CN105312691B - 一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法 - Google Patents

一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105312691B
CN105312691B CN201510747358.5A CN201510747358A CN105312691B CN 105312691 B CN105312691 B CN 105312691B CN 201510747358 A CN201510747358 A CN 201510747358A CN 105312691 B CN105312691 B CN 105312691B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe electrode
electrolyte
processing
vortex
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510747358.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105312691A (zh
Inventor
李志永
路文文
臧传武
王钦强
聂云聪
崔庆伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN201510747358.5A priority Critical patent/CN105312691B/zh
Publication of CN105312691A publication Critical patent/CN105312691A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105312691B publication Critical patent/CN105312691B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

本发明提供的一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法，包括以下步骤：采用激光打孔工艺对管电极侧面进行打孔处理，将打孔处理后的管电极做相应绝缘处理，电解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，管电极出口喷出的电解液束流冲击电解加工区域，部分电解液从管电极侧面孔喷出，在侧面孔喷出的电解液撞击及扰动作用下消除加工区域电解液的涡流区，电解产物在电解液的循环流动中被及时排出加工区域，同时，在电解液撞击时反作用力的作用下，减小管电极由电解液流动引起振动的振幅。通过消除涡流区排出电解加工产物和减小管电极振幅，可有效地降低加工过程短路的发生，提高管电极电解加工的工艺稳定性。

