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。     

模板电解加工群孔技术研究

为了优质、高效和低成本地加工群孔,提出采用模板电解加工技术来加工微小群孔。基于电化学阳极溶解理论,利用有限元分析方法对模板电解加工成形规律进行研究,建立了反映加工过程的数学模型,并考虑非线性电解液的影响,对其进行数值求解和实验验证,实验表明,模拟结果与实际加工形貌相符。以某微小群孔结构的电解加工为研究对象,讨论了模板上小孔直径、模板厚度、孔间距和电压对加工精度的影响,同时为了进一步提高加工效率和减小锥度,采用了双面模板电解加工方法。模板电解加工技术具有重要的使用价值和应用前景。     

阵列群小孔活动模板电解加工技术研究

针对航空发动机阵列群小孔薄板零件,提出了活动模板电解加工方法。介绍了活动模板电解加工的原理和工艺过程。研究了电解液类型、电解液压力、电压占空比等参数对群孔加工品质的影响,研究表明:采用10%w.t.NaNO3,10%w.t.NaCl混合溶液,低电压占空比,合适的电解液压力可以获得表面品质完好、尺寸精度高的阵列群小孔。     

喷射液束电解辅助激光加工工艺规律研究

喷射液束电解辅助激光加工是一项新型复合加工方法,将电解加工与激光加工进行复合,在加工过程中,激光束与电解液束同轴共同作用于材料表面,激光对材料的热效应和喷射电解液束对材料的电化学阳极溶解作用共同去除材料,可实现无再铸层、无微裂纹的加工效果.针对该方法,基于加工原理的分析,以加工孔锥度和材料去除率为加工质量指标,研究了激光脉冲能量、电解加工电压和加工间隙对加工质量的影响.研究结果表明,激光脉冲能量对材料去除率的影响占据主导作用;激光脉冲能量和电解加工电压的增加都会导致加工孔锥度的增大;缩短加工间隙可以提高材料去除率,但会增加加工孔入口的锥度.     

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。     

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。     

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。     

微细电解加工中空电极侧壁绝缘层的制备工艺研究

针对孔径100～200μm高深宽比微细孔电解加工中,电极侧壁绝缘层在电解液冲击和气泡撕裂中易损伤/脱落等问题,本文提出一种丙烯酸环氧树脂电泳法的中空电极侧壁绝缘制备工艺。通过优化工艺参数并开展加工实验,比较加工孔尺寸及形貌、加工后电极表面形态,结果表明丙烯酸环氧树脂电泳法制备的中空电极侧壁绝缘层,具有较高的致密性、均匀性、耐久性和一致性。最后,在500μm厚304不锈钢片上加工出入口180.6μm、出口173.8μm、深宽比约为3的微细阵列孔,其锥度比非侧壁绝缘电极加工的孔减少了约70%以上,基本为直孔,可满足实际需求,进而验证了本方法的应用可行性。     

毛细管电极电液束加工微小凹坑试验研究

降低发动机的机械损失一直是研究热点。在摩擦副表面加工微坑,作为改善摩擦副表面摩擦学特性,提高润滑耐磨性能的方法已引起了研究者的重视。笔者提出了采用非金属毛细管作为管电极进行电液束加工微小凹坑的工艺方法。对加工过程的电流密度分布进行了有限元分析,并试验研究了电压、电解液浓度、加工时间、加工间隙和电解液压力对凹坑直径和深度的影响,对加工参数进行了优化选择,得到了形状规则、直径80μm,深度25μm左右的微小凹坑。并进行摩擦性能试验,结果表明采用该工艺在摩擦副表面加工微坑阵列可有效提高其耐磨性。     

掩膜电解加工小孔仿真分析及实验研究

采用掩膜电解加工单个微孔的方式研究加工参数对凹坑形貌的影响,该方法具有操作简易以及工件无内应力等优点。采用COMSOL软件对加工间隙的电场进行仿真分析,研究了掩膜电解加工间隙对阳极表面电流分布的影响。实验中采用光刻技术在阳极工件表面制作尺寸均匀的微孔,孔径500μm,厚度50μm,通过采用不同加工电解液,电解液浓度,加工间隙以及加工电压加工凹坑并研究不同条件对凹坑形貌的影响。实验结果表明:随电解液浓度、加工电压的增加凹坑的孔径和孔深都出现不同程度增加;随加工间隙的增大孔径增大程度减小,孔深没有一致规律;NaCl溶液加工的凹坑比NaNO_3出现杂散腐蚀严重。