CN112846429A - 整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本专利涉及一种整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置及方法，属于电解加工领域。该装置由环形绝缘保护套，供气装置和保护片三部分组成，对整体叶盘的已加工叶片形成三重防护，抑制杂散电解液对已加工叶片的腐蚀。通过三重防护装置，保证已加工叶片处于周围无电解液的环境中，抑制已加工叶片所遭受的杂散腐蚀，保证加工试件的一致性，改善加工试件的表面质量。

Description

整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置及方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

为了提高航空航天发动机的气动性能，整体叶盘被广泛采用，使发动机的结构得到简化，推重比和可靠性得到有效提高，但是增大了发动机的制造难度。在众多整体叶盘加工方法中，电解加工凭借众多优势，已经在航空航天领域得到广泛应用。

电解加工存在的杂散腐蚀，影响加工的零件表面质量和加工精度。为了减少杂散腐蚀，在专利“气绝缘保护套料电解加工阴极系统及加工方法”（申请号 201710463442.3申请人 南京航空航天大学，发明人 朱栋 胡兴焱 刘嘉 徐正扬）中，通过特殊的套料电解加工阴极系统，向正在加工叶片上的已加工区域吹入压缩空气，吹除已加工表面上的杂散电解液并形成气体绝缘层，有利于减小杂散腐蚀对正在加工叶片上的已加工区域的影响。在专利“一种气膜屏蔽微细电解加工方法及其专用装置” （申请号 201410073096.4 申请人浙江工业大学，发明人 王明环 彭伟 许雪峰）中，通过使用一种气液分离装置，压缩空气能够将电解液集中在特定加工区内，提高了加工的定域性。

目前，各种电解加工保护装置及加工方法主要针对正在加工叶片上的已加工区域开展相应的防护措施。在整体叶盘的电解加工中，存在着对已加工叶片的保护问题。在无保护措施下，工件上距离加工区越近的已加工叶片，会遭受越严重的杂散腐蚀。杂散腐蚀降低表面质量与加工精度，可能导致已加工叶片从达到加工要求转变为不符合加工要求。所以，对已加工叶片进行保护，抑制已加工叶片的杂散腐蚀至关重要。目前，在整体叶盘加工中，对已加工叶片区域的杂散腐蚀，尚未见到切实有效的防护装置。因此，亟需寻找一种行之有效的装置，保护已加工叶片，减少甚至消除已加工叶片的杂散腐蚀，保护加工试件的一致性，提高整体叶盘的电解加工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置及方法，以有效解决在整体叶盘电解加工中存在的已加工叶片遭受杂散腐蚀的问题，保护加工试件的一致性，提高零件的加工质量。

一种整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置，其特征在于：包含叶片保护套、环形绝缘保护套，供气装置;上述叶片保护套固定在与当前加工叶片相邻的相邻已加工叶片上将相邻已加工叶片完全包裹住，叶片保护套具有带电层和绝缘层的双层结构，内侧为带电层，外侧为绝缘层；上述环形绝缘保护套，中部设置贯穿左右两端的横槽，该横槽称为叶片通道，叶片通道的上方为上部基块，叶片通道的下方为下部基块；上述上部基块的上端设置第一进气口，上部基块的第一侧壁设置第一出气口，第一进气口和第一出气口通过设置于上部基块内部的第一出气通道相连通；上述下部基块的下端设置第二进气口下部基块的第一侧壁设置第二出气口，第二进气口和第二出气口通过设置于下部基块内部的第二出气通道相连通；环形绝缘保护套上叶片通道的宽度和深度与已加工叶片相匹配，用于容纳近处已加工叶片；环形绝缘保护套的上部基块和下部基块分别在第一出气口、第二出气口处延伸，形成出气口延伸结构，延伸结构用于插入叶片之间的叶栅通道内为环形绝缘保护套定位；环形绝缘保护套通过叶片通道和出气口延伸结构固定在工件上，叶片通道包围着近处已加工叶片；第一出气口方向朝向叶片通道边缘处的相邻已加工叶片的前缘，第二出气口方向朝向叶片通道边缘处的相邻已加工叶片后缘；供气装置包含提供气体的气源、与第一进气口连接的第一通气管和与第二进气口连接的第二通气管。

