[實用新型]帶熱障涂層金屬零件的磨料水射流電火花復合制孔裝置

有效

• 申請號: 201520348659.6
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN204771007U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 高長水;劉壯;趙建社
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H5/04
• 分類號: B23H5/04;B23H9/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域：

本實用新型涉及一種帶熱障涂層金屬零件的磨料水射流電火花復合制孔裝置，其屬于特種加工技術領域。

背景技術：

隨著航空發動機推重比的不斷提高，其燃氣渦輪進口溫度也不斷提升，如美國第四代戰斗機發動機的燃氣渦輪進口溫度已經達到了1700℃左右。目前，先進單晶鎳基高溫合金的使用極限溫度為1150℃。顯然，單獨使用高溫合金材料已不能滿足先進航空發動機的需求。針對此問題，美國率先提出了熱障涂層的概念，即將耐高溫、高隔熱的陶瓷材料涂覆在合金基體表面，以降低合金基體的工作溫度，從而提高發動機的熱效率。這一概念提出以后,立即引起了世界各國的高度關注，在美國、歐洲以及我國的航空發動機推進計劃中，均把熱障涂層技術列為高性能航空發動機的關鍵技術之一。

熱障涂層一般通過等離子噴涂或物理氣相沉積方法制備在金屬零件表面，是一種不導電的陶瓷涂層，厚度約為0.1-0.2mm。熱障涂層通常應用在航空發動機渦輪葉片、燃燒室壁、某些流道、喉管等處，上述金屬零件往往設計有大量小孔結構，孔徑一般在0.3～3.0mm。目前，在帶熱障涂層的金屬零件上進行制孔已成為航空發動機制造企業面臨的一個難題。

航空發動機制造企業通常采用電火花加工方法在金屬零件上進行制孔。該方法采用中空的金屬管作為工具電極，輸液泵將電火花工作液通過中空的管狀工具電極輸送到加工位置。該方法具有加工成本低、精度好、效率高的優勢。然而，由于熱障涂層不導電，無法直接采用電火花加工帶熱障涂層金屬零件上的微小孔。針對此類問題，目前采用的一種工藝為：在零件涂覆熱障涂層之前，預先加工出孔型，然后再涂覆熱障層，最后用微型鉆頭在相應孔位處去除熱障涂層，其工序復雜、效率低、質量不易控制；另有一種加工工藝為：在葉片上先涂覆陶瓷熱障涂層，然后采用激光在相應打孔位置上去除熱障涂層，最后使用電火花加工技術進行打孔，工序也較為復雜、加工成本較高。磨料水射流加工是一種新興的特種加工工藝，它利用水射流和磨粒動能的沖擊作用來去除材料，其優勢在于：不受被加工材料導電性能的影響、無熱影響區、無熱變形、綠色環保，對各類熱敏、硬脆等難加工材料的加工具有獨特優勢。

在綜合分析以上介紹的背景技術基礎上，借鑒磨料水射流加工和電火花小孔加工的技術原理，創新提出帶熱障涂層金屬零件的磨料水射流電火花復合制孔方法，并實用新型設計了相應裝置。其工作原理如下：將工件及中空的工具電極裝夾定位之后，首先利用工具電極產生磨料水射流，利用磨料水射流的沖蝕作用去除工件表面不導電的熱障涂層，待金屬基體裸露后，無需改變工件裝夾、無需更換工具電極，其次利用電火花加工方法完成金屬基體的制孔。該加工方法工藝簡單、安全環保，保證加工出的熱障涂層孔型與金屬基體孔型的位置重合，對解決航空航天領域廣泛存在的尺寸在0.3-3.0mm之間的帶熱障涂層金屬零件孔結構的高效精密加工具有重要意義。

實用新型內容：

本實用新型提供一種帶熱障涂層金屬零件的磨料水射流電火花復合制孔裝置，能有效避免制孔過程中工件的二次裝夾，提高加工效率，保障加工質量。

本實用新型采用如下技術方案：一種帶熱障涂層金屬零件的磨料水射流電火花復合制孔裝置，其包括工作臺、夾具、工具電極、進液接頭、伺服進給裝置、磨料工作液箱、電火花工作液箱、輸液泵、電源、電磁閥、壓力調節裝置及輸液管，所述工件通過夾具安裝定位在工作臺上，工具電極安裝固定在進液接頭上，進液接頭布置在伺服進給裝置上，電源的正、負極分別與工件、工具電極連接，所述電磁閥為二進一出三通電磁閥，其中一個進液口與磨料工作液箱連接，另一個進液口與電火花工作液箱連接，出液口與輸液泵的進液口連接，輸液泵的出液口與進液接頭連接；所述電磁閥控制進入輸液泵的工作液種類，在采用磨料水射流加工熱障涂層孔型時，電磁閥接通磨料工作液箱、斷開電火花工作液箱，輸液泵輸運磨料工作液進入進液接頭，在采用電火花加工金屬孔型時，電磁閥接通電火花工作液箱、斷開磨料工作液箱，輸液泵輸運電火花工作液進入進液接頭。

進一步地，所述工具電極為中空的金屬管電極。

進一步地，所述電源為直流脈沖電源。

本實用新型具有如下有益效果：本實用新型合理利用電火花小孔加工方法中工具電極為中空金屬管的特點，通過輸液泵將磨料工作液從工具電極輸出形成高壓磨料水射流，利用磨料水射流的沖蝕作用加工工件表面不導電的熱障涂層孔型，再采用電火花加工金屬基體孔型，工件及工具電極只需一次裝夾定位，加工出的熱障涂層孔型與金屬基體孔型的位置重合，工序簡單，安全環保，加工質量易于保證。

附圖說明：