CN1714974A - 用于去除白层和重铸物的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于去除金属层的方法，包括步骤：提供具有槽(17)的部件(13)，提供包括由壁(19)限定边界的凹部的多孔金属阴极(5)，其中该壁(19)具有与槽(17)对应的外表面(7)，将多孔金属阴极(5)插入到槽(17)中，将电解液(27)引入到多孔金属阴极(5)的凹部内，通过在部件(13)和多孔金属阴极(5)之间的电流流动来去除槽(17)的内表面(11)的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于从部件上去除少量表面金属的装置以及使用这种装置的方法。更具体地说，本发明涉及一种用于从金属部件上去除白层和/或重铸物碎片的方法。
背景技术
采用SAM(超级磨削加工)或线切割EDM(电火花加工)来加工槽尤其是叶片固定槽通常会导致在已加工的表面上产生不需要的材料。具体来说，SAM趋向于产生由白层和变形颗粒组成的不希望有的较薄(约0.0001英寸)局部区域。类似地，线切割EDM趋向于产生沿着表面刀痕的重铸材料的不希望有的较薄(约0.0001英寸)均匀层。
由于白层和重铸材料通常是不需要的，并且会对部件如叶片固定槽的操作造成无法接受的有害影响，因此，希望可以精确且均匀地去除较薄(直到约0.0005英寸)的层，以便去除所有的白层和/或重铸材料。一旦这种白层和/或重铸材料被去除，就可以选择性地对该轮盘槽进行传统的喷丸处理，以提供所希望的压应力。令人遗憾的是，SAM或EDM的再加工会产生与上述相同的金相损坏。
因此，需要一种用于从叶片固定槽的工作表面中去除少量材料的方法，以便能够精确且均匀地去除白层或重铸材料的不希望有的层。这种方法必须能够从槽的内表面中精确且均匀地去除约0.0005英寸的薄层。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于从部件上去除少量表面金属的装置以及使用这种装置的方法。更具体地说，本发明涉及一种用于从金属部件上去除白层和/或重铸物碎片的方法。
根据本发明，用于去除金属层的方法包括步骤：提供具有将从中去除材料的表面的部件，提供包括有由壁限定边界的凹部的多孔金属阴极，其中该壁具有与部件表面相对应的外表面，将多孔金属阴极插入到部件表面上，将电解液引入到多孔金属阴极的凹部内，以及通过在该部件和多孔金属阴极之间的电流流动来去除该部件表面的一部分。
另外，根据本发明，一种阴极包括：构造为形成了具有凹部的多孔电阴极的壁，连接到多孔电阴极的第一端上的第一护板，连接到多孔电阴极的第二端上的第二护板，以及连接到多孔电阴极的第一端和第二端之间的第三护板，以及通过第一护板插入到该凹部中的电解液导管。
另外，根据本发明，用于去除金属层的方法包括步骤：提供具有多个槽的部件，提供包括有由壁限定边界的凹部的多孔金属阴极，其中该壁具有与该槽相对应的外表面，将多孔金属阴极插入到所述多个槽之一中，将电解液引入到多孔金属阴极的凹部内，在引入电解液的同时通过在该部件和多孔金属阴极之间的电流流动来去除多个槽的所述之一的内表面的一部分，将多孔金属阴极从多个槽的所述之一中移开，使部件和阴极彼此相对移动，使得多个槽中的另一个槽与多孔金属阴极对齐，以及重复上述引入步骤。
在附图和下述说明中对本发明的一个或多个实施例的细节进行了介绍。从该说明、附图和权利要求书中可以清楚本发明的其它特征、目的以及优点。
附图说明
图1是本发明的金属阳极和多孔金属阴极的图例。
图2是显示了护板的本发明装置的简图。
在不同的图中，类似的标号和名称表示类似的元件。
具体实施方式
因此，本发明的内容是提供一种装置以及采用这种装置的方法，以便从待处理表面上精确且均匀地去除不需要的材料薄层，在本公开中以优选为叶片固定槽的槽内表面来对该待处理表面进行举例说明。这种情况可通过采用在部件内加工出作为阳极的叶片固定槽来实现。金属阴极包括多孔的抗腐蚀的金属材料，以便使金属阴极的外表面在形状上与形成于金属阳极中的槽的内表面相类似但比其更小。然后，可将电解液注入到多孔金属阴极的内腔或凹部内，并允许电解液通过阴极扩散到金属阴极和金属阳极之间的间隔内。然后产生出电流，使其以一定的速率在金属阳极和金属阴极之间流动并保持足够的时间，以便从槽的内表面上去除精确控制的基本上均匀的一层。
参考图1，其具体显示了本发明的装置。所示的金属阳极13具有加工在其内的间隙17，可从中去除不需要的材料。金属阳极13可由任何金属构造而成。在优选实施例中，金属阳极13由镍基合金、镍基超级合金以及钛合金形成。尽管针对叶片固定槽来进行显示，但是间隙17并不限于此。相反，间隙17可以是制出于金属阳极13内的任何凹部。间隙17形成为具有内表面11，如上所述，其上存在有不需要的白层和/或重铸材料(未示出)。这种不需要的白层和重铸材料的典型厚度可高达约0.0001英寸。
