[發明專利]用于形成非圓形孔的電極和電化學加工工藝

有效

• 申請號: 201310225067.0
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103480930B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 魏斌;K.L.布魯斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23H9/14
• 分類號: B23H9/14;B23H3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,楊炯

相關申請的交叉引用

本申請是Bin Wei等人的、名稱為“使用選擇涂層電極形成非圓形孔的方法和工具（Method and tool for forming non-circular holes using a selectively coated electrode）、序列號為12/118,791的美國專利申請的部分繼續申請，所述專利申請通過引用完整地被合并于本文中。

技術領域

本發明大體而言涉及電化學加工。更特別地，本發明涉及用于形成非圓形孔的電極和電化學加工工藝。

背景技術

燃氣渦輪發動機的效率與從發動機的燃燒器輸送并且在渦輪機葉片上流動的渦輪機氣體的溫度直接成正比。例如，對于具有較大葉片的燃氣渦輪發動機，接近1500攝氏度（2,700華氏度）的渦輪機氣體溫度是典型的。為了耐受這樣的高溫，這些大葉片由高級材料制造并且典型地包括現狀類型的冷卻特征。

渦輪機葉片典型地使用冷卻劑來進行冷卻，冷卻劑諸如壓縮器排出空氣。葉片典型地包括空氣所穿過的冷卻孔。冷卻孔通常具有超過300:1的深徑比，或深度與直徑的比率，具有小至幾毫米的直徑。

被稱為成形管電化學加工（STEM）的電化學加工的專門適用用于在導電材料中鉆出小的深孔。STEM是可以產生具有超過300:1的深徑比的孔的非接觸電化學鉆孔工藝。它是能夠制造用于冷卻高效燃氣渦輪機的葉片的小的深孔的唯一已知方法。

在STEM工藝中，導電工件相對于可移動歧管位于固定位置。歧管支撐多個鉆孔管，每個鉆孔管用于在工件中形成孔。鉆孔管在電化學加工工藝中用作陰極，而工件用作陽極。當用來自鉆孔管的電解質溶液淹沒工件時，材料從在鉆孔管的前緣附近的工件退鍍以形成孔。

通過引用完整地被合并于本文中的Bin Wei等人的、名稱為“使用選擇涂層電極形成非圓形孔的方法和工具（Method and tool for forming non-circular holes using a selectively coated electrode）”、作為US2009/0277803公開的序列號為12/118,791的共同轉讓美國專利申請公開了一種從大致圓形孔形成非圓形孔的方法。然而，該工藝需要兩個獨立步驟。首先，用傳統STEM陰極鉆出大致圓形孔，并且然后將另一個陰極插入圓形孔中以形成非圓形孔。

所以，期望具有一種形成非圓形孔的單步驟STEM工藝。還期望具有可以用于執行形成非圓形孔的完整STEM工藝的單陰極。

發明內容

本發明的一方面在于一種用于電化學加工工藝的電極。該電極包括限定至少一個通道的導電元件和部分地覆蓋所述導電元件的側表面的絕緣涂層。絕緣涂層不覆蓋導電元件的第一和第二暴露部段中的至少一個。第一和第二暴露部段分離大約180度并且大致沿著導電元件的縱軸線延伸。絕緣涂層也不覆蓋導電元件的暴露前端。

本發明的另一方面在于一種使用電極在工件中形成非圓形孔的電化學加工方法。電極包括部分地覆蓋導電元件的側表面的絕緣涂層，其中絕緣涂層不覆蓋導電元件的第一和第二暴露部段中的至少一個。第一和第二暴露部段分離大約180度并且大致沿著導電元件的縱軸線延伸。絕緣涂層也不覆蓋導電元件的暴露前端。該電化學加工方法包括將脈沖電壓施加到電極和工件從而：使用導電元件的暴露前端從工件電化學地去除材料以在工件中形成初始大致圓形孔；以及使用導電元件的第一和第二暴露部段中的至少一個從初始大致圓形孔電化學地去除預定量的材料以形成非圓形孔。

附圖說明

當參考附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面和優點變得更好理解，在附圖中相似的附圖標記始終表示相似的部分，其中：

圖1示意性地顯示用于在單步驟的電化學加工工藝中形成非圓形孔的管狀電極，其中電極具有暴露前端，并且其中第一和第二鉆孔部段以絕緣間隙h與暴露前端分離；

圖2是圖1的電極的橫截面圖并且顯示由電極的前端加工的初始大致圓形孔以及由電極的側壁中的第一和第二鉆孔部段加工的最后的橢圓形孔；

圖3示意性地顯示用于在單步驟的電化學加工工藝中形成非圓形孔的另一管狀電極，其中電極具有暴露前端，并且其中第一和第二暴露部段鄰近暴露前端；

圖4示意性地顯示用于在單步驟的電化學加工工藝中形成非圓形孔的另一管狀電極，其中電極具有暴露前端，暴露前端與電極的導電元件的剩余部分同延，并且其中第一和第二暴露部段以絕緣間隙h與暴露前端分離；