鈦合金電解加工的工藝研究

鈦合金的密度一般在4.51g/cm3左右，僅為鋼的60%，純鈦的強(qiáng)度才接近普通鋼的強(qiáng)度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零、部件。目前飛機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。由于電解加工具有短時高效等優(yōu)點(diǎn)，通常也不受其是何種加工材料限制，因此，其可作為加工鈦合金材料的理想工藝方法，本文則結(jié)合實際生產(chǎn)過程，詳細(xì)介紹如何采用電解工藝方法加工鈦合金產(chǎn)品。

研究內(nèi)容與技術(shù)方案
1. 陰極的設(shè)計與制造
由于需要加工產(chǎn)品的尺寸較小，形狀復(fù)雜，且需要考慮電極的放電間隙以及電解流場的均勻性，電極在設(shè)計及制造方面，需通過實際的電解試驗進(jìn)行參數(shù)摸索。電極實物圖1所示：
2.加工間隙
電解加工過程中放電間隙越小、表面質(zhì)量越好， 加工精度就越高，電解加工中， 陰極一直進(jìn)給，陽極不斷溶解。在電解加工過程中，加工電壓和進(jìn)給速度對加工表面質(zhì)量和加工精度有著重要的影響，因此有必要研究分布間隙。初始間隙 與平衡間隙 有著如下的電解加工關(guān)系式：從以上可以看出， 通過調(diào)節(jié)電壓、進(jìn)給速度以及選用合適的電解液，便可對加工間隙實現(xiàn)有效的控制。
3.加工電解液的選擇
NaCl是一種強(qiáng)電解質(zhì)，其在水溶液中幾乎可以全部電離為Na+和Cl-離子，并能與水中的H+和OH-等離子共存， NaCl電解液理論上在加工鈦合金板時，通過適當(dāng)調(diào)整加工電壓、進(jìn)給速度以及優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)，會使加工產(chǎn)品表面質(zhì)量更好，精度更高。選用NaCl作為電解液溶質(zhì)時，其濃度一般控制在10%-14%，當(dāng)表面質(zhì)量要求較高時，一般會控制在10%以下，加工溫度通常會控制在 ，本次即采用的14%濃度的NaCl溶液作為此次研究的電解液。同時為了保證電解液的有效利用。
4.非加工型面的絕緣隔離
在電解加工過程中，為了保護(hù)某些非加工部位，使它不產(chǎn)生點(diǎn)蝕，通常都會采取一些絕緣保護(hù)方法。經(jīng)過實踐之后，最終確定采用靜電噴涂方法，不但能夠有效避免電解液與非加工表面相接觸，起到隔開雜散電流的作用，而且其噴涂的非金屬絕緣層較薄，粘貼也更加牢靠，更不會因電解產(chǎn)生的高溫而融化脫落，一次噴涂可多次使用。

在完成了電解液的選擇，加工參數(shù)的確定，絕緣保護(hù)層的噴涂等工作，結(jié)合必要的分度夾具，經(jīng)過調(diào)整找正等前期準(zhǔn)備工作之后，便對正式產(chǎn)品進(jìn)行了加工，實際產(chǎn)品的加工效果如圖2所示。經(jīng)過檢驗之后，實際的加工尺寸能夠達(dá)到設(shè)計要求的精度及尺寸。與電火花加工工藝相比，其加工效率提升95%以上，不但提高了生產(chǎn)效率，更節(jié)約了生產(chǎn)成本，以及大量的人力和物力，避免了資源的不必要浪費(fèi)。電解加工在電解加工鈦合金產(chǎn)品時，只要正確設(shè)計加工電極，合理選用加工參數(shù)，恰當(dāng)配制加工電解液，采用理想的絕緣保護(hù)方法等，就能夠一次性短時高效加工出滿足設(shè)計要求的產(chǎn)品。