[发明专利]一种海洋平台爬升齿条的切割方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属加工，尤其涉及一种利用高速喷射电解和磨料射流复合切割超厚高强度海洋平台爬升齿条的方法及对应的加工装置。

背景技术

目前移动式海洋平台主要有自升式和半潜式两种类型，其中，自升式海洋平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，具有广阔的市场前景。自升式海洋平台的主要工作原理是利用多根带有齿条的桩腿，通过齿轮齿条的传递，实现整个平台的升降。因此，带有齿条的桩腿是自升式海洋平台的关键部件。

自升式海洋平台的桩腿采用超厚高强度材料，大模数齿条是最大的加工难题。目前现有的加工方法包括：激光切割、等离子体切割、电火花线切割、火焰切割等。激光与等离子体切割厚度有限，成本又高；电火花线切割加工效率偏低；火焰切割会导致齿条齿面存在热影响区和微裂纹，降低桩腿的运行寿命。

高速喷射电解是利用金属阴极对高速电解液束辉光充负电，使之具有工具阴极的作用。带负电的高速电解液束打入工件使工件按电解液束的形状阳极电化学溶解作用而成形。该方法加工效率高，并且加工表面质量好。但是在阳极电化学溶解过程中，工件表面容易形成钝化膜，会阻止电化学反应，从而导致电解加工难以继续，工件无法成形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋平台爬升齿条的切割方法和对应的加工装置，以实现海洋平台爬升齿条的高效优质加工。

为了实现上述的发明目的，设计了包括下述步骤的齿条加工方法：

将磨料与电解液进行充分混合，形成磨料电解液；

使所述磨料电解液带负电，工件带正电；

使带负电的磨料电解液形成射流，并将该射流作用于工件，工件在磨料电解液的电化学溶解和机械研磨复合作用下，形成所述齿条。

上述电解液优选浓度范围为20-30％中性钠盐电解液，并且所采用磨料的粒径为20-40nm，其中氧化物颗粒为优选的磨料。用上述加工液形成的射流对工件进行切割加工，其射流的流速为80-100m/s。

实现上述加工方法的一种切割装置，包括机架(1)、混合仓(26)、工作台(17)、夹具(21)、高压泵(19)、电解液贮存槽(18)、磨料箱(10)、电解液输送管(27)、磨料输送管(28)、出液喷嘴(8)及电源(16)，所述混合仓(26)可上下移动地设置在机架(1)上，并分别通过所述电解液输送管(27)、磨料输送管(28)分别与电解液贮存槽(18)和磨料箱(10)连通，电解液和磨料在混合仓(26)中混合形成磨料电解液，高压泵(19)设置在电解液输送管(27)上，在混合仓(26)下侧设有用于高压喷出磨料电解液的出液喷嘴(8)，所述工作台(17)可直线移动地设置于与喷嘴(8)相对一侧，所述夹具(21)置于工作台(17)上，所述电源(16)的正负极通过导线(32)分别连接夹具(21)和混合仓(26)，使夹具(21)所夹的工件和喷嘴(8)喷出的加工液分别带正负电荷。

进一步的，所述混合仓(26)包括料仓本体(4)、高压接头(5)、进料接头(12)、滤芯(3)和出液喷嘴座(15)，所述料仓本体(4)的内腔设有相互连通的第一进料腔(41)和第二进料腔(42)，第一进料腔(41)两端口分别形成电解液输入口和磨料电解液输出口，第二进料腔(42)一端口形成所述磨料输入口，所述高压接头(5)和进料接头(12)分别连接电解液输入口和磨料输入口，液喷嘴(8)通过所述出液喷嘴座(15)设置在所述输出口上，滤芯(13)置于第一进料腔(41)内，且一端与高压接头(5)连接一端与出液喷嘴(8)连接，滤芯(13)的内腔形成电解液和磨料的混合腔。

更进一步的，所述混合仓还包括双锥垫(6)、密封座(9)和密封垫，所述高压接头(5)与滤芯(13)对应端之间通过依次设置的所述双锥垫(6)和密封座(9)进行连接。

所述混合仓还包括锥套(24)、挡圈(14)和锁紧螺母(23)，所述锥套(24)设置在磨料电解液输出口上，设有出液喷嘴(8)的出液喷嘴座(15)设置在锥套(24)上，并且在液喷嘴(8)与滤芯(13)对应端之间设置挡圈(14)。

在上述混合仓的基础上，更进一步的，所述混合仓的磨料电解液输出口一端旋接锁紧螺母(23)，所述锁紧螺母(23)上设有使出液喷嘴(8)伸出的限位孔，锥套(24)通过该限位孔进行轴向定位，所述进料接头(12)上旋接进料接头盖(11)，该接头盖(11)通过磨料输送管(28)与磨料箱(10)连接。