关于电解加工钛合金材料的工艺研究
2022-06-09
【论文摘要】钛合金材料具有高强度、高塑性、高韧性、高模量、高损伤容限等特点，是航天领域设计和制造方面的理想材料。由于电解加工具有短时高效等优点，通常也不受其是何种加工材料限制，因此，其可作为加工钛合金材料的理想工艺方法，本文则结合实际生产过程，详细介绍如何采用电解工艺方法加工钛合金产品。
【论文关键词】电解钛合金绝缘保护
1引言
钛合金材料具有高强度、高塑性、高韧性、高模量、高损伤容限等特点，常规的车、铣加工达不到设计要求的形状和尺寸。本文则结合实际介绍如何采用电解方法加工出满足设计要求的产品。
2研究内容与技术方案
2.1阴极的设计与制造
由于需要加工产品的尺寸较小，形状复杂，且需要考虑电极的放电间隙以及电解流场的均匀性，电极在设计及制造方面，需通过实际的电解试验进行参数摸索。电极实物图1所示：
2.2加工间隙
电解加工过程中放电间隙越小、表面质量越好，加工精度就越高，电解加工中，阴极一直进给，阳极不断溶解。在电解加工过程中，加工电压和进给速度对加工表面质量和加工精度有着重要的影响，因此有必要研究分布间隙。初始间隙与平衡间隙有着如下的电解加工关系式：
从以上可以看出，通过调节电压、进给速度以及选用合适的电解液，便可对加工间隙实现有效的控制。
2.3加工电解液的选择
NaCl是一种强电解质，其在水溶液中几乎可以全部电离为Na+和Cl-离子，并能与水中的H+和OH-等离子共存，NaCl电解液理论上在加工钛合金材料时，通过适当调整加工电压、进给速度以及优化电极结构，会使加工产品表面质量更好，精度更高。选用NaCl作为电解液溶质时，其浓度一般控制在10%-14%，当表面质量要求较高时，一般会控制在10%以下，加工温度通常会控制在，本次即采用的14%浓度的NaCl溶液作为此次研究的电解液。同时为了保证电解液的有效利用。
2.4非加工型面的绝缘隔离
在电解加工过程中，为了保护某些非加工部位，使它不产生点蚀，通常都会采取一些绝缘保护方法。经过实践之后，最终确定采用静电喷涂方法，不但能够有效避免电解液与非加工表面相接触，起到隔开杂散电流的作用，而且其喷涂的非金属绝缘层较薄，粘贴也更加牢靠，更不会因电解产生的高温而融化脱落，一次喷涂可多次使用。
3加工效果
在完成了电解液的选择，加工参数的确定，绝缘保护层的喷涂等工作，结合必要的分度夹具，经过调整找正等前期准备工作之后，便对正式产品进行了加工，实际产品的加工效果如图2所示。经过检验之后，实际的加工尺寸能够达到设计要求的精度及尺寸。与电火花加工工艺相比，其加工效率提升95%以上，不但提高了生产效率，更节约了生产成本，以及大量的人力和物力，避免了资源的不必要浪费。
4结语
电解加工在电解加工钛合金产品时，只要正确设计加工电极，合理选用加工参数，恰当配制加工电解液，采用理想的绝缘保护方法等，就能够一次性短时高效加工出满足设计要求的产品。
【参考文献】
[1]王建业.电解加工原理及应用[M].北京：国防工业出版社，2001.
[2]唐兴伦.高频群脉冲微细电化学制造关键技术研究[D].北京：北京理工大学，2004.
[3]范植坚，马保吉，王天诚.嵌入磁路的电解加工技术研究[J].机械工程学报，2006（2）：96.
[4]赵建社.整体构件异形型腔组合电加工数字化制造技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2007.
【论文关键词】电解钛合金绝缘保护
1引言
钛合金材料具有高强度、高塑性、高韧性、高模量、高损伤容限等特点，常规的车、铣加工达不到设计要求的形状和尺寸。本文则结合实际介绍如何采用电解方法加工出满足设计要求的产品。
2研究内容与技术方案
2.1阴极的设计与制造
由于需要加工产品的尺寸较小，形状复杂，且需要考虑电极的放电间隙以及电解流场的均匀性，电极在设计及制造方面，需通过实际的电解试验进行参数摸索。电极实物图1所示：
2.2加工间隙
电解加工过程中放电间隙越小、表面质量越好，加工精度就越高，电解加工中，阴极一直进给，阳极不断溶解。在电解加工过程中，加工电压和进给速度对加工表面质量和加工精度有着重要的影响，因此有必要研究分布间隙。初始间隙与平衡间隙有着如下的电解加工关系式：
从以上可以看出，通过调节电压、进给速度以及选用合适的电解液，便可对加工间隙实现有效的控制。
2.3加工电解液的选择
NaCl是一种强电解质，其在水溶液中几乎可以全部电离为Na+和Cl-离子，并能与水中的H+和OH-等离子共存，NaCl电解液理论上在加工钛合金材料时，通过适当调整加工电压、进给速度以及优化电极结构，会使加工产品表面质量更好，精度更高。选用NaCl作为电解液溶质时，其浓度一般控制在10%-14%，当表面质量要求较高时，一般会控制在10%以下，加工温度通常会控制在，本次即采用的14%浓度的NaCl溶液作为此次研究的电解液。同时为了保证电解液的有效利用。
2.4非加工型面的绝缘隔离
在电解加工过程中，为了保护某些非加工部位，使它不产生点蚀，通常都会采取一些绝缘保护方法。经过实践之后，最终确定采用静电喷涂方法，不但能够有效避免电解液与非加工表面相接触，起到隔开杂散电流的作用，而且其喷涂的非金属绝缘层较薄，粘贴也更加牢靠，更不会因电解产生的高温而融化脱落，一次喷涂可多次使用。
3加工效果
在完成了电解液的选择，加工参数的确定，绝缘保护层的喷涂等工作，结合必要的分度夹具，经过调整找正等前期准备工作之后，便对正式产品进行了加工，实际产品的加工效果如图2所示。经过检验之后，实际的加工尺寸能够达到设计要求的精度及尺寸。与电火花加工工艺相比，其加工效率提升95%以上，不但提高了生产效率，更节约了生产成本，以及大量的人力和物力，避免了资源的不必要浪费。
4结语
电解加工在电解加工钛合金产品时，只要正确设计加工电极，合理选用加工参数，恰当配制加工电解液，采用理想的绝缘保护方法等，就能够一次性短时高效加工出满足设计要求的产品。
【参考文献】
[1]王建业.电解加工原理及应用[M].北京：国防工业出版社，2001.
[2]唐兴伦.高频群脉冲微细电化学制造关键技术研究[D].北京：北京理工大学，2004.
[3]范植坚，马保吉，王天诚.嵌入磁路的电解加工技术研究[J].机械工程学报，2006（2）：96.
[4]赵建社.整体构件异形型腔组合电加工数字化制造技术研究[D].南京：南京航空航天大学，2007.