Description

一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法
技术领域
本发明属于管电极电解加工的技术领域，特别是指一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法。
背景技术
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的加工工艺，常用于电解打孔，其应用主要体现在航空制造领域。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，燃烧室有数万个这样的气膜冷却孔。这些零部件也多采用高强度钢、钛合金、镍基合金等高强度高硬度材料，而且这些气膜冷却孔的孔径一般在0.25-1.25mm之间，空间角度复杂，用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，而采用管电极电解加工方法则可以忽略工件硬度，又没有工具损耗，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。但孔结构的管电极电解加工尚存在一些问题限制了它的发展与应用，加工过程稳定性较差就是其中之一，主要表现为短路烧伤、火花放电等。提高加工过程稳定性，一直是电解加工研究人员致力于解决的重要问题。加工过程的稳定性恶化受到多种因素的影响，其中最主要的因素就是加工间隙过小，易产生涡流区。而涡流区内电解液难以及时更新，易形成“死水区”，不能及时带走加工间隙内的电解产物，使加工环境恶化，容易发生短路现象，引起工件及电极表面烧伤；此外，涡流的存在还破坏了加工间隙内电解液压力的平衡，引起管电极振动，同样增大了短路发生的几率，降低了加工过程稳定性，影响加工精度。
因此，寻找一种有效的加工方法消除管电极电解加工间隙内的涡流，从而提高管电极电解加工的加工稳定性，是目前管电极电解加工领域的关键核心问题之一，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
本发明的目的在于，设计一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法，该方法利用经侧面打孔处理的管电极进行电解加工，能够有效消除加工区域的涡流区，提高电解加工的过程稳定性。
本发明提供的一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法，包括以下步骤：
（一）采用激光打孔工艺对管电极侧面进行打孔处理，打孔区域为管电极自加工端面向上5mm内的区域，打孔角度为相对加工水平面向下30°-60°，打孔直径为50-200μm，打孔数量视管电极直径而定，管电极侧面均布打孔；打孔结构示意图如图3；
（二）将打孔处理后的管电极做相应绝缘处理；
（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电源正极，开启电解液循环泵和加工电源进行电解加工，加工时如图2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，管电极出口喷出的电解液束流冲击电解加工区域，部分电解液从管电极侧面孔喷出，侧面孔喷出的电解液束流与管电极下端出口喷出的电解液束流发生撞击，在侧面孔喷出的电解液撞击及扰动作用下消除加工区域电解液的涡流区，电解产物在电解液的循环流动中被及时排出加工区域，同时，在电解液撞击时反作用力的作用下，减小管电极由电解液流动引起振动的振幅。在此过程中，管电极侧面孔直径小，侧面孔流出的电解液束流流速低、流量小，不会影响管电极出口电解液束流的流速，也不会阻碍加工区域电解液的循环流动，从而在消除加工区域涡流区的前提下，顺利通过电解液的循环将电解加工产物排出加工区域。通过消除涡流区排出电解加工产物和减小管电极振幅，可有效地降低加工过程短路的发生，提高管电极电解加工的工艺稳定性。
优选地，采用激光打孔工艺对管电极侧面进行打孔处理，打孔区域为管电极自加工端面向上5mm内的区域，打孔角度为相对加工水平面向下30°-60°，打孔直径为50-200μm，打孔数量视管电极直径而定，管电极侧面均布打孔。
优选地，采用侧面孔喷出的电解液束流与管电极下端出口喷出的电解液束流发生撞击的方式，消除加工区域电解液的涡流区，电解产物在电解液的循环流动中排出加工区域，同时，在电解液撞击时反作用力的作用下，减小管电极由电解液流动引起振动的振幅。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在常规电解加工中，由于加工间隙较小，容易在电极管出口和工件的间隙中形成涡流区，电解加工产物滞留在涡流区内导致短路发生，而且电解液的涡流会引起管电极振动，同样也会造成短路，降低孔加工质量。本方法中管电极侧面孔可喷出部分电解液，与管电极下端出口流出的电解液发生撞击，从而消除加工区域的涡流区，电解产物在电解液的循环流动中排出加工区域，同时，在电解液撞击时反作用力的作用下，减小管电极由电解液流动引起振动的振幅。通过消除涡流区排出电解加工产物和减小管电极振幅，可有效地降低加工过程短路的发生，提高管电极电解加工的工艺稳定性。
附图说明
图1是管电极电解加工装置示意图；
图2是管电极电解加工加工区域原理示意图；
图3是管电极侧面打孔的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的管电极电解加工的装置示意图和图2所示的管电极电解加工的加工区域原理示意图，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；电解液循环泵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；侧面孔喷出的电解液束流9。
如图3所示的管电极侧面打孔的结构示意图，其包括：采用激光打孔工艺对管电极侧面进行打孔处理，打孔区域为管电极自加工端面向上5mm内的区域，打孔角度为相对加工水平面向下30°-60°，打孔直径为50-200μm，打孔数量视管电极直径而定，管电极侧面均布打孔。
进行电解加工前，采用激光打孔工艺对管电极侧面进行打孔处理，打孔区域为管电极自加工端面向上5mm内的区域，打孔角度为相对加工水平面向下30°-60°，打孔直径为50-200μm，打孔数量视管电极直径而定，管电极侧面均布打孔，如图3所示；然后将打孔处理后的管电极进行相应绝缘处理，以减小侧面间隙提高加工精度；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1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，开启电解液循环泵7和加工电源3进行电解加工，加工时如图2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，管电极下端出口喷出的电解液束流8冲击电解加工区域，同时，部分电解液从管电极侧面孔喷出，侧面孔喷出的电解液束流9与管电极下端出口喷出的电解液束流8发生撞击，在侧面孔喷出的电解液束流9撞击及扰动作用下消除加工区域电解液的涡流区，电解产物在电解液的循环流动中被及时排出加工区域，同时，在电解液撞击时反作用力的作用下，减小管电极由电解液流动引起振动的振幅。在此过程中，管电极侧面孔直径小，侧面孔喷出的电解液束流9流速低、流量小，不会影响管电极下端出口喷出的电解液束流8的流速，也不会阻碍加工区域电解液的循环流动，从而在消除加工区域涡流区的前提下，顺利通过电解液的循环将电解加工产物排出加工区域。
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。

Claims (1)

