难加工材料微小孔电火花-电解复合加工试验及工艺研究

摘要

航空发动机涡轮叶片上的气膜冷却孔往往数量多、孔径小，还要求无微裂纹、无重铸层，且叶片多为高温合金等难加工材料，传统机械加工难以满足其加工要求。而微小孔电火花-电解复合加工不仅具备了电火花高速穿孔加工高效率的特点，还兼具了电解加工无重铸层的优势，能够满足其较高的加工要求，有望实现气膜冷却孔的高效、无重铸层加工。本文聚焦于难加工材料微小孔电火花-电解复合加工工艺研究，针对涡轮叶片气膜冷却孔的加工要求，进行了大量的试验分析和研究，主要完成了以下几个方面的内容：
　　（1）通过适度减小黄铜管电极的长度以改善微小孔电火花-电解复合加工的效果，开展了不同长度管电极电火花-电解复合加工试验，并探究管电极长度对复合加工效果的影响，结果表明采用长度短的管电极可以提高加工效率和加工稳定性，减小小孔孔径，改善小孔形貌，增强重铸层去除的效果。
　　（2）采用在工件底部填充非金属反衬材料的基础上增加底部停顿时间和使用高低电压脉冲电源的方法，以提高小孔孔壁的表面质量并保证重铸层的完全去除，设计并开展了不同底部停顿时间电火花-电解复合加工试验和高低电压脉冲电源复合加工对比试验，表明这些方法能够改善小孔孔壁的表面质量，增强对小孔孔壁上重铸层的去除效果。其中，当底部停顿时间设置为4s以上时，小孔孔壁上的重铸层可以被完全去除；使用高低电压脉冲电源能够明显减少重铸层的残留，但仍有少量残留。
　　（3）根据涡轮叶片和气膜冷却孔的特点，开展了斜孔的电火花-电解复合加工试验研究，同时进行了涡轮叶片气膜冷却孔的加工。试验结果说明，斜孔的电火花-电解复合加工同样能够得到良好的小孔形貌，但是加工效率相对较低，加工时间较长，且小孔孔径稍有增加。当底部停顿时间设置为4s以上时，小孔孔壁上的重铸层也可以被完全去除；通过对加工工艺参数的优化，初步实现了涡轮叶片气膜冷却孔的高效、无重铸层加工。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1课题背景

1.2微小孔加工技术研究现状

1.3电火花-电解加工技术研究现状

1.4课题研究意义、来源及主要研究内容

第二章 管电极长度对电火花-电解复合加工效果的影响

2.1管电极长度对电火花-电解复合加工影响机理

2.2试验方案设计

2.3试验结果分析与讨论

2.4本章小结

第三章 提高小孔表面质量的复合加工工艺研究

3.1重铸层去除机理

3.2不同底部停顿时间对电火花-电解复合加工的影响

3.3高低电压脉冲电源电火花-电解复合加工试验

3.4本章小结

第四章 涡轮叶片气膜冷却孔的加工

4.1加工对象的特点

4.2斜孔电火花-电解复合加工试验研究

4.3涡轮叶片气膜冷却孔加工试验研究

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2对未来工作的展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文