优化异形深孔电解加工工艺

优化异形深孔电解加工工艺

深孔加工在机械加工领域有着非常重要的地位，约占孔加工总量的40%。而随着技术的开展，新式高强度、高硬度和高价值难加工异形深孔零件更广泛地出现及应用于航空航天、换热设备、医疗器械配件等领域，再加之加工深度、精度以及功率要求的不断进步，如孔径需求在0.3mm~2mm且形状不规则的涡轮叶片气膜冷却孔；采用进气道格栅隐身技术的隐形战机中，格栅零件上排布的很多钛合金倾斜方孔都使得异形深孔加工成为现代机械制作的要害工序和难点挑战。

电解加工技术优势明显

关于深孔加工，运用传统钻削工艺存在着刀具刚性不足、钻头易折断、切屑难以排出等工艺缺点。运用电火花加工工艺，虽然工件资料硬度不受限制，但随着孔深的添加，电极损耗严峻，加工功率大幅下降，制作本钱明显添加；孔壁还存有再铸层，需求运用磨粒流机械研磨加工，不仅精度低，还易存在去除不了的死角。

电解加工是一种创新工艺——利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理对工件进行加工。没有宏观“切削力”和“切削热”的效果，因此工件外表不会产生像切削加工中所形成的塑性变形层，也不会产生剩余应力，更不会像电火花在加工面上产生再铸层，具有很低的外表粗糙度值，关于难加工资料、异形孔零件的加东西有明显优势，且批量越大，单件出产本钱越低。

工艺安稳性探求

然而，电解加工异形深孔零件时，加工空隙流场特性会极大影响电解液流速、压力、温度等散布情况，进而影响加工部位遍地溶解速率以及电解产品能否及时排出，终究决定了深孔零件的加工品质。因此，合理优化电解加工流场不仅能确保加工进程的安稳性，还能在必定程度上进步加工功率和外表质量。不少国内外学者也曾就如何进步电解加工进程安稳性开展很多研讨，南京航空航天大学浦口先进制作研讨院作为南京市第一批存案的新式研制组织，在电解加工领域就有着深入研讨。

针对异形深孔电解加工工艺存在的进出口流场骤变、加工空隙流场散布不均、工艺安稳性相对较差等问题，南京航空航天大学薛润荣在赵建社教师的指导和协助下以深径比大于10:1的异形孔零件为研讨目标，对其加工开端、加工安稳、加工穿透的各个阶段流场散布进行仿真模拟与优化研讨，并配合埃马克（EMAG）电解加工机床进行加工实验，接连安稳地加工出

高精度的异形深孔零件，以期为实际出产提供必定的学习与参阅。

实验所选取的零件如图1所示，深径比为12:1，异形孔入口处为平面，出口处为半通半盲孔。电解加工进程中，东西阴极接电源负极，工件接电源正极，东西阴极以必定速度向下进给，电解液高速流过东西阴极与工件形成的加工空隙，带走加工产品及焦耳热，工件一侧产生电化学溶解，完成工件加工成形，东西阴极外侧涂覆绝缘层以避免加工过的孔壁产生二次电解。

流场优化研讨

加工穿透阶段。如图3所示，异形孔出口处为半通半盲，加工穿透瞬间加工空隙内电解液很多缺失，简单引发短路现象导致加工中断，形成零件报废与阴极损害。“针对以上问题，咱们采取了优化阴极通液孔的方法来改图1实验所选取零件示意图善加工穿透时的流场散布。”赵教师介绍说。

依据通液孔流道截面积之和大于等于加工空隙流道截面积之和的原则，实验团队规划了如图4所示的单孔与多孔两种通液结构。并凭借埃马克PTS800电解机床，将它们置于相同条件下进行加工穿透阶段的比照。终究证明，相比单孔通液结构，多孔通液结构更能够确保半通半盲孔加工穿透时，东西阴极与工件外表之间仍有必定流速的电解液经过，更有利于加工穿透空隙流场安稳性的进步。加工开端阶段：如图5（a）所示，由于实验异形孔入口处为平面，加工空隙流场呈发散情况，东西阴极开端加工到安稳加工的进程中流场存在骤变，易产生短路现象，一起会对工件外表非加工部位产生杂散腐蚀。为处理这一问题，实验团队提出了在工件外表放置带绝缘导流板的方法，如图5（b）所示，来削弱流场的发散程度，一起维护工件外表非加工部位不产生杂散腐蚀。加工安稳阶段：进入加工安稳阶段，加工空隙内电解液需求具有必定流速，才干满足排出电解产品与操控温升的要求。而要想满足电解液流速需求，设置合理的电解液进出口压力是要害。“凭借埃马克PTS800电解机床可对加工电源参数、电解液参数等进行实时调理操控并及时取得加工反馈信息的优势特色，咱们能够轻松完成不同进出口压力的设置，并根据加工情况进行探求、调整，以获取最合适的参数。”赵教师介绍说。

 实验团队先取电解液出口压力为0MP，进口压力为逐渐递加的不同数值进行分析发现，随着进口压力的添加，虽然电解液流速不断上升，但是相邻通液孔周围的负压区域也在逐渐添加。负压区域添加时，当空隙内压力突降极易形成电解液气化，气泡积聚则会导致空穴现象，然后影响加工顺利进行。要想消除负压区域，只要恰当施加背压。

 在取不同出口背压与进口压力值进行新一轮探求中，实验团队在重复的比照分析后终于找到了既能满足电解液流速规划要求，也能大大下降负压区域的合理参数。

复合进给对流场影响

经过添加背压，虽然在必定程度上下降了负压区域，但很难做到彻底消除，无法绝对保障工艺的安稳性，南航师生们又开始思索进一步的优化方案。“鉴于埃马克电解机床具备振动进给功能，经与教师重复讨论后，咱们终究找到了处理方案——复合进给运动。”薛润荣介绍道。