1.一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法，包括以下步骤：
(一)采用激光打孔工艺对管电极侧面进行打孔处理，打孔区域为管电极自加工端面向上5mm内的区域，打孔角度为相对加工水平面向下30°-60°，打孔直径为50-200μm，打孔数量视管电极直径而定，管电极侧面均布打孔；
(二)将打孔处理后的管电极做相应绝缘处理；
(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电源正极，开启电解液循环泵和加工电源进行电解加工，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，管电极出口喷出的电解液束流冲击电解加工区域，部分电解液从管电极侧面孔喷出，侧面孔喷出的电解液束流与管电极下端出口喷出的电解液束流发生撞击，在侧面孔喷出的电解液撞击及扰动作用下消除加工区域电解液的涡流区，电解产物在电解液的循环流动中被及时排出加工区域，同时，在电解液撞击时反作用力的作用下，减小管电极由电解液流动引起振动的振幅；在此过程中，管电极侧面孔直径小，侧面孔流出的电解液束流流速低、流量小，不会影响管电极出口电解液束流的流速，也不会阻碍加工区域电解液的循环流动，从而在消除加工区域涡流区的前提下，顺利通过电解液的循环将电解加工产物排出加工区域，通过消除涡流区排出电解加工产物和减小管电极振幅，可有效地降低加工过程短路的发生，提高管电极电解加工的工艺稳定性。
CN201510747358.5A 2015-11-06 2015-11-06 一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法 Expired - Fee Related CN105312691B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510747358.5A CN105312691B (zh) 2015-11-06 2015-11-06 一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510747358.5A CN105312691B (zh) 2015-11-06 2015-11-06 一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105312691A CN105312691A (zh) 2016-02-10
CN105312691B true CN105312691B (zh) 2018-07-24

