用于形成紊流冷却孔的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及用于形成紊流冷却孔的方法及系统，提供一种电化学加工（ＥＣＭ）设备及用于在涡轮发动机构件内加工孔的系统。电化学加工（ＥＣＭ）设备包括电极（１００），电极（１００）包括至少一个未绝缘区段（１１０）、及大致围绕电极的至少一个区段的绝缘体。其中，电极插入到初始孔内，从而形成了由具有第一截面区域的至少一个第一区段（１４０）和具有第二截面区域（１３０）的至少一个第二区段（１４２）所限定的孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及一种电化学加工(ECM)，尤其涉及一种用于在 涡轮发动机翼型(airfoil)内形成冷却孔的方法与系统。
技术介绍
至少一些已知的涡轮发动机构件包括形成于其内的冷却孔。 一般 地，这种冷却孔允许发动机内的冷却空气流经发动机构件，从而提供 对流冷却。相应地，这种冷却孔可增加涡轮发动机的寿命及/或减小与 涡轮发动机的维护相关的成本。电化学加工及/或成型管电化学加工(STEM)通常用于在涡轮发动 机构件内形成冷却孔。在电化学加工过程中，被加工的工件配接到直 流电源的正端子上，而电极则配接到直流电源的负端子上。电解液流 体在电极与工件之间流动。比如，电解液流体可以为酸或水性盐溶液。 在加工过程中，工件被受到控制的电化学反应溶解，从而形成冷却孔。 一般地，这种加工过程形成了冷却孔，冷却孔具有大致为圆形的截面 区域及大于5的长度-直径比值。此外，这些孔大体上均匀并且具有大 致均匀的粗糙度。然而，这种冷却孔经常提供不充分的对流冷却，因 为它们缺少足够程度的可增加与构件之间对流冷却的粗糙度或不连 续性。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种在物体内形成孔的方法。方法包括在 物体内形成初始孔，提供电化学加工电极，电化学加工电极具有至少 一个大致围绕电极的绝缘区段及至少 一个未绝缘区段，及将电极插入 初始孔内，从而便于形成孔，孔^1至少一个具有第一截面区域的笫一区段与至少一个具有笫二截面区域的笫二区段所限定。在另一个实施例中，提供一种电化学加工设备。设备包括电极， 电极包括至少一个未绝缘区段与绝缘区段，绝缘区段大致围绕电极的 至少一个区段。电极插入到初始孔内，以便形成被至少一个具有第一 截面区域的第一区段与至少一个具有第二截面区域的第二区段所限 定的孔。在又一个实施例中，提供一种用于在涡轮发动机构件内加工孔的 系统。系统包括电化学设备，电化学设备包括电极，电极包括至少一 个未绝缘区段与绝缘区段，绝缘区段大致围绕电极的至少一个区段。 电极插入到初始孔内，以便形成被至少 一个具有笫 一截面区域的第一 区段与至少一个具有第二截面区域的第二区段所限定的孔。附图说明图1为将要插入到涡轮发动机翼型内的初始孔内的示例性电化学加工(ECM)电极的截面图；图2为图1所示且已插入到图1所示翼型内的电极的截面图；及 图3为图1所示且包括贯穿形成于其上的冷却孔的翼型的放大截面图。部件列表100 电化学加工(ECM)电极102 初始孔104 翼型106 冷却孔108 绝缘区段110 未绝缘区段120 第一截面区域122 第一表面124 第二表面126 箭头128 电流130 第二截面区域140 第一区段142 第二区段144 内表面具体实施方式本专利技术提供一种系统，该系统可用于在涡轮发动机翼型内加工薄 的后缘冷却孔。系统使用中空的电化学加工电极，该电才及具有流过其 自身的电解液流体。比如，电解液流体可以为酸或水性盐〖容液。在加 工之前，翼型配接于直流电源的正端子上，而电极则配4妄于直流电源 的负端子上。当电解液在电极与翼型之间流动时，翼型借助受控制的 电化学反应而溶解，从而形成冷却孔。在加工过程中，电解液流体流过空心电极，从而有助于释放将材 料从翼型中除去的电流。在示例性实施例中，电极形成了冷却孔，冷 却孔包括至少一个由笫一截面区域限定的笫一区段和至少一个由第 二截面区域限定的第二区段。此外，在示例性实施例中，冷却孔的每 个第一区段定向于冷却孔的相邻第二区段之间。