一種u型貫穿通道的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種U型貫穿通道的加工方法，應(yīng)用于傳統(tǒng)加工難以加工或加工成本過高的貫穿通道，其屬于特種加工領(lǐng)域。通過機(jī)械加工的基體和電鑄制造的覆蓋層構(gòu)造不同截面和尺寸的U形貫穿通道。先在基體上相應(yīng)尺寸位置加工出與通道具有相同斷面的溝槽，在溝槽內(nèi)填充可去除的填充物，然后采用電鑄技術(shù)在基體上電鑄出一定厚度的金屬覆蓋層，最終經(jīng)去除填充而構(gòu)成貫穿通道。該發(fā)明可以一次性構(gòu)造通道陣列，不受通道斷面形狀和走向路徑以及通道排布方向和數(shù)量的限制。本發(fā)明還可用于電鑄結(jié)構(gòu)件上孔洞的直接電鑄成形。
【專利說明】—種U型貫穿通道的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種U型貫穿通道的加工方法，其屬于特種加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)機(jī)械加工方法相比，電鑄具備以下優(yōu)點(diǎn):(1)具有極高的復(fù)制能力與重復(fù)精度；(2)可成形零件形狀和尺寸范圍廣；(3)電鑄零件的材料性能可控；(4)生產(chǎn)成本低。目前用電鑄的方法制造液體火箭發(fā)動機(jī)推力室結(jié)構(gòu)是最有效的工藝途徑，而且電鑄工藝技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電器制造等眾多工業(yè)產(chǎn)品制造中。
[0003]U形通道結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車發(fā)動機(jī)、制冷設(shè)備等的熱交換結(jié)構(gòu)中。其結(jié)構(gòu)的主要制造方法主要依靠焊接、機(jī)械加工等方法成形。液氫液氧火箭發(fā)動機(jī)推力室身部采用U形冷卻通道的圓周陣列結(jié)構(gòu)。其內(nèi)壁為肋條和溝槽相間的銑槽結(jié)構(gòu)，外壁分別采用電鑄一薄層銅和一厚層鎳工藝成形，形成帶有冷卻通道的夾層結(jié)構(gòu)，夾層內(nèi)的通道中流有冷卻劑，對推力室身部內(nèi)壁進(jìn)行冷卻，防止內(nèi)壁燒蝕。在推力室身部外壁電鑄成形后，需借助機(jī)加工銑削、電火花等，加工出冷卻通道的槽形進(jìn)出口，形成U形貫穿通道結(jié)構(gòu)。但是，電火花加工和傳統(tǒng)機(jī)械加工效率低，加工周期長，生產(chǎn)成本高；而且，在推力室身部內(nèi)壁電鑄后，其基體上的溝槽和肋的結(jié)構(gòu)特征被電鑄覆蓋層包裹，加之內(nèi)壁在電鑄過程中受沉積層內(nèi)應(yīng)力的影響會產(chǎn)生微小變形，預(yù)留的定位基準(zhǔn)會有偏移，使孔槽的電鑄后加工難以精準(zhǔn)定位。
[0004]綜上確有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足，因此，本專利提出一種U型貫穿通道的加工方法，使通道進(jìn)出口直接電鑄成形，避免后續(xù)加工，可以有效提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種U型貫穿通道的加工方法，以解決異型復(fù)雜貫穿通道的加工難題，提高結(jié)構(gòu)性能，為異型結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種U型貫穿通道的加工方法，其包括如下步驟: 步驟一:工件電鑄之前，在基體外表面機(jī)械加工或電火花加工出溝槽，所述溝槽與待加
工出的U型貫穿通道的斷面具有相同結(jié)構(gòu)；
步驟二:在基體溝槽內(nèi)預(yù)先填充可去除的填充物，填充物材料為低熔點(diǎn)合金或其它低熔點(diǎn)材料，或者為能溶解去除的非金屬材料，或者為不溶性材料，填充方法為整體預(yù)成形或即時填充凝固，其中進(jìn)出口位置采用與溝槽內(nèi)填充整體預(yù)成形或兩端凸起拼接成形的方式成形填充物；
步驟三:在鑲嵌好填充物的基體外表電鑄一層電鑄覆蓋層，所述填充物兩端凸起露出電鑄后的電鑄覆蓋層；
步驟四:電鑄完成后，將填充物以加熱融化或溶解或者拔出方式去除，形成U型貫穿通道。[0007]所述步驟一中基體溝槽結(jié)構(gòu)和材料能夠通過電鑄工藝制造，如金屬銅、鎳、合金、金屬基復(fù)合材料。