Family

ID=55241546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510747358.5A Expired - Fee Related CN105312691B (zh) 2015-11-06 2015-11-06 一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105312691B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108274084A (zh) * 2018-01-19 2018-07-13 广东工业大学 一种电解加工装置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106925849A (zh) * 2017-03-20 2017-07-07 青岛科技大学 一种l形曲面类工件电解加工的流场夹具
JP7141816B2 (ja) * 2017-07-18 2022-09-26 三菱重工業株式会社 電解加工方法、孔あき部材の製造方法、加工用電極、及び、電解加工システム
CN108162066A (zh) * 2017-12-28 2018-06-15 安徽力普拉斯电源技术有限公司 一种蓄电池打孔装置及其打孔方法
CN108080782B (zh) * 2018-01-02 2020-02-21 南京航空航天大学 微小孔电解加工电极的侧壁绝缘方法及应用
CN108526625B (zh) * 2018-03-23 2019-08-20 南京航空航天大学 大厚度电解切割矩形截面异形管电极与加工方法
CN108746894B (zh) * 2018-05-24 2020-01-21 南京航空航天大学 微细管电极脉动态电解切割方法
CN108746893B (zh) * 2018-05-24 2019-08-20 南京航空航天大学 利用多流道管电极系统的单一流通电解切割方法
CN108672863A (zh) * 2018-07-31 2018-10-19 中北大学 利用小孔反流排除电蚀产物的电极管
CN108907378B (zh) * 2018-10-08 2019-10-01 山东大学 导电磨头及超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置
CN109226914B (zh) * 2018-10-23 2020-04-28 常州工学院 一种自由曲面型腔电解加工用阴极
CN109676208A (zh) * 2019-02-13 2019-04-26 安徽理工大学 一种具有柔性支撑及促进加工产物排出的管电极及其深小孔电加工方法
CN109759657A (zh) * 2019-02-13 2019-05-17 安徽理工大学 一种具有支撑定心功能的管电极及其深小孔电加工方法
CN109570660A (zh) * 2019-02-13 2019-04-05 安徽理工大学 一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法
CN109848492A (zh) * 2019-02-20 2019-06-07 安徽理工大学 管电极高速旋转自吸式反流电解加工方法
CN110307926A (zh) * 2019-06-26 2019-10-08 大连理工大学 一种电解加工小孔测量残余应力的方法
CN110508885A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 安徽理工大学 一种具有促蚀物排出、抵消涡流、去残留峰、自纠偏功能的管电极及制作方法
CN114473098A (zh) * 2022-03-28 2022-05-13 成都和鸿科技股份有限公司 一种电火花打孔快速穿透加工方法及打孔机
CN115582588B (zh) * 2022-10-17 2024-04-09 广东工业大学 一种管电极及电解加工深小孔的方法和装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19854793B4 (de) * 1998-11-27 2004-04-01 Universität Stuttgart Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines metallischen Werkstücks und Verfahren zur Herstellung einer solchen
CN1511668A (zh) * 2002-12-27 2004-07-14 ͨ�õ�����˾ 使用穿孔电极的电加工
CN201168839Y (zh) * 2008-02-21 2008-12-24 常州工学院 数控电解机床用复合阴极
CN101524778A (zh) * 2009-03-10 2009-09-09 南京航空航天大学 开槽电解加工方法及开槽工具
CN201366505Y (zh) * 2009-03-13 2009-12-23 鞍钢股份有限公司 一种新型中间包开浇管
CN102198549A (zh) * 2011-05-20 2011-09-28 南京航空航天大学 脉动流场管电极电解加工方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19854793B4 (de) * 1998-11-27 2004-04-01 Universität Stuttgart Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile Elektrode zur elektrochemischen Bearbeitung eines metallischen Werkstücks und Verfahren zur Herstellung einer solchen
CN1511668A (zh) * 2002-12-27 2004-07-14 ͨ�õ�����˾ 使用穿孔电极的电加工
CN201168839Y (zh) * 2008-02-21 2008-12-24 常州工学院 数控电解机床用复合阴极
CN101524778A (zh) * 2009-03-10 2009-09-09 南京航空航天大学 开槽电解加工方法及开槽工具
CN201366505Y (zh) * 2009-03-13 2009-12-23 鞍钢股份有限公司 一种新型中间包开浇管
CN102198549A (zh) * 2011-05-20 2011-09-28 南京航空航天大学 脉动流场管电极电解加工方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108274084A (zh) * 2018-01-19 2018-07-13 广东工业大学 一种电解加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105312691A (zh) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105312691B (zh) 一种消除管电极电解加工间隙内流场涡流的方法
CN100388997C (zh) 喷射液束电解-激光复合加工方法及其装置
CN105195841B (zh) 一种降低管电极电解加工电极振幅的方法
Zhao et al. A novel high efficiency electrical erosion process–blasting erosion arc machining
CN104014880B (zh) 一种无重铸层微小孔的激光‑电解复合加工装置及方法
CN108372335B (zh) 一种密集斜方孔的电解加工方法
CN103480926A (zh) 微小孔电火花-电解异区同步复合加工方法及其专用工具
CN104057163B (zh) 一种气膜屏蔽微细电解加工方法及其专用装置
CN103624348A (zh) 基于pdms掩模的海量阵列群小孔电解加工方法及装置
RU2010122166A (ru) Способ электрохимического удаления металлического покрытия с конструктивной детали
Dhanvijay et al. Micromachining of ceramics by electrochemical discharge process considering stagnant and electrolyte flow method
CN106270844A (zh) 微间隙电解辅助激光微细加工方法及装置
CN210451271U (zh) 超声协同气膜屏蔽辅助微细电解的加工装置
CN104289775A (zh) 电极复合运动电解切割方法
CN104551277A (zh) 一种用于电化学-机械复合加工的线锯绕制工具电极
Goel et al. Experimental investigations into micro-drilling using air assisted jet electrochemical machining
Hackert-Oschätzchen et al. Surface characterization of particle reinforced aluminum-matrix composites finished by pulsed electrochemical machining
CN204366212U (zh) 一种用于电化学-机械复合加工的线锯绕制工具电极
CN206296548U (zh) 微间隙电解辅助激光微细加工装置
CN101829819B (zh) 激光电解射流复合加工分时控制系统及控制方法
CN202622113U (zh) 一种深孔加工装置
CN114939699A (zh) 一种火花放电强化传质的管电极电解切割方法及装置
Lin et al. Electrochemical machining technology and its latest applications
CN109954948B (zh) 锥形电解液槽微细电解线切割及穿孔加工方法
CN108127200A (zh) 多孔金属材料模块管电极电解喷射铣削加工工具与方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180724

Termination date: 20191106

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee