鄒仁松 白俊煒 張文娜 王春雷(沈陽航天新光集團(tuán)有限公司,遼寧沈陽 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
(沈陽航天新光集團(tuán)有限公司,遼寧沈陽 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,是航天領(lǐng)域設(shè)計和制造方面的理想材料。由于電解加工具有短時高效等優(yōu)點,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)合實際生產(chǎn)過程,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，常規(guī)的車、銑加工達(dá)不到設(shè)計要求的形狀和尺寸。本文則結(jié)合實際介紹如何采用電解方法加工出滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品。

2 研究內(nèi)容與技術(shù)方案

2.1 陰極的設(shè)計與制造

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的均勻性，電極在設(shè)計及制造方面，需通過實際的電解試驗進(jìn)行參數(shù)摸索。電極實物圖1所示:

2.2 加工間隙

電解加工過程中放電間隙越小、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，陽極不斷溶解。在電解加工過程中，加工電壓和進(jìn)給速度對加工表面質(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為陽極的電解效率。

從以上可以看出， 通過調(diào)節(jié)電壓、進(jìn)給速度以及選用合適的電解液，便可對加工間隙實現(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，通過適當(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，其濃度一般控制在10%-14%，當(dāng)表面質(zhì)量要求較高時，一般會控制在10%以下，加工溫度通常會控制在 (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

在電解加工過程中，為了保護(hù)某些非加工部位，使它不產(chǎn)生點蝕，通常都會采取一些絕緣保護(hù)方法。經(jīng)過實踐之后，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)過調(diào)整找正等前期準(zhǔn)備工作之后，便對正式產(chǎn)品進(jìn)行了加工，實際產(chǎn)品的加工效果如圖2所示。經(jīng)過檢驗之后，實際的加工尺寸能夠達(dá)到設(shè)計要求的精度及尺寸。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。

4 結(jié)語

電解加工在電解加工鈦合金產(chǎn)品時，只要正確設(shè)計加工電極，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，就能夠一次性短時高效加工出滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品。

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