一种单晶空心叶片电火花电解复合制孔方法转让专利

申请号 : CN201510355873.9

文献号 : CN104923872B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 柳万珠梁养民彭颖王琦强美宁王颖谢国印陈娟娟

申请人 : 西安航空动力股份有限公司

摘要 :

本发明属于电火花电解复合制孔技术,涉及对电火花电解复合制孔方法的改进。其特征在于:制孔的步骤如下:灌注填充物;电火花‑电解复合制孔;填充物的脱除。本发明提出了一种改进的电火花电解复合制孔方法,彻底消除了气膜孔出口端的重熔层,提高了单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率。

权利要求 :

1.一种单晶空心叶片电火花电解复合制孔方法,其特征在于:制孔的步骤如下:

1.1、灌注填充物:

1.1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成,填料的重量占填充物重量的

25%~35%,余量为粘结剂;填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成,甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%~60%,甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目~80目;粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成,双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%~3%,余量为甲基丙烯酸甲酯;填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂,然后按比例称取填料和粘结剂,将粘结剂置于清洁的玻璃杯中,再放入填料,用不锈钢棒搅拌15min~20min即可;

1.1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片(1)的下端口(1b)用胶布封住,由上端口(1a)将配制好的填充物注入单晶空心叶片(1)的内腔中,静置凝固5min~10min;

1.2、电火花电解复合制孔:

将填充了上述填充物的叶片,装夹到EDCM-7A研发改进型电解设备中进行电火花电解复合制孔,制孔工艺参数设置如下:电极丝:直径0.3mm;

电解液:NaNO3溶液,浓度为:3g/L~5g/L;

脉冲宽度:6档~10档;

脉冲间隔:8档~12档;

加工电流:6档~10档;

伺服进给:30%~50%;

底部停顿时间:4s~8s;

1.3、填充物的脱除:

1.3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中,升温至

150℃~200℃,保温1.5h~2h;

1.3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机,清洗液为蒸馏水,升温至50℃~60℃,超声波振动频率28KHZ~40KHZ,振动清洗时间30min~

40min;然后取出用清洁的压缩空气吹干。

说明书 :

一种单晶空心叶片电火花电解复合制孔方法

技术领域

[0001] 本发明属于电火花电解复合制孔技术,涉及对电火花电解复合制孔方法的改进。

背景技术

[0002] 随着先进发动机的快速发展,单晶空心叶片的需求越来越大。高效冷却的单晶空心叶片一般叶身需加工数百个气膜孔,图1是某型航空发动机涡轮叶片的结构示意图。图中,1a是单晶空心叶片的上端口,1b是单晶空心叶片的下端口,2是单晶空心叶片的气膜孔。国内外单晶空心叶片的气膜孔加工一般采用电液束流进行加工,电液束制孔技术是新一代单晶涡轮叶片关键制造技术之一,主要用于单晶高压涡轮工作叶片、单晶高压涡轮导向叶片、单晶高压涡轮外环等特殊冷却结构微孔的加工。包括叶片深小孔、孔轴线与表面夹角很小的斜孔和群孔加工,尤其是特殊位置孔及主通道之间的横向连通孔的加工。但电液束流加工的效率低下,目前很难满足工程化的批量生产。
[0003] 单晶叶片制孔加工技术提出了无重熔层、无裂纹、无热影响区“三无”要求后,新技术、新工艺不断发展。国家863项目激光+电解复合制孔技术研究正是为了提高单晶叶片的孔加工效率,满足“三无”要求而设立。首先采用电火花进行初打孔,打完孔后孔壁存在重熔层,造成100%的报废。然后采用电解的方法进行重熔层去除。在气膜孔的进口端,由于孔内壁有充足的电解液存在,重熔层去除效果良好;但是在气膜孔的出口端,孔内壁没有充足的电解液,存在重熔层无法完全去除的问题,使电火花电解复合制孔的合格率不到1%。

