[发明专利]一种气体辅助保护整体叶轮套料电解加工工艺及装置

说明书

本发明公开了一种具备气体辅助保护的整体叶轮套料电解加工工艺及装置，属于电解加工领域。该装置上部设有与主轴实现夹紧连接的圆柱形阴极座，圆柱形阴极座底部设有销孔以实现阴极的定位；该装置中部设有通气孔，对已加工叶片和待加工叶片进行气体辅助绝缘；该装置下部设有绝缘密封装置，其与内部的前、后叶片绝缘套构成封闭式加工区域以实现电解加工流场封闭化。加工过程中，被叶片绝缘套套住的叶片始终处于气体辅助绝缘状态，有效降低已加工叶片的杂散腐蚀程度。本发明解决了等截面叶型整体叶轮套料电解加工时已加工叶片受杂散腐蚀和流场敞开式电解液留存非加工区的难题，有利于提高叶片的加工精度，增强加工过程的稳定性。

技术领域

本发明涉及特种加工技术领域，具体涉及一种气体辅助保护整体叶轮套料电解加工工艺及装置。

背景技术

等截面叶型整体叶轮是一种曲面复杂的整体构件，广泛应用于航空航天领域的涡扇发动机、压气机转子以及高低压涡轮。该整体构件具有重量轻、疲劳强度高、结构紧凑等优点。

等截面叶型整体叶轮的加工方法有电火花加工、精密铸造、数控铣削、线性摩擦焊以及套料电解加工等。采用电火花技术加工等截面叶型整体叶轮，叶轮的表面会出现不同程度的微裂纹和再铸层，影响叶轮的疲劳强度。采用精密铸造技术加工等截面叶型整体叶轮，叶轮可能会出现缩松、缩孔、冷隔、气孔、裂纹等铸造缺陷，影响叶轮的疲劳强度，同时需要大量时间迭代才能确定加工工艺，研发周期长。采用数控铣削技术加工等截面叶型整体叶轮虽然能获得较高的叶片表面质量，但是由于叶轮的材料硬度高、切削性能差导致在叶轮的数控铣削加工中易出现铣刀磨损、断刀的现象，同时由于切削力的存在导致在铣削加工薄壁叶片时易出现叶片变形的情况。采用线性摩擦焊技术可以加工等截面叶型整体叶轮，但是需要先分别制造出叶片和叶环然后将其焊接在一起，加工周期长。同时，线性摩擦焊会带来微裂纹、微孔缺陷，影响叶轮的疲劳强度。

套料电解加工是一种基于电化学阳极溶解原理蚀除阴极刃端面对应的阳极材料，保留阴极刃内腔对应部分阳极材料的加工方法。相比于前面的加工方法，套料电解加工因具有不受材料加工限制的影响、阴极工具无损耗、无宏观切削力、生产效率高，加工表面质量好等优点，使得其更适于加工等截面叶型整体叶轮。

使用套料电解加工方法加工等截面叶型整体叶轮时，阴极会对已加工的叶片进行二次腐蚀。这种杂散腐蚀会降低叶片的加工精度，严重时会导致零件的报废。为了减轻杂散腐蚀对叶片成型精度的影响，国内外人员开展了一系列的研究，并取得一定的成果。现有的气体绝缘保护套料电解加工方法是利用气体吹走留存于非加工区的电解液，以实现对已加工叶片进行绝缘。但因其流场不是全封闭式，使得无法对上一个已加工叶片进行有效的绝缘保护。对于全封闭式流场的等截面叶型整体叶轮套料电解加工，所有的已加工叶片以及待加工叶片均需得到绝缘保护。现有的叶片杂散腐蚀消除办法虽然取得了一定的成效，但有其局限之处，不能实现对全部的叶片进行绝缘保护。

在等截面叶型整体叶轮套料电解加工时，不仅要考虑杂散腐蚀对叶片的影响，还要考虑流场对于加工稳定性以及机床本身的影响。现阶段的等截面叶型整体叶轮套料电解加工装置采用的是敞开式流场，这使得电解加工的流场不稳定。同时，非加工区留存的电解液也会腐蚀机床，降低机床的寿命。因此急需一种可以在套料电解加工等截面叶型整体叶轮时对所有叶片进行绝缘保护的流场封闭式的加工装置及其加工工艺。

发明内容

本发明的目的是为解决现阶段等截面叶型整体叶轮套料电解加工时出现的叶片不能全部被绝缘保护以及敞开式流场不稳定的问题，提供了一种气体辅助保护整体叶轮套料电解加工工艺及装置，以提高等截面叶型整体叶轮的加工精度、加工稳定性以及机床的寿命。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：