[發明專利]一種海洋平臺爬升齒條的切割方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410268858.6
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104028863B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 張華;張曉衛;錢雙慶;華亮
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: B23H5/08
• 分類號: B23H5/08
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 吳靜安

技術領域

本發明涉及金屬加工，尤其涉及一種利用高速噴射電解和磨料射流復合切割超厚高強度海洋平臺爬升齒條的方法及對應的加工裝置。

背景技術

目前移動式海洋平臺主要有自升式和半潛式兩種類型，其中，自升式海洋平臺對水深適應性強，工作穩定性良好，發展較快，具有廣闊的市場前景。自升式海洋平臺的主要工作原理是利用多根帶有齒條的樁腿，通過齒輪齒條的傳遞，實現整個平臺的升降。因此，帶有齒條的樁腿是自升式海洋平臺的關鍵部件。

自升式海洋平臺的樁腿采用超厚高強度材料，大模數齒條是最大的加工難題。目前現有的加工方法包括：激光切割、等離子體切割、電火花線切割、火焰切割等。激光與等離子體切割厚度有限，成本又高；電火花線切割加工效率偏低；火焰切割會導致齒條齒面存在熱影響區和微裂紋，降低樁腿的運行壽命。

高速噴射電解是利用金屬陰極對高速電解液束輝光充負電，使之具有工具陰極的作用。帶負電的高速電解液束打入工件使工件按電解液束的形狀陽極電化學溶解作用而成形。該方法加工效率高，并且加工表面質量好。但是在陽極電化學溶解過程中，工件表面容易形成鈍化膜，會阻止電化學反應，從而導致電解加工難以繼續，工件無法成形。

發明內容

本發明的目的在于提供一種海洋平臺爬升齒條的切割方法和對應的加工裝置，以實現海洋平臺爬升齒條的高效優質加工。

為了實現上述的發明目的，設計了包括下述步驟的齒條加工方法：

將磨料與電解液進行充分混合，形成磨料電解液；

使所述磨料電解液帶負電，工件帶正電；

使帶負電的磨料電解液形成射流，并將該射流作用于工件，工件在磨料電解液的電化學溶解和機械研磨復合作用下，形成所述齒條。

上述電解液優選濃度范圍為20-30％中性鈉鹽電解液，并且所采用磨料的粒徑為20-40nm，其中氧化物顆粒為優選的磨料。用上述加工液形成的射流對工件進行切割加工，其射流的流速為80-100m/s。

實現上述加工方法的一種切割裝置，包括機架(1)、混合倉(26)、工作臺(17)、夾具(21)、高壓泵(19)、電解液貯存槽(18)、磨料箱(10)、電解液輸送管(27)、磨料輸送管(28)、出液噴嘴(8)及電源(16)，所述混合倉(26)可上下移動地設置在機架(1)上，并分別通過所述電解液輸送管(27)、磨料輸送管(28)分別與電解液貯存槽(18)和磨料箱(10)連通，電解液和磨料在混合倉(26)中混合形成磨料電解液，高壓泵(19)設置在電解液輸送管(27)上，在混合倉(26)下側設有用于高壓噴出磨料電解液的出液噴嘴(8)，所述工作臺(17)可直線移動地設置于與噴嘴(8)相對一側，所述夾具(21)置于工作臺(17)上，所述電源(16)的正負極通過導線(32)分別連接夾具(21)和混合倉(26)，使夾具(21)所夾的工件和噴嘴(8)噴出的加工液分別帶正負電荷。

進一步的，所述混合倉(26)包括料倉本體(4)、高壓接頭(5)、進料接頭(12)、濾芯(3)和出液噴嘴座(15)，所述料倉本體(4)的內腔設有相互連通的第一進料腔(41)和第二進料腔(42)，第一進料腔(41)兩端口分別形成電解液輸入口和磨料電解液輸出口，第二進料腔(42)一端口形成所述磨料輸入口，所述高壓接頭(5)和進料接頭(12)分別連接電解液輸入口和磨料輸入口，液噴嘴(8)通過所述出液噴嘴座(15)設置在所述輸出口上，濾芯(13)置于第一進料腔(41)內，且一端與高壓接頭(5)連接一端與出液噴嘴(8)連接，濾芯(13)的內腔形成電解液和磨料的混合腔。

更進一步的，所述混合倉還包括雙錐墊(6)、密封座(9)和密封墊，所述高壓接頭(5)與濾芯(13)對應端之間通過依次設置的所述雙錐墊(6)和密封座(9)進行連接。

所述混合倉還包括錐套(24)、擋圈(14)和鎖緊螺母(23)，所述錐套(24)設置在磨料電解液輸出口上，設有出液噴嘴(8)的出液噴嘴座(15)設置在錐套(24)上，并且在液噴嘴(8)與濾芯(13)對應端之間設置擋圈(14)。

在上述混合倉的基礎上，更進一步的，所述混合倉的磨料電解液輸出口一端旋接鎖緊螺母(23)，所述鎖緊螺母(23)上設有使出液噴嘴(8)伸出的限位孔，錐套(24)通過該限位孔進行軸向定位，所述進料接頭(12)上旋接進料接頭蓋(11)，該接頭蓋(11)通過磨料輸送管(28)與磨料箱(10)連接。