多孔金属阴极5形成了由具有大致均匀壁厚3的壁19来限定边界的凹部。如所构造的那样，多孔金属阴极5具有外表面7。外表面7的形状与金属阳极13的内表面11所形成的形状相类似。尽管金属阳极13的内表面11的形状和多孔金属阴极5的外表面7的形状相类似，但是，多孔金属阴极5的外表面7更小一些，以便使多孔金属阴极5能够装到由金属阳极13的内表面11所限定边界的下凹凹部之中。多孔金属阴极5的外表面7优选比金属阳极13的内表面11小0.005到0.025英寸。这样可使形成于多孔金属阴极5的外表面7和金属阳极13的内表面11之间的间隙17延伸约0.005到0.025英寸。在优选实施例中，间隙17在内表面11和外表面7之间延伸约0.015英寸。
如上所述，壁19具有基本上均匀的壁厚3。在操作中，将电解液引入到由壁19所形成的下凹凹部内，并允许电解液通过多孔金属阴极5扩散到间隙17内。因此，希望电解液在多孔金属阴极5的整个外表面7上以基本上均匀的速率扩散。这可通过精加工出具有基本上均匀壁厚3的壁19的多孔金属阴极5来实现。
为了允许引入到多孔金属阴极5的内腔内的电解液渗透过壁19并充满间隙17，进而执行多孔金属阴极5和金属阳极13之间的电流导通，多孔金属阴极5必须由金属材料制成，以提供电解液可从中通过的孔隙。因此，多孔金属阴极5由多孔的并且优选是抗腐蚀的金属制成。这种金属优选由多孔的不锈钢制成。用来形成多孔金属阴极5的金属最好是约100微米的多孔不锈钢。形成多孔金属阴极5的优选方法是对多孔不锈钢的一部分进行线切割EDM，以形成具有所需几何形状的多孔金属阴极5，其中如上所述，多孔金属阴极5的外表面7与金属阳极13的内表面11相对应。
参考图2，其从侧面显示了本发明的多孔金属阴极5。在多孔金属阴极5上连接了多个护板21、23、25。穿过一个这种护板25插入了电解液导管15，通过该导管15可将电解液27引入到多孔金属阴极5的内凹部中。在优选实施例中，电解液导管15具有优选为非圆形的截面，以便于夹住电解液导管15，从而避免在操作过程中不需要的旋转。护板23、25在形状上与多孔金属阴极5的外表面7所形成的形状相类似，它们分别连接到多孔金属阴极5的前端和后端上。因此，护板23、25用来确保经由电解液导管15引入到多孔金属阴极5的内凹部中的电解液27不会立即流出多孔金属阴极5的前端或后端。类似地，护板21用来防止经由电解液导管15引入到多孔金属阴极5的内凹部中的电解液27通过多孔金属阴极5的底部流出。如图所示，电解液导管15连接到护板25上，使得引入到电解液导管15中的电解液27可流进多孔金属阴极5的内凹部。这样便可在一定的速率和压力下将电解液27经由电解液导管15引入到多孔金属阴极5的内凹部中，以便产生通过多孔金属阴极5的壁19进入间隙17中的电解液27的可精确控制的扩散速率。
在操作中，多孔金属阴极5定位于间隙17内。然后通过电解液导管15将电解液27引入到多孔金属阴极5内。电解液27可以是酸基电解液或盐基电解液。电解液27经由电解液导管15以足以完全充满间隙17的速率引入，并可允许将电解液/碎片12排出间隙17。电解液27的典型流率处于约0.5到3每分钟加仑数/平方英寸之间。在优选实施例中，流率为1每分钟加仑数/平方英寸。
一旦电解液27经由电解液导管15引入，通过多孔金属阴极5的壁19扩散并充满间隙17，就可在多孔金属阴极5和金属阳极13之间感生出电流。通过在多孔金属阴极5和金属阳极13上提供较低的电压差就可形成电流。在部件由镍基合金制成的情况下，这种电压的典型值在约5到20伏的范围内。在优选实施例中，电压是约10.5伏的直流电。采用这种设定在多孔金属阴极5的内表面区域上所获得的典型电流密度是约5.2安培/平方英寸。采用这种设定，当允许电流流动约100秒时，可以从金属阳极13的内表面11上去除约0.001英寸的材料。
从金属阳极13的内表面11上去除的材料以金属氢氧化物的沉积物的形式排放出来，其中该沉积物部分地形成了排放电解液/碎片12。可将这些碎片扔弃或从排放电解液/碎片12中过滤出来，从而留下相对纯净的电解液27，可将其经由电解液导管15再次引入并重复使用。
在另一实施例中，本发明可用来在多个槽中有效地去除白层和重铸材料。参考图1，金属阳极13通常包括多个杉树形状的槽17，其制造成围绕着轮盘或中心体径向地设置，各间隙17与其相邻的间隙17以均匀的距离隔开。在这样的一个例子中，将多孔金属阴极5插入到间隙17中并引入电解液，并且如上所述地提供电流以从间隙17的表面上去除金属。然后，将多孔金属阴极5从间隙17中移开，使形成了所述金属阳极和阴极5的轮盘或中心体彼此相对地移动，即轮盘旋转或以其它方式移动，以便使另一间隙17与多孔金属阴极5对齐，并重复该过程。
通过改变多孔金属阴极5和金属阳极13之间的电压、电解液27的引入速率以及在其上施加电压的时间，就可以从金属阳极13的内表面11上去除均匀且数量精确可控的材料。
在上文中已经对本发明的一个或多个实施例进行了介绍。然而可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可进行各种修改。因此，其它的实施例也包含于所附权利要求的范围之内。
Claims (22)
1.一种用于去除金属层的方法，包括步骤：
提供具有待从中去除材料的表面(11)的部件(13)；
提供包括由壁(19)来限定边界的凹部的多孔金属阴极(5)，所述壁(19)具有与所述部件的表面(11)相对应的外表面(7)；
将所述多孔金属阴极(5)插入到所述部件表面(11)上；
将电解液(27)引入到所述多孔金属阴极(5)的所述凹部内；和