所述的整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置所形成的三重防护方法，其特征在于：在整体叶盘的电解加工中，大量的电解液被注入加工区内，通过电化学反应，材料被快速地去除，从而形成所要求的叶片；在加工过程中，当前加工叶片区域内的一部分电解液会溅射到已加工叶片上，从而对已加工叶片造成二次腐蚀；上述环形绝缘保护套包围着近处已加工叶片，隔离工件上当前加工叶片的加工区内溅射出的大量杂散电解液；气体经气体通道被准确的供给至相邻已加工叶片区域，吹除相邻已加工叶片周围少量的杂散电解液；上述叶片保护套的外侧绝缘层能够屏蔽残留的极少量的杂散电解液形成的杂散电流，内侧带电层具有牺牲阳极的作用，能够优先于已加工叶片腐蚀，进一步保护已加工叶片。在环形绝缘保护套，供气装置以及保护片的三重防护下，相邻已加工叶片处于周围无电解液的环境中，有效抑制相邻已加工叶片所遭受的杂散腐蚀。

本发明的有益效果在于：

（1) 环形绝缘保护套将杂散电解液与已加工叶片隔离开，有效减少已加工叶片与阴极之间导电介质。环形绝缘保护套固定在工件上，包围着已加工叶片，可以有效隔离加工区内溅射出大量的电解液，减少导电介质，抑制杂散腐蚀；环形绝缘保护套的结构简便，易于装夹。

（2) 气体被精准的供给至已加工叶片区域，吹除少量的杂散电解液并对已加工叶片进行绝缘保护。气体经过环形绝缘保护套，被精准的供给至已加工叶片区域；对于少量的杂散电解液，在压缩气体的作用下，被吹离已加工叶片，进一步减少已加工叶片周围的导电介质；同时，压缩空气在已加工叶片上形成气体绝缘保护层，进一步抑制已加工叶片的杂散腐蚀。

（3) 设计具有带电层和绝缘层双层结构的保护片，在牺牲阳极保护和绝缘保护下，抑制已加工叶片所遭受的杂散腐蚀。保护片固定在已加工叶片上，内侧带电层与叶片相接触而具有相同电位，具有牺牲阳极的作用，自身能够优先于已加工叶片腐蚀；外侧绝缘层能够隔离电解液，同时使得已加工叶片处于一个绝缘环境，具有绝缘保护作用；对于残留的微量的杂散电解液形成的杂散腐蚀，保护片能够有效的保护已加工叶片。

（4) 本发明提高电解加工的定域性，改善正在加工叶片区域内的流场稳定性。电解液在环形绝缘保护套和压缩气体的双重约束作用下，集中于正在加工的叶片区域，有利于提高电解加工的定域性，改善正在加工叶片区域内的流场稳定性。

附图说明

图1是本发明的装置及其加工示意图;

图2是本发明叶片保护套与已加工叶片的固定示意图；

图3是本发明装置中的环形绝缘保护套示意图;

图4是本发明装置中的环形绝缘保护套剖切示意图；

图中标号名称： 1、气源，2、通气管，3、环形绝缘保护套，3-1、进气口，3-1-1、第一进气口，3-1-2、第二进气口，3-2、叶片通道，3-3、出气通道，3-3-1、第一出气通道，3-3-2、第二出气通道，3-4、出气口，3-4-1、第一出气口，3-4-2、第二出气口，4、整体叶盘，4-1、待加工叶片，4-2、当前加工叶片，4-3、已加工叶片，5、叶片保护套，5-1、带电层，5-2绝缘层，图1，图3和图4的实心箭头表示压缩气体的流动方向。

具体实施方式

下面结合图1、2、3和4，对本发明的具体实施方式做如下详细介绍。

实施本发明——“整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置”，其主要包括，环形绝缘保护套，供气装置以及保护片。

采用本发明在整体叶盘电解加工中对已加工叶片的保护过程主要包括以下步骤：

步骤一：安装工装夹具，编写电解加工机床进给程序。整体叶盘安装在电解加工专用机床上，工件与阴极分别与电解加工专用电源的正负极连接。

步骤二：使用保护片包裹住已加工叶片，如图2所示，内侧带电层贴合已加工叶片。

步骤三：将整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置，如图1所示连接，环形绝缘保护套固定在工件上。

