專(zhuān)利名稱：一種去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層去除的一種裝置及工藝方法。
背景技術(shù)：
渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵部件，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，沿渦輪葉片葉身方向分布了多排不同孔徑的冷卻氣膜孔，目前普遍采用電火花高速打孔、激光打孔等方法加工，而這些加工方法均會(huì)在氣膜孔內(nèi)壁產(chǎn)生影響葉片質(zhì)量的重熔層。目前國(guó)內(nèi)外去除重熔層大都采用磨粒流等方法，加工效率低、成本高、余量去除不均勻且有殘余重熔層；在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，帶有殘余重熔層的葉片由于震動(dòng)疲勞等原因，容易形成微裂紋而導(dǎo)致斷裂故障，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種精度高、效率高、成本低且可有效的去除葉片氣膜孔重熔層的裝置及工藝方法，即應(yīng)用電解質(zhì)-等離子加工技術(shù)進(jìn)行葉片氣膜孔重熔層的加工，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠穩(wěn)定工作，實(shí)施方便、無(wú)污染。本發(fā)明的技術(shù)方案主要采用一種新的電解質(zhì)-等離子加工裝置，通過(guò)工藝過(guò)程， 以完成葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的均勻去除，其特征在于提供了一個(gè)新的電解質(zhì)-等離子加工裝置，該裝置包括直流電源、控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)，增加了一個(gè)改進(jìn)的裝夾通液裝置，在工作箱2的預(yù)部增加一個(gè)轉(zhuǎn)接頭3，并在轉(zhuǎn)接頭3下面連接一個(gè)噴嘴4。電解液循環(huán)系統(tǒng)提供溫度恒定、清潔的電解液，電解加工過(guò)程中，溫度升高超出規(guī)定值時(shí)，熱交換機(jī)9對(duì)電解液降溫，保持溫度恒定，當(dāng)電解液中電解產(chǎn)物較多，定期啟動(dòng)微過(guò)濾器11，排出電解產(chǎn)物，保持噴嘴4中提供清潔的電解液。轉(zhuǎn)接頭3及噴嘴4下面連接了一套組合工裝，該組合工裝用于裝夾固定葉片25，葉片25及組合工裝通過(guò)兩個(gè)墊塊15、16安裝在工作臺(tái)上14上面，工作臺(tái)14連接電源正極， 轉(zhuǎn)接頭3與液壓泵連接通以高速的電解液，電解液連接電源負(fù)極。將葉片零件陽(yáng)極、電解液陰極之間接通電，同時(shí)將一定壓力的電解液以高壓內(nèi)沖液的方式對(duì)葉片氣膜孔內(nèi)壁的重熔層進(jìn)行電解質(zhì)-等離子加工，通入葉片內(nèi)型腔的電解液由于壓力的作用從葉片氣膜孔排出到工作箱2內(nèi)，電解液的高速流動(dòng)極大地強(qiáng)化了電化學(xué)過(guò)程，使氣膜孔內(nèi)壁的重熔層溶解并隨流動(dòng)的電解液排出，加工參數(shù)直接影響重熔層的去除效果，本發(fā)明優(yōu)選參數(shù)為
電壓250 400伏特； 電流密度0. 15 0. 4安培/平方厘米； 電能溶液的比率0. 05 0. 5千瓦小時(shí)/平方分米； 電解液2 8%的無(wú)機(jī)鹽的溶液；電解液溫度70°C 90°C ； 壓力0. 05 0. IMpa0本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的裝置及方法對(duì)微小孔的重熔層去除，實(shí)施方便， 余量均勻，不存在殘佘重熔層，尺寸精度高，相對(duì)磨粒流方法可提高效率幾十倍，大大提高了氣膜冷卻效果，延長(zhǎng)了葉片的使用壽命。


圖1是本發(fā)明去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明葉片及組合工裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明電解質(zhì)-等離子加工原理圖。圖4是本發(fā)明葉片榫頭端面及上橡膠墊示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，為本發(fā)明去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是電源控制柜，2是工作箱，3是轉(zhuǎn)接頭，4是噴嘴，5是止回閥，6是液壓泵，7、8是截止閥，9是熱交換機(jī)，10是球閥，11是過(guò)濾器，12是球閥，13是電解液，14是工作臺(tái)，15、16是墊塊；改進(jìn)的電解質(zhì)-等離子加工裝置包括機(jī)床和電解液循環(huán)系統(tǒng)，機(jī)床主體部分由電源控制柜1、 工作箱2、轉(zhuǎn)接頭3和工作臺(tái)14組成，保證工件安裝定位和提供加工電源，電解液循環(huán)系統(tǒng)由兩個(gè)球閥10和12、微過(guò)濾器11、液壓泵6、兩個(gè)截止閥7、8、止回閥5和熱交換機(jī)9組成， 控制電解液溫度并排出電解產(chǎn)物。圖2是本發(fā)明葉片及組合工裝結(jié)構(gòu)示意圖，其中17是壓蓋，18是上底座，19是下底座，20是大螺栓，21是小螺栓，22是墊片，23是小螺栓，24是大螺栓，25是葉片，26是橡膠墊；組合工裝將葉片25固定夾緊，并通過(guò)兩個(gè)墊塊15、16安裝在工作箱2內(nèi)的工作臺(tái)14 上，壓蓋17與噴嘴4緊密結(jié)合，壓蓋17與上底座18為絕緣材料，避免接正極的葉片與電解液電極發(fā)生短路；葉片的葉尖及榫頭端面分別放置不同作用的墊片和橡膠墊，墊片位于葉尖處，用于封閉葉片型腔，防止電解液從葉尖處滲流；橡膠墊位于榫頭端面處，型面與榫頭端面相同且緊密貼合，空心處用于流通電解液，其余實(shí)心部分用于保護(hù)未加工表面，榫頭端面及橡膠墊示意圖如圖4所示，其中25是葉片榫頭端面橫截圖，沈是橡膠墊橫截圖。