度等主要工艺参数外,另一个重要因素就是电解液的供给方式和供给量。     

弧面群孔结构管电极电解加工试验研究

验证了管电极电解加工浮动瓦片弧面群孔结构的可行性;设计了群管电极专用夹具及数控旋转台,进行了不同参数下的弧面群孔加工试验,研究了加工电压、进给速度及电解液压力对孔径及孔径极差的影响;采用优化后的参数在弧形零件上加工出了8x27阵列孔,孔径满足设计要求。     

高频窄脉冲微细电解加工实验研究

加工间隙是电解加工的核心工艺参数,利用在45钢薄片上打微细孔,通过实验分析来探索高频、窄脉冲微细电解加工中频率、电压和电解液浓度对加工间隙及电极截面和加工稳定性的影响规律。     

基于MINITAB的旋转超声电解复合加工微小深孔试验研究

为解决电解加工微小深孔中电解液难以进入加工区及电解产物难以排除的问题,搭建了内喷式旋转超声电解复合加工试验装置,并基于MINITAB开展了微小深孔侧面间隙的试验研究。试验结果表明,加工电压、阴极裸露长度、进给速度和阴极转速对侧面间隙影响显著,且前两者对侧面间隙产生负效应,后两者对侧面间隙产生正效应,加工电压*进给速度、加工电压*阴极转速、加工电压*阴极裸露长度、进给速度*阴极转速对侧面间隙的交互作用显著,并得到了侧面间隙的数学回归模型,试验值与回归模型的相对误差为8.18%。在此基础上对模型进行优化,进行了响应曲面试验,并通过试验进行验证。优化结果表明,试验值与优化模型值相对误差为4.96%。通过控制阴极伸出长度能有效地减小加工孔的锥度,理论上可以将孔的锥度减小至零。所加工的微小深孔直径为4.007mm,深为67.5mm,加工电流稳定。     

电解深孔加工设备的改造

电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理,将零件加工成形的。不但加工光洁度高,而且提高了切削效率。可是要想将加工精度控制在理想的范围内,不但要有理想的阴极、电解液,而且还必须稳定加工过程中的电压、电流和进给速度。 70年代初,我厂曾制造了一台深孔电解加工设备。由于当时的条件,主电源采用电动机-发电机组,进给系统由交流电整流后直接供直流电动机驱动减速箱,带动阴极头移动的。调节发电机组的输出电压,可以通过调节串在励磁回路中的变阻器来实现。由于主电源没有稳压措施,因而发电机组的输出电压受到电网电压和负载变化的影响。这在阴极头进出工件时     

电极平动式电解孔加工技术研究

从电解液流动角度对影响电解孔加工过程的主要原因进行了分析 ,提出利用电极平动来改善电解加工过程稳定性和提高加工精度 ,研制了电极平动系统 ,进行了加工试验。试验结果表明 ,电极的平动运动使得电解液分布变得均匀 ,消除了空穴和分离流等弊端 ,改进了过程稳定性 ,显著提高了加工精度。     

振动进给对微尺度群缝电解加工过程的影响

为精确控制振动进给运动,研制了多参数可调的电解加工振动进给装置系统。通过对工具阴极振动进给方式对电解加工间隙内电解产物排出、电解液流场稳定性影响的分析,以剃须刀网罩上的微尺度阵列群缝的电解加工为研究对象开展了系列工艺试验,研究了振动进给的运动参数对微尺度群缝的平均缝宽、侧壁锥度的影响,据此优选了工艺参数,并成功批量加工出了缝宽为0.26mm、侧壁锥度小于5%的微尺度阵列群缝。试验结果证明,振动进给能够有效提高微尺度群缝的电解加工精度和加工过程稳定性。     

大长宽比微细槽的微细电解铣削实验研究

为了提高大长宽比微细槽电解加工的稳定性和加工精度,在304不锈钢薄板上进行了微细槽的电解铣削加工正交实验,并利用极差值法分析了加工电压、脉冲宽度和进给速度等对侧面加工间隙的影响程度大小,并得到工艺参数的优化组合,在此基础上进行了大长宽比微细槽的电解铣削加工。结果表明:在该工艺条件下,加工过程稳定,加工精度较好,可重复性较高。     

管电极电解加工工艺过程稳定性研究

为提高管电极电解加工的稳定性,对管电极电解加工的极间流场进行建模仿真,分析底面流场分布与加工稳定性的关系。仿真所得到的底面压强分布变化规律表明,侧面间隙、底面间隙以及电解液流速均对底面流场分布有重大影响,从而影响管电极电解加工的过程稳定性。结合仿真分析,通过对影响加工稳定性的主要工艺参数,如绝缘层的涂覆厚度、工具进给速度、电解液供液压力进行优化,减少深小孔加工中火花、短路等现象的发生。采用优化的参数,利用群电极成功加工出深宽比为2的7×7小孔阵列,加工过程稳定,孔径均匀。     

六边形型孔电解加工试验及工艺优化

六边形型孔被广泛应用于蜂窝结构中,为了提高加工质量和效率,以六角形型孔为对象,对六角形型孔电解加工的电场、流场进行了数值计算,得到了其电场和流场分布,采用自行制作的工装开展了六边形单因素试验,得到了加工电压、初始加工间隙、进给速度对六边形成形精度的影响关系,通过优选工艺参数加工的试样,成形精度高,六个棱角的成形一致性好。     

TC4薄板群小孔活动掩模脉冲电解加工实验研究

针对航空发动机上大面积海量群孔薄板零件,提出了活动掩模脉冲电解加工方法。介绍了活动掩模脉冲电解加工的基本原理和工艺流程。研究了电解液温度、脉冲频率、电源电压占空比等参数对加工质量和加工效率的影响。研究表明,当活动掩模脉冲电解加工的电解液温度为45℃,电源脉冲频率为400 Hz,占空比为20%时,加工效率较高,且所加工的TC4薄板群小孔的表面质量及孔径均匀性良好。