鄒仁松 白俊煒 張文娜 王春雷(沈陽(yáng)航天新光集團(tuán)有限公司,遼寧沈陽(yáng) 110000)

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關(guān)于電解加工鈦合金材料的工藝研究

鄒仁松 白俊煒 張文娜 王春雷
(沈陽(yáng)航天新光集團(tuán)有限公司,遼寧沈陽(yáng) 110000)

【摘 要】鈦合金材料具有高強(qiáng)度、高塑性、高韌性、高模量、高損傷容限等特點(diǎn),是航天領(lǐng)域設(shè)計(jì)和制造方面的理想材料。由于電解加工具有短時(shí)高效等優(yōu)點(diǎn),通常也不受其是何種加工材料限制,因此,其可作為加工鈦合金材料的理想工藝方法,本文則結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,詳細(xì)介紹如何采用電解工藝方法加工鈦合金產(chǎn)品。

【關(guān)鍵詞】電解 鈦合金 絕緣保護(hù)

1 引言

鈦合金材料具有高強(qiáng)度、高塑性、高韌性、高模量、高損傷容限等特點(diǎn)，常規(guī)的車、銑加工達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的形狀和尺寸。本文則結(jié)合實(shí)際介紹如何采用電解方法加工出滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。

2 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案

2.1 陰極的設(shè)計(jì)與制造

由于需要加工產(chǎn)品的尺寸較小，形狀復(fù)雜，且需要考慮電極的放電間隙以及電解流場(chǎng)的均勻性，電極在設(shè)計(jì)及制造方面，需通過(guò)實(shí)際的電解試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)摸索。電極實(shí)物圖1所示:

2.2 加工間隙

電解加工過(guò)程中放電間隙越小、表面質(zhì)量越好， 加工精度就越高，電解加工中， 陰極一直進(jìn)給，陽(yáng)極不斷溶解。在電解加工過(guò)程中，加工電壓和進(jìn)給速度對(duì)加工表面質(zhì)量和加工精度有著重要的影響，因此有必要研究分布間隙。初始間隙 Δ0與平衡間隙 Δe有著如下的電解加工關(guān)系式:

其中:

V為加工電壓， δ是電解液導(dǎo)電率， u是 進(jìn)給速度， k為金屬的電化當(dāng)量電化當(dāng)量 k為 金屬的電化當(dāng)量， ρ為工件材料密度。 η為陽(yáng)極的電解效率。

從以上可以看出， 通過(guò)調(diào)節(jié)電壓、進(jìn)給速度以及選用合適的電解液，便可對(duì)加工間隙實(shí)現(xiàn)有效的控制。

2.3 加工電解液的選擇

NaCl是一種強(qiáng)電解質(zhì)，其在水溶液中幾乎可以全部電離為Na+ 和Cl-離子，并能與水中的H+和OH-等離子共存， NaCl電解液理論上在加工鈦合金材料時(shí)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整加工電壓、進(jìn)給速度以及優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)，會(huì)使加工產(chǎn)品表面質(zhì)量更好，精度更高。選用NaCl作為電解液溶質(zhì)時(shí)，其濃度一般控制在10%-14%，當(dāng)表面質(zhì)量要求較高時(shí)，一般會(huì)控制在10%以下，加工溫度通常會(huì)控制在 (25 -35)℃，本次即采用的14%濃度的NaCl溶液作為此次研究的電解液。同時(shí)為了保證電解液的有效利用。

2.4 非加工型面的絕緣隔離

在電解加工過(guò)程中，為了保護(hù)某些非加工部位，使它不產(chǎn)生點(diǎn)蝕，通常都會(huì)采取一些絕緣保護(hù)方法。經(jīng)過(guò)實(shí)踐之后，最終確定采用靜電噴涂方法，不但能夠有效避免電解液與非加工表面相接觸，起到隔開(kāi)雜散電流的作用，而且其噴涂的非金屬絕緣層較薄，粘貼也更加牢靠，更不會(huì)因電解產(chǎn)生的高溫而融化脫落，一次噴涂可多次使用。

3 加工效果

在完成了電解液的選擇，加工參數(shù)的確定，絕緣保護(hù)層的噴涂等工作，結(jié)合必要的分度夾具，經(jīng)過(guò)調(diào)整找正等前期準(zhǔn)備工作之后，便對(duì)正式產(chǎn)品進(jìn)行了加工，實(shí)際產(chǎn)品的加工效果如圖2所示。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)之后，實(shí)際的加工尺寸能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度及尺寸。與電火花加工工藝相比，其加工效率提升95%以上，不但提高了生產(chǎn)效率，更節(jié)約了生產(chǎn)成本，以及大量的人力和物力，避免了資源的不必要浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

電解加工在電解加工鈦合金產(chǎn)品時(shí)，只要正確設(shè)計(jì)加工電極，合理選用加工參數(shù)，恰當(dāng)配制加工電解液，采用理想的絕緣保護(hù)方法等，就能夠一次性短時(shí)高效加工出滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。

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