圖3是本發(fā)明電解質(zhì)-等離子加工原理圖，對(duì)被加工葉片25的內(nèi)型腔中沖入電解液13并施加高壓電，在燕表雨與電解液13之間形成由蒸氣和天然氣構(gòu)成的氣體層27，此時(shí)的即刻電壓降低，電源1的功率強(qiáng)度作用在形成的氣體層27上，由于高的局部電場(chǎng)電壓強(qiáng)度，使局部突起產(chǎn)生氣體電離化，電極則以脈沖和滲透方式將電流導(dǎo)入氣體層27，由此，最大的放電概率是穿過(guò)氣體層存在于零件表面微型突出的部分，電極所產(chǎn)生的作用則可以溶解工件表面的材料以達(dá)到去除重熔層的效果。下面結(jié)合圖1、圖2、圖4說(shuō)明本發(fā)明方法的實(shí)施過(guò)程，具體步驟如下
將葉片裝夾在組合工裝上，固定壓緊；將安裝好的葉片及組合工裝與工作箱2內(nèi)的噴嘴4相連接，在將葉片及組合工裝固定在連接工作臺(tái)14的兩個(gè)墊塊15、16上，如圖1所示； 連接導(dǎo)線、工作臺(tái)14與電源控制柜1正極相連，轉(zhuǎn)接頭3與電源控制柜1負(fù)極相連；配制好電解液，啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，保證電解液溫度恒定；將電解液通入轉(zhuǎn)接頭3處，接通電源控制器并設(shè)定加工參數(shù)；施加高壓內(nèi)沖液，葉片加工1分鐘后，停止加工，斷開(kāi)電源控制柜1 ； 對(duì)葉片孔徑大小進(jìn)行測(cè)量，滿足要求的葉片，拆卸下來(lái)迸行外觀檢查，不滿足要求的葉片繼續(xù)進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)精度高、余量均勻、無(wú)污染的葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的加工。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)范圍；凡其他未脫離本發(fā)明所揭示的實(shí)質(zhì)下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置，結(jié)構(gòu)包括直流電源、控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)；其特征在于所述去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置還包括一個(gè)裝夾通液裝置，在工作箱(2)的頂部設(shè)有轉(zhuǎn)接頭(3)，在轉(zhuǎn)接頭(3)下面連接有噴嘴(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)接頭 (3)和噴嘴(4)下面連接了一套組合工裝，該組合工裝用于裝夾固定葉片(25)，葉片(25)及組合工裝通過(guò)兩個(gè)墊塊(15)、(16)安裝在工作臺(tái)上(14)上面，工作臺(tái)(14)連接電源正極， 轉(zhuǎn)接頭(3)與液壓泵連接通以高速的電解液，電解液連接電源負(fù)極。
3.—種去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的方法，其特征在于將葉片零件陽(yáng)極、電解液陰極之間接通電，同時(shí)將一定壓力的電解液以高壓內(nèi)沖液的方式對(duì)葉片氣膜孔內(nèi)壁的重熔層進(jìn)行電解質(zhì)-等離子加工，通入葉片內(nèi)型腔的電解液由于壓力的作用從葉片氣膜孔排出到工作箱2內(nèi)，電解液的高速流動(dòng)極大地強(qiáng)化了電化學(xué)過(guò)程，使氣膜孔內(nèi)壁的重熔層溶解并隨流動(dòng)的電解液排出，加工參數(shù)直接影響重熔層的去除效果。
4.如權(quán)利要求3所述的去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的方法，其特征在于 所述加工參數(shù)為電壓250 400伏特；電流密度0. 15 0. 4安培/平方厘米； 電能溶液的比率0. 05 0. 5千瓦小時(shí)/平方分米； 電解液2 8%的無(wú)機(jī)鹽的溶液； 電解液溫度70°C 90°C ； 壓力0· 05 0. IMPa0
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新的去除葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的裝置及方法，采用電解質(zhì)-等離子加工，以完成葉片氣膜孔內(nèi)壁重熔層的均勻去除，其特征在于該裝置包括直流電源、控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)；本發(fā)明的有益效果是通過(guò)高壓內(nèi)沖液對(duì)葉片氣膜孔內(nèi)壁進(jìn)行非浸液式加工，對(duì)微小孔的重熔層可有效去除，實(shí)施方便，余量均勻，不存在殘佘重熔層，尺寸精度高，相對(duì)磨粒流方法可提高效率幾十倍，大大提高了氣膜冷卻效果，延長(zhǎng)了葉片的使用壽命。
文檔編號(hào)B23H3/00GK102335789SQ20111035651
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者于冰, 朱海南, 楊澗石, 王德新 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司