[0008]所述步驟二中填充物的材料為低熔點(diǎn)合金或其它低熔點(diǎn)材料時，兩端凸起采用拼接的方式或者采用溶解物或熔化物進(jìn)行即時填充凝固的填充物，當(dāng)填充方法為整體預(yù)成形時，利用注塑、鑄造工藝，加工出具有合格形狀尺寸的填充物，所述填充物的尺寸根據(jù)基體溝槽的尺寸決定，所述填充物的寬度尺寸與溝槽尺寸成間隙配合，最后用液態(tài)可溶材料密封側(cè)壁。
[0009]所述在步驟三中，當(dāng)步驟二中采用非金屬材料作為填充物時，電鑄前需要對填充后的溝槽表面進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化采用表面涂覆導(dǎo)電層的方法或者采用在填充物內(nèi)混雜導(dǎo)電金屬粉而提高填充物導(dǎo)電性的方法。
[0010]所述電鑄結(jié)構(gòu)件上直接電鑄成形孔洞。
[0011]所述通道陣列一次性構(gòu)造成型，進(jìn)而避免通道斷面形狀尺寸和走向路徑以及通道排布方向和數(shù)量的限制。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
(1).本發(fā)明U型貫穿通道的加工方法，使通道進(jìn)出口直接電鑄成形，避免后續(xù)加工，可以有效提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本；
(2).本發(fā)明能構(gòu)造不同截面和尺寸的U形貫穿通道，可以一次性構(gòu)造通道陣列，不受通道斷面形狀和走向路徑以及 通道排布方向和數(shù)量的限制；
(3).本發(fā)明中的電鑄和填充方法還可用于電鑄結(jié)構(gòu)件上孔洞的直接電鑄成形，填充物溶解去除后可的得到成形的盲孔或通孔。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為基體溝槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為基體溝槽填充示意圖。
[0015]圖3為電鑄覆蓋層加工成形后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為去除填充物后形成的U形貫穿通道示意圖。
[0017]圖5為回轉(zhuǎn)體表面U形貫穿通道示意圖。
[0018]圖6為電鑄零件上直接電鑄成形的孔洞示意圖。
[0019]圖7為不同形狀基體的通道陣列。
[0020]其中:
1-基體；2-溝槽；3_填充物；4_電鑄覆蓋層；5-電鑄后形成的貫穿通道進(jìn)出口 ；6-υ型貫穿通道；7_電鑄直接成形的盲孔；8_電鑄直接成形的通孔；9_電鑄直接成形的槽。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方法作進(jìn)一步說明。
請參照圖1至圖4所示，一種具有由溝槽構(gòu)成通道的工件，由基體1、電鑄覆蓋層4組成?；wI 一般是銅材，對基體I進(jìn)行銑車加工，在外表面形成溝槽2或者其陣列的結(jié)構(gòu)，使其斷面與通道斷面具有相同溝槽結(jié)構(gòu)。溝槽2的寬度一般在2_左右，整個基體I的厚度在8~IOmm ;電鑄覆蓋層4是在基體I上電鑄加工出來的，利用電沉積形成金屬沉積層，厚度一般在3~5mm。電鑄覆蓋層4材料為鎳。
[0022]請參照圖1至圖3并結(jié)合圖4至圖5所示，本發(fā)明U型貫穿通道的加工方法，其包括有如下步驟:
步驟一:工件電鑄之前，在基體I外表面機(jī)械加工或電火花加工出溝槽2，該溝槽2與通道斷面具有相同結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
[0023]步驟二:在電鑄覆蓋層之前，基體溝槽內(nèi)預(yù)先填充可去除的填充物。進(jìn)出口位置可以采用整體或兩端凸起拼接的方式成形填充物，在拼接成形進(jìn)出口時，也可以采用溶解物或熔化物進(jìn)行即時填充凝固的方法。填充物3的材料可以為低熔點(diǎn)合金或其它低熔點(diǎn)材料，也可以為能溶解去除的非金屬材料，也可以為不溶性材料，其中非金屬可以是透明聚苯，材料熱塑性好，可加工性較好，并且具有一定強(qiáng)度也可以是石蠟等，當(dāng)填充物的材料為低熔點(diǎn)合金或其它低熔點(diǎn)材料時，兩端凸起采用拼接的方式或者采用溶解物或熔化物進(jìn)行即時填充凝固的填充物，當(dāng)填充方法為整體預(yù)成形時，利用注塑、鑄造工藝，加工出具有合格形狀尺寸的填充物，填充物的尺寸根據(jù)基體溝槽的尺寸決定，填充物的寬度尺寸與溝槽尺寸成間隙配合，最后用液態(tài)可溶材料密封側(cè)壁，其中低熔點(diǎn)材料或合金、可溶解材料均有可能采用整體預(yù)成型或即時填充；預(yù)成型填充物與溝槽的間隙大小視填充物種類和溝槽尺寸而定。