通过在所述部件(13)和所述多孔金属阴极(5)之间的电流流动来去除所述部件表面(11)的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述部件(13)包括提供这样的所述部件(13)，其中所述部件表面(11)是槽(17)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供由不锈钢构成的所述多孔金属阴极(5)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供由100微米的多孔不锈钢构成的所述多孔金属阴极(5)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括经由线切割EDM来加工所述多孔金属阴极(5)的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供这样的所述多孔金属阴极(5)，其中所述壁(19)具有大致均匀的厚度(3)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供这样的所述多孔金属阴极(5)，其中所述外表面(7)比所述部件(13)的所述内表面(11)小0.005到0.025英寸。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供这样的所述多孔金属阴极(5)，其中所述外表面(7)比所述部件(13)的所述内表面(11)小约0.015英寸。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供具有非圆形截面的电解液导管(15)的所述多孔金属阴极(5)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入所述电解液(27)包括引入选自酸基电解液和盐基电解液的所述电解液(27)。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入所述电解液(27)包括以0.5到3.0每分钟加仑数/平方英寸之间的速率引入所述电解液(27)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述引入所述电解液(27)包括以约1每分钟加仑数/平方英寸的速率引入所述电解液(27)。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入所述电解液(27)和使所述电流流动包括引入所述电解液(27)和使所述电流流动，使得以一定速率引入所述电解液(27)并且以一定速率使所述电流流动且持续足够的时间，以便去除所述内表面(11)的0.0005到0.0015英寸之间的厚度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述引入所述电解液(27)和使所述电流流动包括引入所述电解液(27)和使所述电流流动，使得以一定速率引入所述电解液(27)并且以一定速率使所述电流流动且持续足够的时间，以便去除所述内表面(11)的约0.0001英寸的厚度。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供所述多孔金属阴极(5)包括提供具有足够的孔隙度以产生0.5到3.0每分钟加仑数/平方英寸之间的电解液流率的所述多孔金属阴极(5)。
16.一种阴极，包括：
构造成形成了具有凹部的多孔电阴极(5)的壁(19)；
连接到所述多孔电阴极(5)的第一端上的第一护板(23)，连接到所述多孔电阴极(5)的第二端上的第二护板(25)，以及连接到所述多孔电阴极(5)的所述第一端和所述第二端之间的第三护板(21)；和
穿过所述第一护板(23)插入到所述凹部中的电解液导管(15)。
17.根据权利要求16所述的阴极，其特征在于，所述壁(19)具有大致均匀的厚度(3)。
18.根据权利要求16所述的阴极，其特征在于，所述电解液导管(15)具有非圆形的截面。
19.根据权利要求16所述的阴极，其特征在于，所述多孔电阴极(5)包括多孔不锈钢。
20.根据权利要求19所述的阴极，其特征在于，所述多孔电阴极(5)包括100微米的多孔不锈钢。
21.根据权利要求16所述的阴极，其特征在于，所述壁(19)具有杉树的形状。
22.一种用于去除金属层的方法，包括步骤：
提供具有多个槽(17)的部件(13)；
提供包括由壁(19)限定边界的凹部的多孔金属阴极(5)，所述壁(19)具有与所述槽(17)相对应的外表面(7)；
将所述多孔金属阴极(5)插入到所述多个槽(17)之一中；
将电解液(27)引入到所述多孔金属阴极(5)的所述凹部内；
在引入所述电解液(27)的同时，通过在所述部件(13)和所述多孔金属阴极(5)之间的电流流动来去除所述多个槽(17)的所述之一的内表面(11)的一部分；
将所述多孔金属阴极(5)从所述多个槽(17)的所述之一中移开；
使所述部件(13)和所述阴极(5)彼此相对移动，使得所述多个槽(17)中的另一个与所述多孔金属阴极(5)对齐；和
重复所述引入步骤。
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