冰层辅助对电火花-电解复合穿孔的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252017V01．38No．5SSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．educnhkxb@buaa．edu．cn冰层辅助对电火花一电解复合穿孔的影响丁飞，徐正扬。，王丰，张彦南京航空航天大学机电学院，南京210016摘要：电火花一电解复合穿孑L(ECDD)加工方法有望实现难加T材料涡轮叶片气膜冷却孔无重铸层高效加工，为了进一步提升小孔孔壁的加工质量，提出了在工件底部填充冰层的电

2、火花一电解复合穿孔加工新方法。分析了冰层辅助对复合加工过程中两极之间电流电压的波形、复合穿孑L的加工效率、小孔的出人口孑L径、孑L壁重铸层去除等的影响，进行了冰层辅助与无冰层辅助电火花一电解复合穿孔对比试验。试验表明：冰层辅助加工可以在小孔穿透之后形成充分的反向冲液，有效地解决小孔穿透之后的漏液问题。在增加底部停顿时间的基础上，即小孔穿透后管电极到达预设深度继续停留一段时间，延长管电极对孔壁的电解作用时间，可以显著提高重铸层的去除效果，有望实现小孔整个孔壁重铸层的完全去除。关键词：冰层辅助；电火花一

3、电解复合穿孔(EcDD)；波形；加工效率；重铸层中图分类号：V261．94文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)05—420643—09随着航空工业的发展，航空发动机关键零部件上出现了大量微小孑L结构，这些孔的孔径一般在0．2～0．8mm之间[1]，由于航空发动机关键零部件的材料一般为高强度、高硬度的难加工材料，如高温合金、钛合金、金属间化合物等，而且这些微小孔还要求加工表面无重铸层、无微裂纹、无热影响区等，所以传统的加工方法，如机械钻孔、机械冲孔等经常难以满足要求口]，特种加工技术

4、是这些小孔有效的加工方法，比如电火花高速穿孔加工[3]、电解射流加工14‘j、激光穿孔加工[61等，激光穿孔和电火花高速穿孔加工可以在保证高效率的情况下，加工出符合尺寸要求的微d,TL，但由于激光和电火花穿孔加工均通过高热去除材料，导致孔壁产生重铸层、微裂纹及热影响区，将会对航空发动机的疲劳寿命等产生影响。电解射流加工虽然不会产生重铸层、微裂纹和热影响区，但玻璃毛细管易碎、难夹持，且多采用酸性溶液，同时其加工效率较慢，在未来批量生产方面存在问题。为了适应诸如航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔高效无重铸层的

5、加工要求，有必要尝试新的加工方式。由于电火花加工和电解加工具备各自优势，各国研究者尝试将两者组合或者复合起来用于材料的加工，例如日本东京大学Masuzawa等在低电导率的水中进行电火花一电解组合加工，在电导率为0．6MQ的水中对电火花加工后的表面进行电解加工，溶解电火花加工表面的重铸层和热影响区等口剐。韩国首尔大学Chung等提出了以去离子水为溶液的微小孑L电火花一电解组合加工方法，先采用RC回路电源进行电火花穿孔加工，后将回路中的电容移除，对孔壁进行电解光整加工，可以将孔壁的粗糙度从电火花加工后的

6、0．225肚m减d,N0．066肚m[9]。Yan等进行了电火花一电化学抛光组合制孔研究，利用电化学溶解作用对电收稿日期：2016．07—27；退修Et期：2016-08—29；录用日期：2016—09-12；网络出版时间：2016—10—1913：13网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929V．201610191313004．hlmI基金项目：国家自然科学基金(51475237)；国家“863计划”(2013AA040101)*通讯作者E—mail：xuzhy@

7、nuaa．edu．CR戮角格武lT飞．徐正扬，壬丰．等泳层辅助对电火花一电解复合穿孔的影响!如．航空学报．2017，38(5)：420643．DINGF，XUZY，WANGF．etalEffec括ofaidedicelayeronelectrochemicaldischargedrilling!JjActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2017，38(5)：420643．420643．1航空学报火花加工后的孔壁进行抛光加工，去除孔壁的毛刺、重铸层等缺陷，减小小孔的锥

8、度及孔壁的粗糙度‘州。新加坡国立大学的Nguyen等利用低电阻率的去离子水，进行微细电火花一电解复合加工微小孑L，在脉冲电源频率500kHz，占空比30％，进给速度0．2／am／s的参数条件下，可以加工出直径100“m左右的微孔，且孔型较好，孔壁较光整¨1-12]，但这是一种利用棒状工具电极进行的微细电火花一电解加工方法，不考虑加工效率，也并不针对重铸层去除，因此无法适应大批量气膜冷却孔的高效加工需求。南京航空航天大学徐正扬等提出了利用低电导率的中性溶液，进行电火花一