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《特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)》2017年
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液体火箭发动机阀芯交叉孔电化学去毛刺技术研究

马长进  黄红耀  谢合瑞  耿雪松  
【摘要】:阀芯是轨姿控动力系统电磁阀、减压阀的重要零件,阀芯内部为钻削加工的交叉阵列孔,内部空间狭小复杂,在交叉孔相贯线位置产生大量毛刺,采用手工法去除毛刺,费时费力且可靠性难以保证。电化学方法适于去除复杂结构处微小毛刺,毛刺去除一致性好,加工效率高,易于实现自动化。本文通过毛刺原始状态分析、阴极及工装设计、单因素工艺试验研究、电化学加工表面微观形貌和成分分析等几个方面对液体火箭发动机阀芯交叉孔电化学去毛刺技术进行了研究。对阀芯进行剖切,进行了阀芯交叉孔原始毛刺状态分析,并设计了电化学去毛刺阴极及工装。在交叉孔相贯线特定位置出现了长度约0.2mm的大毛刺,在相贯线密集分布的圆周区域出现了塌陷区,增加了毛刺去除难度,在整个相贯线位置存在明显微小毛刺,毛刺的方向呈现一致性,与机械加工工序的顺序有关;基于Φ3.6孔设计了圆管电极,选择性地去除相贯线位置毛刺,对非加工区用绝缘树脂材料进行保护;电解液流场设置为正向流动,电解液从基座底部流入工具电极,从Φ1.3小孔流出,在交叉孔相贯线位置流速高,有利于相贯线位置毛刺阳极溶解。对阀芯交叉孔电化学去毛刺进行了单因素工艺试验研究,研究了机械粗去、加工电压、加工电流、加工时间等参数对毛刺去除效果和质量的影响规律,并借助SEM和EDS对阀芯电化学加工表面的微观形貌和成分进行了初步分析。机械粗去前,随着加工电压、加工电流、加工时间的增大,阀芯交叉孔相贯线位置基体金属去除量增加,毛刺去除效果越好,采用较大的电参数仍然难以保证大毛刺去除效果的一致性;基于以上试验结果分析,设计了两种项杆分别对Φ1.3孔和Φ3.6孔内的大毛刺进行初步机械去除,采用较小的电参数,仍能获得较好的交叉孔相贯线位置毛刺去除效果,较未粗去之前的毛刺去除效果有明显改善,相贯线位置形成圆润倒角;对阀芯电化学加工表面进行观测分析,加工表面出现了浅灰色的过渡区和深色的加工区,在过渡区存在直径约10μm点蚀凹坑,凹坑呈现断裂面,可能为晶界腐蚀;对加工表面不同颜色区域进行能谱分析,元素含量基本一致,过渡区和加工区出现wt%3.2左右的O元素,可能表面出现少量金属氧化物;随着加工电流和加工时间的增大,阀芯电化学加工表面过渡区和Φ1.3孔内点蚀越严重,这与杂散电流有关,出现选择性蚀除,出现了点蚀。
【作者单位】:西安航天发动机厂
【分类号】:TG662;V434

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