[0024]步驟三:在鑲嵌好填充物3的基體I外表電鑄一層電鑄覆蓋層4，確保填充物3兩端凸起露出電鑄后的電鑄覆蓋層4，如圖2、圖3所示。
[0025]步驟四:電鑄完成后，將填充物3以加熱融化或溶解或者拔出方式去除，形成U型貫穿通道6。
[0026]其中步驟三中用液態(tài)可溶填充物將槽底或加工孔與電鑄液隔斷，防止電鑄液進(jìn)入槽或孔內(nèi)，使槽內(nèi)沉積金屬而改變槽或孔的尺寸。當(dāng)用非金屬材料作為填充物時，電鑄前需要對填充后的溝槽表面進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化可以采用表面涂覆導(dǎo)電層的方法，也可以采用在填充物內(nèi)混雜導(dǎo)電金屬粉而提高填充物導(dǎo)電性的方法。
[0027]請參照圖6所示，對于電鑄結(jié)構(gòu)件上孔洞的直接電鑄成形，要加工相應(yīng)孔洞形狀尺寸的填充物，也采用上述相同的工藝步驟加工。
[0028]請參照圖7所示，本發(fā)明U型貫穿通道的加工方法可以一次性構(gòu)造通道陣列，不受通道斷面形狀尺寸和走向路徑以及通道排布方向和數(shù)量的限制。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā) 明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種U型貫穿通道的加工方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:工件電鑄之前，在基體(1)外表面機(jī)械加工或電火花加工出溝槽(2)，所述溝槽(2)與待加工出的U型貫穿通道的斷面具有相同結(jié)構(gòu)； 步驟二:在基體溝槽內(nèi)預(yù)先填充可去除的填充物，填充物材料為低熔點(diǎn)合金或其它低熔點(diǎn)材料，或者為能溶解去除的非金屬材料，或者為不溶性材料，填充方法為整體預(yù)成形或即時填充凝固，其中進(jìn)出口位置采用與溝槽內(nèi)填充整體預(yù)成形或兩端凸起拼接成形的方式成形填充物； 步驟三:在鑲嵌好填充物(3 )的基體(1)外表電鑄一層電鑄覆蓋層(4 )，所述填充物(3 )兩端凸起露出電鑄后的電鑄覆蓋層(4)； 步驟四:電鑄完成后，將填充物(3)以加熱融化或溶解或者拔出方式去除，形成U型貫穿通道(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的U型貫穿通道的加工方法，其特征在于:所述步驟一中基體溝槽結(jié)構(gòu)和材料能夠通過電鑄工藝制造，如金屬銅、鎳、合金、金屬基復(fù)合材料。
3.如權(quán)利要求1所述的U型貫穿通道的加工方法，其特征在于:所述當(dāng)步驟二中填充物(3)的材料為低熔點(diǎn)合金或其它低熔點(diǎn)材料時，兩端凸起采用拼接的方式或者采用溶解物或熔化物進(jìn)行即時填充凝固的填充物，當(dāng)填充方法為整體預(yù)成形時，利用注塑、鑄造工藝，加工出具有合格形狀尺寸的填充物(3)，所述填充物的尺寸根據(jù)基體溝槽(2)的尺寸決定，所述填充物(3)的寬度尺寸與 溝槽(2)尺寸成間隙配合，最后用液態(tài)可溶材料密封側(cè)壁。
4.如權(quán)利要求3所述的U型貫穿通道的加工方法，其特征在于:所述在步驟三中，當(dāng)步驟二中采用非金屬材料作為填充物時，電鑄前需要對填充后的溝槽表面進(jìn)行導(dǎo)電化處理，導(dǎo)電化采用表面涂覆導(dǎo)電層的方法或者采用在填充物內(nèi)混雜導(dǎo)電金屬粉而提高填充物導(dǎo)電性的方法。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的U型貫穿通道的加工方法，其特征在于:所述電鑄結(jié)構(gòu)件上直接電鑄成形孔洞。
6.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的U型貫穿通道的加工方法，其特征在于:所述通道陣列一次性構(gòu)造成型，進(jìn)而避免通道斷面形狀尺寸和走向路徑以及通道排布方向和數(shù)量的限制。
【文檔編號】C25D1/00GK103710733SQ201310730004
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】朱增偉, 任建華, 沈春健, 朱荻 申請人:南京航空航天大學(xué)