【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特种加工，具体是一种电火花电解复合加工方法。
技术介绍
1、涡轮叶片是航空发动机重要的热端部件，长期服役在极高的环境温度及复杂的交变载荷工况条件下，其工作稳定性与可靠性是航空发动机整机工作安全性的基础。随着对航空发动机性能需求的提升，涡轮前燃气温度不断升高，极大程度上考验着涡轮叶片等核心热端部件的承温能力。为保证涡轮叶片在高温环境下服役安全性与寿命，提高涡轮叶片的耐高温性能，除提升高温合金材料性能、采用热障涂层技术外，目前国内外先进航空发动机涡轮叶片大部分采用气膜冷却设计方案，在空心涡轮叶片内腔通入冷却气流，使其流经冷却通道并通过分布于叶身的气膜孔喷射出来，形成包覆叶片的冷却气膜，将叶片表面同高温燃气隔离，并带走部分高温燃气或明亮火焰对壁面的辐射热量，从而对叶片表面起到良好的保护作用。因此气膜孔是提高航空发动机涡轮叶片承温能力的关键结构之一，特别是随着新一代航空发动机的研制，为保障涡轮叶片的冷却效果和疲劳寿命，对气膜孔加工的质量与效率提出了更高的要求。
2、由于叶片材料往往为高温合金，是典型的难加工材料，再加上气膜孔的高质量加工要求和微小的结构尺寸，气膜孔的加工主要采用特种加工方法，包括电火花、电液束和飞秒激光。其中电液束制孔孔壁无重熔层，但加工定域性较差，造成加工出的孔形较差，内孔口偏大，且易造成叶片对壁损伤，加工合格率较低。飞秒激光制孔孔壁无重熔层，但由于脉冲激光释放能量的特性，飞秒激光加工始终存在对壁损伤防护难度大与无法加工干涉孔的局限性，且加工效率较低、加工成本高。相比之下，电火花加工基于火花放
3、为控制电火花加工产生的重熔层，目前主要依靠工艺优化减薄或组合工艺去除。比如，华中科技大学张震等人、台湾成功大学h.t. lee等人通过工艺参数优化实现控制重熔层<12 μm，但工艺参数优化方法只能有限减少重熔层厚度，目前优化结果还不够理想。而对于较厚的重熔层和明显微裂纹，还只能通过二次工序去除，比如采用磨粒流、化学研磨方法去除加工后的重熔层。
4、为有效减少甚至彻底清除重熔层，国内外研究机构正尝试进行新工艺和新技术的探索研究。其中电火花电解复合加工方法通过电火花加工进行气膜孔快速成形，同时利用开路状态下的电解加工作用去除电火花加工表面的重熔层是一种高效方便的零重熔层制孔方法，但是现有研究一般采用斩波式脉冲电源，且为追求高效率的电火花加工，一般采用较高电压进行电火花电解加工，由于大的加工电压下电化学溶解速度快，对加工表面选择性低，导致孔加工尺寸外扩严重，且由于电解作用时间随着加工进给过程而不断累积，使加工形状精度可控性差。
5、因此，研究一种涡轮叶片高精度电火花电解复合加工零重熔层制孔方法，实现气膜孔高效率、高质量、零重熔层加工，是目前涡轮叶片特种加工领域亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种电火花电解复合加工方法，本专利技术提供的电火花电解复合加工方法具有加工间隙选择性，当被加工工件与工具电极间加工间隙超过一定值时，电解加工不再溶解工件金属，从而解决电火花电解复合加工中电解作用随时间累加作用带来的加工尺寸形状不可控的问题。
2、本专利技术提供了一种电火花电解复合加工方法，包括：
3、在电解液中，采用工具电极对待加工工件进行电火花高定域电解复合加工；
4、所述工具电极与所述待加工工件间通过电容式脉冲电源施加有脉冲电压；
5、所述电容式脉冲电源的电容大小为10 nf~200 nf。
6、本专利技术提供的方法，在电解液中，采用工具电极对待加工工件进行电火花电解复合加工；其中，进行电火花电解复合加工，具体是进行电火花电解复合加工制孔。在本专利技术的某些实施例中，所述待加工工件为涡轮叶片。在电解液中，采用工具电极对涡轮叶片进行电火花加工制孔，在所述涡轮叶片上形成气膜孔。本专利技术所述工具电极的加工转速为50 r/min~200 r/min。
7、本专利技术提供的电火花电解复合加工方法是一种电火花加工工艺结合高定域电解加工工艺的复合加工方法。本专利技术所述工具电极与所述待加工工件间通过电容式脉冲电源施加脉冲电压，由于电容有限储能、放电特点产生瞬态超窄脉宽脉冲电流，完成脉冲式电解，具体而言，本专利技术利用电容电源放电与电解池界面双电层间耦合特性，根据电解池界面双电层和电解液性质匹配电源电容，为电解加工提供超窄脉宽且幅值对加工间隙敏感的脉冲电源，约束电解作用范围，当被加工工件与工具电极间加工间隙超过一定值时（记该值为截止加工间隙dmax），电解加工不再溶解工件金属，从而解决电火花电解复合加工中电解作用随时间累加作用带来的加工尺寸形状不可控的问题。
