脉动流场管电极电解加工技术研究

微小群孔金属结构在航空航天等领域核心零部件上得到广泛应用，因此其制造技术引起了国内外的普遍关注。管电极电解加工在深小孔、斜小孔等加工场合具有独特优势，是国内外最为关注的一项电解打孔技术。管电极电解加工电解产物的及时排出对提高加工精度和加工稳定性具有重要意义。本项目聚焦于管电极电解加工产物排出问题，借鉴石油开采的经验，提出采用脉动流场解决加工产物排出困难的问题。本项目将深入开展脉动流场管电极电解加工机理和关键技术研究，阐明脉动流场管电极电解加工条件下电解产物在加工间隙内的输运过程、多物理/化学场作用下脉动压力电解加工过程的作用机制、动边界电场/流场作用的群孔动态成形演变过程等基础问题，突破脉动流场管电极电解加工实验平台研制、管电极电解加工加工状态的特征提取与分析、脉动压力管电极电解加工参数匹配、多通道管电极电解液均流等关键技术，解决难加工材料微小群孔、群斜孔的制造难题。

本项目聚焦航空发动机难加工材料微小孔、斜孔、群孔的高效高精度加工需求，在提高加工精度、提高加工效率、促进加工产物排出等方面，提出脉动流场供液、恒流量供液、正电位差辅助阳极、锥形端部结构、分流腔均流设计等技术措施，开展基础理论探索和关键技术研究，取得了以下研究结果：.在脉动流场电解加工方面。 建立脉动流场电解加工多物理场耦合模型，通过仿真计算掌握了加工间隙内电解液气泡率、电导率等参数的脉动变化过程，阐明了压力脉动提高材料去除率、加工间隙均匀性的机理；研制了宽频压力脉动伺服系统，通过试验研究掌握了脉动流场对材料去除率、加工表面质量的影响规律；开展钛合金深小孔脉动流场管电极电解加工试验，阐明了脉动流场促进加工产物排出的机理；提出恒流量供液深小孔加工技术，试验表明恒流量供液方式在促进加工产物排出、提高加工稳定性等方面均优于恒压力供液。.在高精度管电极电解加工方面。 建立绝缘涂层/管电极界面应力模型，通过仿真计算掌握了加工深度、绝缘涂层厚度对界面应力分布的影响规律；为降低界面应力、提高绝缘层耐用度，提出锥形管电极端部结构及优化方法，优化后的管电极（18°）绝缘涂层耐用度提高20%；为提高孔出口加工精度，提出正电位差辅助阳极技术，通过计算掌握了孔出口杂散电流分布规律，阐明了正电位差改善孔出口加工精度的机理，获得优化的正电位差（3V）；建立方孔管电极电解加工流场模型，仿真及试验结果表明圆形管电极内孔可显著提高方孔加工稳定性和加工精度；提出管电极电解磨铣技术，设计并制备了多种规格管电极工具磨头，通过试验掌握了工艺参数对加工速度、材料去除率的影响规律。.在高效群孔管电极电解加工方面。 建立群孔管电极电解加工分流腔模型，得到影响电解液分流均匀度的主要因素，研究表明：增大腔体直径、减小管电极内径、增加总阻力系数可有效改善流场分布，提高群孔加工孔径一致性；设计了群孔管电极电解加工专用排电极夹具，加工出符合设计要求的浮动瓦片模拟件弧面阵列群孔、燃烧室壁试件多层阵列斜孔、导流片试件多角度多层阵列斜孔。.本项目已发表学术论文8篇，投稿学术论文4篇，SCI收录6篇；申请发明专利5项，其中授权3项；毕业博士研究生1名，硕士研究生2名，在站博士后1名，在读博士研究生2名、硕士研究生2名。项目负责人被聘为2013-2014教育部长江学者特聘教授，入选国家百千万人才工程。