发明内容

[0004] 本发明的目的是:提出一种改进的电火花电解复合制孔方法,以便彻底消除气膜孔出口端的重熔层,提高单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率。
[0005] 本发明的技术方案是:一种单晶空心叶片电火花电解复合制孔方法,其特征在于:制孔的步骤如下:
[0006] 1、灌注填充物:
[0007] 1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成,填料的重量占填充物重量的25%~35%,余量为粘结剂;填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸 丁酯粉末混合组成,甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%~60%,甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目~80目;粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成,双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%~3%,余量为甲基丙烯酸甲酯;填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂,然后按比例称取填料和粘结剂,将粘结剂置于清洁的玻璃杯中,再放入填料,用不锈钢棒搅拌15min~20min即可;
[0008] 1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片1的下端口1b用胶布封住,由上端口1a将配制好的填充物注入单晶空心叶片1的内腔中,静置凝固5min~10min;
[0009] 2、电火花电解复合制孔:
[0010] 将填充了上述填充物的叶片,装夹到EDCM-7A型设备中进行电火花电解复合制孔,制孔工艺参数设置如下:
[0011] 电极丝:直径0.3mm;
[0012] 电解液:NaNO3溶液,浓度为:3g/L~5g/L;
[0013] 脉冲宽度:6档~10档;
[0014] 脉冲间隔:8档~12档;
[0015] 加工电流:6档~10档;
[0016] 伺服进给:30%~50%;
[0017] 底部停顿时间:4s~8s;
[0018] 3、填充物的脱除:
[0019] 3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中,升温至150℃~200℃,保温1.5h~2h;
[0020] 3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机,清洗液为蒸馏水,升温至50℃~60℃,超声波振动频率28KHZ~40KHZ,振动清洗时间30min~40min;然后取出用清洁的压缩空气吹干。
[0021] 本发明的优点是:提出了一种改进的电火花电解复合制孔方法,彻底消除了气膜孔出口端的重熔层,提高了单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率。本发明的一个实施例,经试验证明,单晶空心叶片电火花电解复合制孔的合格率达95%以上。