8、本专利技术所述脉冲电压采用电容大小为10 nf~200 nf的电容式脉冲电源进行施加，所述脉冲电压的峰值电压为60 v~140 v；所述脉冲电压的脉冲宽度为1 μs~20 μs；所述脉冲电压的脉冲间隔为1 μs~20 μs。本专利技术所述电容式脉冲电源用在电解加工中，根据电化学原理，电容式脉冲电源电解加工在脉宽期间和脉间期间的等效电路示意图分布如图1~图2所示，图1为电容式脉冲电源电解加工在脉宽期间（ton）的等效电路示意图，图2为电容式脉冲电源电解加工在脉间期间（toff）的等效电路示意图；利用电源储能电容为被加工工件-电解液间双电层供电，使被加工工件-电解液间双电层电压先升高，然后由于电源储能电容电荷消耗殆尽而下降，通过脉冲电源电容与双电层界面特性匹配，可以实现超窄脉宽电解加工。
9、本专利技术所述电解液选自nano3、naclo3、nacl或na3cit中的至少一种，优选为na3cit；所述电解液的电导率为1 ms/cm~10 ms/cm。本专利技术根据电解池界面双电层和电解液性质匹配所述电容式脉冲电源的电容大小，匹配方法包括：根据如图1所示的所述待加工工件和所述工具电极之间的间隙在截止加工间隙dmax下所述待加工工件、所述电解液和所述工具电极三者构成的电解池的工作过程中的等效电路计算不同所述电容式脉冲电源电容大小cpower下所述待加工工件和所述电解液的界面双电层电压峰值vp=f(cpower)，令双电层电压峰值vp小于等于所述待加工工件的电解加工阈值电压vth，也即令vp≤vth，则计算出的电容cpower，max为满足上述电火花高定域电解加工的最大临界值（此时，截止加工间隙为dmax），再根据所述电容式脉冲电源的不同电容大小下电火花高定域电解复合加工效率和加工重熔层厚度，优选所述电容式脉冲电源的电容大小。在本专利技术的某些实施例中，所述电解液的电导率为1 ms/cm~3 ms/cm，所述脉冲电压的峰值电压为90 v~110 v，根据上述匹配方法匹配得到所述电容式脉冲电源的电容大小为50 nf~7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电火花电解复合加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电火花电解复合加工工艺方法，其特征在于，所述脉冲电压的峰值电压为60 V~140 V；所述脉冲电压的脉冲宽度为1 μs~20 μs，所述脉冲电压的脉冲间隔为1 μs~20 μs。
3.根据权利要求1或2所述的电火花电解复合加工工艺方法，其特征在于，所述电容式脉冲电源的电容大小由以下方法匹配：
4.根据权利要求3所述的电火花电解复合加工方法，其特征在于，所述电解液选自NaNO3、NaClO3、NaCl或Na3Cit中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电火花电解复合加工方法，其特征在于，所述电解液的电导率为1 mS/cm~3 mS/cm。
6.根据权利要求1所述的电火花电解复合加工方法，其特征在于，所述工具电极的加工转速为50 r/min~200 r/min。
7.根据权利要求1所述的电火花电解复合加工方法，其特征在于，进行电火花电解复合加工，具体是进行电火花电解复合加工制孔。
8.根据权利要求7所述的电火花电解复合加工方
...【技术特征摘要】
1.一种电火花电解复合加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电火花电解复合加工工艺方法，其特征在于，所述脉冲电压的峰值电压为60 v~140 v；所述脉冲电压的脉冲宽度为1 μs~20 μs，所述脉冲电压的脉冲间隔为1 μs~20 μs。
3.根据权利要求1或2所述的电火花电解复合加工工艺方法，其特征在于，所述电容式脉冲电源的电容大小由以下方法匹配：
4.根据权利要求3所述的电火花电解复合加工方法，其特征在于，所述电解液选自nano3、naclo3、nacl或na3cit中的至少一种。
【专利技术属性】
技术研发人员：祝玉兰，梁威，王祯，张强，杨忠学，赵婉蓉，关显恒，章彧，许骏杰，王立斐，郑天翔，李翊萌，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。