电解加工在航空工业中的应用前景(精)

电解加工在航空工业的应用前景

电解加工是近代才被采用的一种新型的加工方法。我国在 1958年首先在膛线加工中应用,后来逐渐地在深孔、花键孔、链轮、内齿轮、叶片、异形零件和模具制造等的方面推广而来。如今,电解加工已经是一种成熟的特种加工技术。它区别与冷加工,热加工,机械加工,而是利用化学能进行加工,完美的将化学工业与机械工

业结合起来。

电解加工及其复合加工今年来在航空航天工业的应用越来越多。电解加工以其加工速度快,便面质量好,不怕材料强、硬、韧个,无宏观机械切削力,工件阴极无损耗,可用同一个成型阴极作单方向送进而成批加工复杂型腔、型面、型孔的等优点, 在航空制造应用领域甚广。

叶片是航空发动机、汽轮机的重要零件。以前叶片的加工是靠在铣床上用靠模进行铣削,效率非常低,据综合统计,由于航空发动机叶片数量多且难加工,用传统切

削方法加工约占整台发动机加工劳动量的 30%以上。而相对于叶片的几何结构及

采用的材料,电解加工却能充分发挥其技术特长。我国、苏联、英国早在 20世纪

50年代末、 60年代初就开始采用电解加工叶片,尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高有更多的叶片采用精密成形,使电解加工叶片的数量有一些减少,但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用,以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现,对电解加工又提出了新的,更高的要求,电解加工依然是优选工艺方法之一。

特殊类型的孔加工是电解加工在航天制造中的另一种典型应用, 主要包括难切削材料构件上的深小孔、型孔加工。如空心冷却涡轮叶片和导向器叶片上的许多小孔 , 特别是深小孔和呈多向不同角度分布的小孔 , 用普通机械钻削方法特别困难 , 甚至不能加工 ; 而用电火花、激光加工又有表面再铸层问题 , 且加工孔深也有限 ;

采用电解方法则加工效率、加工质量明显提高 , 加工孔深大大增加 , 还可以采用复合多孔加工方式 , 使加工效率提高几倍、十几倍。

电解加工在钛合金、高温耐热合金薄壁机匣加工中也有很多应用。从 70 年代开始 , 在新型高推重比航空发动机中逐渐采用整体机匣。其结构为薄壁筒形或薄壁环形 ; 材料为钛合金、不锈钢、高温耐热合金等 ; 在机匣内外壁上均布有多组尺寸形状都相同 , 但构型复杂的减重型槽和安装凸台。机匣毛坯多为铸造或锻造的圆筒或圆环 , 从毛坯机加工至复杂结构的机匣成品 , 去除量将近 2/ 3 或更多。去除大余量的难切削材料、加工如此复杂的薄壁件 , 采用数控切削加工非常困难 ; 而采用若干个不同形状的阴极在均布的不同工位上重复电解加工 , 则可充分发挥电解加工的特点 , 比机械切削可提高工效 5~ 10 倍。为了提高加工效率 , 经常选用大电流加工 , 其电源以万安培计 ; 机床则为多工位数控电解加工机床。我国在这一领域的研究和应用几年前才开始。因此在该领域里我

国还有很大的探索空间可以,在材料,电解加工,薄壁机匣的精度方面方面还有很大的提升。

毛刺无论在各个制造领域里,加工工艺里都会存在,而产品的质量,性能与毛刺的去除量,平整度有很大的关联,很多复杂曲面,凹角的毛刺问题较为棘手,解决不好甚至会影响零件的使用寿命,更严重时可能对生命安全造成危害。电解去毛刺已在航空、、航天产品的液压件交叉孔、叶片榫齿、齿轮以及航空发动机火焰筒孔边等去毛刺中得到应用。电解去毛刺不仅提高生产效率 , 同时更可保证去毛刺质量 , 有利于提高产品质量和使用寿命。如德国在民用工业中大量应用电解去毛刺 , 对齿轮、液压件中的各种交叉孔壁去毛刺已经采用专用的电解去毛刺机床 , 自动化程度较高。电解去毛刺特别适合在硬而韧的工件上加工,还可以避免机械方式或手工方式对毛刺已加工表面产生的损害,在航空等精密,要求比较高的行业里非常适宜。其原理采用了在电极两极间通有电流,在电极尖角处的电流密度最大,去毛刺时,只要将工具阴极靠近毛刺或毛刺的根部,毛刺就很容易被去除,并在工件上获得一定半径的光滑圆角。

近些年来 , 国内外对电解加工的研究与应用都给予高度重视并取得了一些重要的研究成果。电解加工在航空制造中又有了新的发展,高频、窄脉冲电流电解加工在电解加工间隙中将产生特殊的物理、化学作用 , 使得高频、窄脉冲电流电解加工

比较低频脉冲电流电解加工 , 在表面质量、加工效率都有显著提高 , 展示了其在航空零件微精加工中的重要应用前景。而数控仿型电解加工是计算机与电解技术的完美结合,对现代产品加工影响巨大。计算机数控技术同电解加工技术的结合所形成的柔性电解加工技术研究方向 , 得到了国内外特种加工专家的认同。采用计算机控制数控机床对工件进行精密或超精密加工一直是各国所追求的,而用计算机控制电解加工,控制电解的进程, 对加工精度、电解液的浓度等方面相人工而言对可以有效的提高其准确度。从而更好的进行电解加工。

电解加工技术究其原理是利用电对材料进行有效的加工。包括利用阳极金属的溶解作用去除材料,或者是利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工。其目的是为了加工一些在机械设备中难以加工的硬脆性材料,有效的消除其毛刺。提高零件的精度和使用寿命。当然,一般而言,利用数控电解加工代价是很大的,生产周期也较长,所以在一些高精度产品,用途很大的工业,如精密仪表,汽车,航空航天这些行业里应用较多。为使电解加工能得到持续发展 , 也为了生产工人的健康和周围环境的安全 , 必须重视并解决电解加工过程中的环境保护问题。对加工过程中逸出的气体要通风排放 , 特别对电解泥要进行处理和回收。相信今后,电解加工将在新工艺技术的开发研究 , 包括高频、窄脉冲电流电解加工、柔性电解加工、小间隙电解加工、复合加工等方面得到发展和应用 ; 计算机控制技术将在电解加工设备与过程、参数的控制中得到不断的发展与扩大应用,在航天领域的应用会更加广泛而深入。