步骤四：打开通气管路上的阀门以及气源，调节气压，压缩气体通过通气管与环形绝缘保护套内的通道被输送至预加工叶片与相邻已加工叶片之间的叶栅通道内。

步骤五：开启电解液循环系统，调节压力，电解液输送至叶片加工区内。

步骤六：开启电解加工专用电源、电解加工专用机床，执行进给程序，机床主轴进给，对整体叶盘进行电解加工。

步骤七：加工完毕，机床主轴停止进给，依次关闭电解加工专用电源、电解液循环系统、气源和电解加工专用机床，整理并清洁使用的设备及仪器。

Claims (2)

1.一种整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置，其特征在于：

包含叶片保护套（5）、环形绝缘保护套（3），供气装置;

上述叶片保护套（5）固定在与当前加工叶片（4-1）相邻的相邻已加工叶片（4-3）上将相邻已加工叶片（4-3）完全包裹住，叶片保护套（5）具有带电层（5-1）和绝缘层（5-1）的双层结构，内侧为带电层（5-1），外侧为绝缘层（5-1）；

上述环形绝缘保护套（3），中部设置贯穿左右两端的横槽，该横槽称为叶片通道（3-2），叶片通道的上方为上部基块，叶片通道的下方为下部基块；

上述上部基块的上端设置第一进气口（3-1-1），上部基块的第一侧壁设置第一出气口（3-4-1），第一进气口（3-1-1）和第一出气口（3-4-1）通过设置于上部基块内部的第一出气通道（3-3-1）相连通；上述下部基块的下端设置第二进气口（3-1-2 ），下部基块的第一侧壁设置第二出气口（3-4-2），第二进气口（3-1-2）和第二出气口（3-4-2）通过设置于下部基块内部的第二出气通道（3-3-2）相连通；

环形绝缘保护套（3）上叶片通道（3-2）的宽度和深度与已加工叶片相匹配，用于容纳近处已加工叶片；环形绝缘保护套（3）的上部基块和下部基块分别在第一出气口（3-4-1）、第二出气口（3-4-2）处延伸，形成出气口延伸结构，延伸结构用于插入叶片之间的叶栅通道内为环形绝缘保护套（3）定位；环形绝缘保护套（3）通过叶片通道（3-2）和出气口延伸结构固定在工件上，叶片通道（3-2）包围着近处已加工叶片；第一出气口（3-4-1）方向朝向叶片通道边缘处的相邻已加工叶片（4-3）的前缘，第二出气口（3-4-2）方向朝向叶片通道边缘处的相邻已加工叶片（4-3）后缘；

供气装置包含提供气体的气源（1）、与第一进气口（3-1-1）连接的第一通气管（2-1）和与第二进气口（3-1-2）连接的第二通气管（2-2）。

2.利用权利要求1所述的整体叶盘电解加工已加工叶片保护装置所形成的三重防护方法，其特征在于：

在整体叶盘的电解加工中，大量的电解液被注入加工区内，通过电化学反应，材料被快速地去除，从而形成所要求的叶片；在加工过程中，当前加工叶片（4-1）区域内的一部分电解液会溅射到已加工叶片上，从而对已加工叶片（4-2）造成二次腐蚀；

上述环形绝缘保护套（3）包围着近处已加工叶片（4-2），隔离工件（4）上当前加工叶片（4-1）的加工区内溅射出的大量杂散电解液；气体经气体通道被准确的供给至相邻已加工叶片区域，吹除相邻已加工叶片周围少量的杂散电解液；上述叶片保护套（5）的外侧绝缘层（5-2）能够屏蔽残留的极少量的杂散电解液形成的杂散电流，内侧带电层（5-1）具有牺牲阳极的作用，能够优先于已加工叶片（4-2）腐蚀，进一步保护已加工叶片（4-2）；

在环形绝缘保护套（2），供气装置以及保护片（5）的三重防护下，相邻已加工叶片（4-2）处于周围无电解液的环境中，有效抑制相邻已加工叶片（4-2）所遭受的杂散腐蚀。

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