附图说明

[0022] 图1是某型航空发动机涡轮叶片的结构示意图。

具体实施方式

[0023] 下面对本发明做进一步详细说明。参见图1,一种单晶空心叶片电火花电解复合制孔方法,其特征在于:制孔的步骤如下:
[0024] 1、灌注填充物:
[0025] 1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成,填料的重量占填充物重量的25%~35%,余量为粘结剂;填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成,甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%~60%,甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目~80目;粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成,双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%~3%,余量为甲基丙烯酸甲酯;填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂,然后按比例称取填料和粘结剂,将粘结剂置于清洁的玻璃杯中,再放入填料,用不锈钢棒搅拌15min~20min即可;
[0026] 1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片1的下端口1b用胶布封住,由上端口1a将配制好的填充物注入单晶空心叶片1的内腔中,静置凝固5min~10min;
[0027] 2、电火花电解复合制孔:
[0028] 将填充了上述填充物的叶片,装夹到EDCM-7A型设备中进行电火花电解复合制孔,制孔工艺参数设置如下:
[0029] 电极丝:直径0.3mm;
[0030] 电解液:NaNO3溶液,浓度为:3g/L~5g/L;
[0031] 脉冲宽度:6档~10档;
[0032] 脉冲间隔:8档~12档;
[0033] 加工电流:6档~10档;
[0034] 伺服进给:30%~50%;
[0035] 底部停顿时间:4s~8s;
[0036] 3、填充物的脱除:
[0037] 3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中,升温至150℃~200℃,保温1.5h~2h;
[0038] 3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机,清洗液为蒸馏水,升温至50℃~60℃,超声波振动频率28KHZ~40KHZ,振动清洗时间30min~40min;然后取出用清洁的压缩空气吹干。
[0039] 本发明的工作原理是:使用电火花电解复合加工方法加工单晶空心叶片时,为了达到气膜孔内部重熔层电解加工微量去除的目的,在叶片内腔中填 充防护材料,阻挡电解液在气膜孔出口处的快速流失,保证电解液在气膜孔通道内含量充足,使电解反应充分,有利于气膜孔通道下端及出口处的重熔层完全去除。通过试验研究,选用此种防护材料,可阻挡电解液在气膜孔出口处的快速流失,有效的保证电解液在气膜孔通道内充分发生电解反应。
[0040] 实施例1,某型号发动机单晶空心叶片,材料DD5,采用电火花电解制气膜孔过程中,用该法去除重熔层的方法如下:
[0041] 1、灌注填充物:
[0042] 1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成,填料的重量占填充物重量的25%,余量为粘结剂;填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成,甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的40%,甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为60目;粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成,双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的1%,余量为甲基丙烯酸甲酯;填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂,然后按比例称取填料和粘结剂,将粘结剂置于清洁的玻璃杯中,再放入填料,用不锈钢棒搅拌15min即可;
[0043] 1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片的下端口用胶布封住,由上端口将配制好的填充物注入单晶空心叶片的内腔中,静置凝固5min;
[0044] 2、电火花电解复合制孔:
[0045] 将填充了上述填充物的叶片,装夹到EDCM-7A研发改进型电解设备中进行电火花电解复合制孔,制孔工艺参数设置如下:
[0046] 电极丝:直径0.3mm;
[0047] 电解液:NaNO3溶液,浓度为:3g/L;
[0048] 脉冲宽度:6档;
[0049] 脉冲间隔:8档;
[0050] 加工电流:6档;
[0051] 伺服进给:30%;
[0052] 底部停顿时间:4s;
[0053] 3、填充物的脱除:
[0054] 3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中,升温至150℃,保温1.5h;
[0055] 3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机,清洗液为蒸馏水,升温至50℃,超声波振动频率28KHZ,振动清洗 时间30min;然后取出用清洁的压缩空气吹干。
[0056] 实施例2,某型号发动机单晶空心叶片,材料DD99,采用电火花加工完气膜孔后,采用该法去除重熔层的方法如下:
[0057] 1、灌注填充物:
[0058] 1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成,填料的重量占填充物重量的30%,余量为粘结剂;填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成,甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的50%,甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为70目;粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成,双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的2%,余量为甲基丙烯酸甲酯;填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂,然后按比例称取填料和粘结剂,将粘结剂置于清洁的玻璃杯中,再放入填料,用不锈钢棒搅拌17min即可;
[0059] 1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片的下端口用胶布封住,由上端口将配制好的填充物注入单晶空心叶片的内腔中,静置凝固7min;
[0060] 2、电火花电解复合制孔:
[0061] 将填充了上述填充物的叶片,装夹到EDCM-7A研发改进型电解设备中进行电火花电解复合制孔,制孔工艺参数设置如下:
[0062] 电极丝:直径0.3mm;
[0063] 电解液:NaNO3溶液,浓度为:4g/L;
[0064] 脉冲宽度:8档;
[0065] 脉冲间隔:10档;
[0066] 加工电流:8档;
[0067] 伺服进给:40%;
[0068] 底部停顿时间:6s;
[0069] 3、填充物的脱除:
[0070] 3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中,升温至170℃,保温1.7h;
[0071] 3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机,清洗液为蒸馏水,升温至55℃,超声波振动频率34KHZ,振动清洗时间35min;然后取出用清洁的压缩空气吹干。
[0072] 实施例3,某型号发动机单晶空心叶片,材料DD6,采用电火花加工完气膜孔后,采用该法去除重熔层的方法如下:
[0073] 1、灌注填充物:
[0074] 1.1、配制填充物:填充物由填料和粘结剂混合组成,填料的重量占填充物重量的35%,余量为粘结剂;填料由甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末混合组成,甲聚基丙烯酸甲酯粉末的重量占填料重量的60%,甲聚基丙烯酸甲酯粉末与丙烯酸丁酯粉末的粒度为80目;粘结剂由甲基丙烯酸甲酯和双甲基丙烯酸乙二醇混合组成,双甲基丙烯酸乙二醇的重量占粘结剂重量的3%,余量为甲基丙烯酸甲酯;填充物的配制步骤是:先分别配制填料和粘结剂,然后按比例称取填料和粘结剂,将粘结剂置于清洁的玻璃杯中,再放入填料,用不锈钢棒搅拌20min即可;
[0075] 1.2、灌注填充物:将单晶空心叶片的下端口用胶布封住,由上端口将配制好的填充物注入单晶空心叶片的内腔中,静置凝固10min;
[0076] 2、电火花电解复合制孔:
[0077] 将填充了上述填充物的叶片,装夹到EDCM-7A研发改进型电解设备中进行电火花电解复合制孔,制孔工艺参数设置如下:
[0078] 电极丝:直径0.3mm;
[0079] 电解液:NaNO3溶液,浓度为:5g/L;
[0080] 脉冲宽度:10档;
[0081] 脉冲间隔:12档;
[0082] 加工电流:10档;
[0083] 伺服进给:50%;
[0084] 底部停顿时间:8s;
[0085] 3、填充物的脱除:
[0086] 3.1、加热:将打完孔的单晶空心叶片放入RT3-12型号的箱式电阻加热炉中,升温至200℃,保温2h;
[0087] 3.2、清洗单晶空心叶片:将单晶空心叶片放入KSJ-1012型超声波振动清洗机,清洗液为蒸馏水,升温至60℃,超声波振动频率40KHZ,振动清洗时间40min;然后取出用清洁的压缩空气吹干。