虽然本专利技术是以在涡轮翼型内形成冷却孔的形式描述的，如将祐: 本领域的技术人员所理解的那样，本专利技术也可用来在发动机的其它构 件内及/或在任何其它可能需要冷却孔的系统构件内，比如，但不限于 涡轮壳体、排气管及管道内形成冷却孔。此外，虽然本专利技术是以电化 学加工的形式描述的，如将一皮本领域的技术人员所理解的那样，本专利技术也可用于形成冷却孔的其它方法中。图i展示了示例性电化学加工电极ioo的截面图，电极插入到形成于涡轮发动机翼型104内的初始孔102中。图2展示了已插入到初 始孔102中的电极100。图3展示了加工过程结束之后，及冷却孔106已形成于其内之后的翼型104的截面图。在示例性实施例中，电极100 大致为圆柱形空心状，并且配置成将电解液流体携带于其上。正如业 界所知，电解液流体作为电化学溶解的介质，用于将材料从被加工的 工件中除去。电解液流体也将溶解后的材料从加工区域中除去。如将 被本领域的技术人员所理解的那样，根据其专门功能及/或电极100运 行的专门结果，电极100可具有任何适当的形状。此外，在示例性实施例中，电极100包括多个由大致围绕电极100 的绝缘体形成的绝缘区段108。如下详述，绝缘区段108有助于将材 料溶解限制于所需区域，以获得需要的冷却孔尺寸与形状。如将被本 领域的技术人员所理解的那样，电极100可包括任何适当数量的绝缘 区段108,绝缘区段108使电极100能够发挥文中所述的功能。在示 例性实施例中，电才及100也包括多个未绝缘区^: 110。如将^皮本领域 的技术人员所理解的那样，电极100可包括任何适当数量的未绝缘区 段110，其使电极100能够发挥文中所述的功能。在示例性实施例中， 未绝缘区段110定向于每个相邻的绝缘区段108之间。在备选实施例 中，未绝缘区段110与绝缘区段108的配置基于电极100的专门功能 及/或电极100运行的专门结果而不定地选择。在加工过程中，并且特别地在电极100运行之前，初始孔102形 成于翼型104中。在示例性实施例中，借助电化学加工电极、放电加 工电极及/或激光中的至少一种而将初始孔102钻出。此外，在示例性 实施例中，初始孔102形成于翼型后缘。另外，在示例性实施例中， 初始孔102上形成有大致恒定地贯穿初始孔102的第一截面区域120。 比如，在示例性实施例中，截面区域120大致为圓形。如将^C本领域 的技术人员所理解的那样，在备选实施例中，第一截面区域120可形 成为有助于形成紊流(turbulated)冷却孔106的任何形状。而且，在示 例性实施例中，初始孔102可形成于相对于翼型104的第一表面122 测量的多种角度处，包括但不限于大约为O度，大约为90度或介于0 度到90度之间的任何倾斜角度处。在加工过程中，并且特别地在电^L 100运4亍过程中，电极100经 由翼型104的第一表面122而插入到初始孔102中，并且朝着翼型104 的相对第二表面124而导入，如图1中的箭头126所示。在运行过程 中，电解液流体流经电极100，从而将感应电流128导向至电极100。 在示例性实施例中，电流128从多个未绝缘区段110中释放，从而有 助于将材料从初始孔102部分除去，进而形成冷却孔106。在示例性 实施例中，材料通过电化学溶解而从初始孔102中除去。在示例性实 施例中，从电极的未绝缘区段110中释放出的电流128导致材料从初 始孔102中除去，进而形成多个大于笫一截面区域120的笫二截面区 域130。比如，在示例性实施例中，第二截面区域130大致为圆形。 如将被本领域的技术人员所理解的那样，在备选实施例中，笫二截面 区域130可形成为有助于形成紊流冷却孔106的任何形状。在加工过程中，电流1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学加工设备，其包括：　　　　电极（１００），其包括至少一个未绝缘区段（１１０）；及　　　　大致围绕所述电极的至少一个区段的绝缘体，其中所述电极插入到初始孔内，从而形成由具有第一截面区域的至少一个第一区段（１４０）和具有第二截面区域（１３０）的至少一个第二区段（１４２）所限定的孔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李经邦，魏斌，CYJ仇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]