[发明专利]一种基于凝胶电化学加工的肋化内冷却结构冷却管的制备方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及表面工程及电化学加工异型孔技术领域，具体设计一种基于凝胶电化学加工的肋化内冷却结构冷却管的制备方法。

背景技术

随着发动机技术的不断发展，对发动机的推重比和增压比的要求也越来越高这就要求发动机在搞得燃气压力和温度下工作，由此对燃烧室的设计制造提出了更高的要求。特别的，在高温高压的工作条件下，涡轮叶片需要克服这样恶劣的条件，并且实现长时间，不间断地运转，这对涡轮叶片冷却系统的布局及其结构有了很强的技术要求。许多种类的冷却方法被广泛的运用到了，其中肋化内冷却机构通道以其高效低阻的冷却形式而被广泛的应用。但是对于其加工工艺一直是限制肋化内冷却结构快速发展的重要因素；国内南京航空航天大学的朱荻，王明环的教授创新性的提出了电化学加工的方法，实现了“竹节孔”的工艺加工。但是电化学加工方法加工得到的“竹节孔”其结构工艺相对复杂，并且加工成品为波浪孔，冷却效果差。无法进行直角或者是梯形界面的肋加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于凝胶电化学加工的肋化内冷却结构冷却管的制备方法。旨在解决在通过新颖的凝胶微细电化学的方法在管道内表面制造出冷却效果更为优异的肋化内冷却通道，制造出非圆弧截面的肋化内冷却结构。保留非加工面的良好的形状。

本发明提出的基于凝胶电化学加工的肋化内冷却结构冷却管的制备方法，电解质溶液采用含有电解质的凝胶取代传统电化学加工中的电解质溶液，具体步骤如下：

(1).预处理阶段：

(1.1).探伤处理，在进行加工之前，应该对管道进行探伤测试，检测是否存在瑕疵（如：气孔，缺损等）。如果存在则不适宜采用本方法进行肋化内冷却机构的加工；

(1.2).管道内壁表面清洁处理，在电化学加工前时对管道内表面进行清洁处理，去除管道内表面覆盖的有机物。本发明采用的是电化学加工清洗液进行清洗加工。在完成清洗加工之后再进行水洗去除管道内部所含有的清洗液。由于内表面的有机物是否残留很难用肉眼直接检查，一般采用清洗液的残留物进行分析，当清洗液中不出现肉眼可是别的杂质，则认为清洗完成；

(1.3).活化处理，对于惰性金属，为了提高加工效率与性能，应该进行活化处理。

(1)电解质凝胶的制备

（2.1）电解质溶液配制，配制质量浓度为5%~10%的硝酸钠溶液，得到澄清透明的硝酸钠溶液；

（2.2）凝胶引发剂的配制，将二甲基乙酰基乙酰胺、粘土和光引发剂按质量比为80:14:6的比例均匀混合，加水得到总体浓度为5%的凝胶引发剂；

（2.3）凝胶原液制备，将步骤(2.1)得到的电解质溶液和步骤(2.2)得到的凝胶引发剂按质量比为1:1~5:1的比例混合，将得到的溶液放置于搅拌器上进行搅拌得到澄清透明溶液；

（2.4）凝胶聚合反应，将凝胶原液导入模具中，将模具整体置于紫外灯下照射，得到所需要的凝胶；紫外灯照射是的温度控制在18℃~60℃，加工时间控制在30min~90min；

(3)装置平台主要采用自动加工的加工模式，装置主要由中央处理器、执行机构、反馈机构、加工电源及其控制器，凝胶供给循环系统和加工工具等组成。具体加工步骤为：首先将制备好的凝胶卷入凝胶循环供给系统中，然后将得到的循环系统安装在主轴电极的夹具上，同时将被加工工件（圆管）安装在工作平台上，完成对刀。在装置上电之后，由中央处理器控制凝胶供给循环装置螺旋工进，同时控制加工电源控制装置控制电源的通断。通过凝胶电化学加工实现肋化内冷却结构的加工，加工电压为5V~10V.。

本发明中，工进机构采用凝胶和绝缘工进层相互螺旋形缠绕，保证绝缘层与凝胶电解质层之间的良好形状。 

本发明中，凝胶供给循环系统中的凝胶电极，其直径小于管道直径，保证凝胶供给循环系统可以直接进入管道中而不受其他因素制约。

本发明中，所述电极一般采用石墨电极或者是铜电极，对于加工要求非常高的可以采用铂电极，电极整体被凝胶供给循环系统所包裹，可以保证良好的接触性能。

本发明，采用的电解质一般采用硝酸钠，若由于特殊原因无法使用硝酸钠，也可以采用氯化钠进行代替。（保证其质量分数不变即可）；

本发明中的电压采用稳定的直流电压，电压的加工范围为5V~10V，当电压高于10V时候容易造成凝胶的不稳定，导致失效。当电压低于5V，加工效率又会受到限制，综合考虑将采用5V~10V的加工电压。