形成具有圆形进口和非圆形出口的冷却孔的方法及系统技术方案

形成具有圆形进口和非圆形出口的冷却孔的方法及系统：具体涉及一种电化学加工（ＥＣＭ）装置，包括电极（１００）和仅部分围绕所述电极延伸的绝缘件（１０６）。该绝缘件定向为使得该电极用于形成具有由第一截面区域（２１４）限定的进口（２０８）和由第二截面区域（２２６）限定的出口（２１０）的孔（２００）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及电化学加工(ECM)，且更具体地涉及在涡轮发 动机翼片中形成冷却孔的方法和系统。
技术介绍
电化学加工和/或成形管电化学加工(STEM)通常用于在涡轮发动 机翼片中形成冷却孔。在ECM过程期间，被加工的工件联接到DC电源 的正端子且电极联接到DC电源的负端子。电解液在电极和工件之间流 动。例如，电解液可以为酸或盐水溶液。在加工过程期间，工件^t受 控的电化学反应溶解以形成冷却孔。总体上，该加工过程形成具有大 致圓形截面区域的冷却孔。每个冷却孔的截面区域定尺寸为提供通过 冷却孔的进口的希望数量的流量计量。然而，由于这些开口贯穿叶片 总体上是大致一致的，叶片和/或冷却孔内潜在的热传递数量可能由该 开口的圆形截面轮廓限定。另外，具有圆形截面区域限定在它的出口处的冷却孔可能不适于 在具有窄的后缘的翼片中使用。例如，限定在延伸通过该翼片的冷却 孔的出口处的圆形截面区域可能引起高的应力集中到翼片的后缘。因 此，具有大致恒定的圓形截面区域的冷却孔可能增加与维护涡轮发动 机相关的成本且/或减少涡轮发动机的寿命期限。
技术实现思路
在一个实施例中，提供在物体中形成孔的方法。该方法包括在物 体中形成起始孔(starter hole),提供电化学加工电极，其包括仅 部分围绕电极延伸的绝缘件，以及将电极插入到起始孔内，以在物体 中形成具有由第一截面区域限定的进口和由第二截面区域限定的出口 的孔。在另一实施例中，提供电化学加工(ECM)装置。该装置包括电极 和仅部分围绕电极延伸的绝缘件。绝缘件定向为使得电极用于形成具有由第一截面区域限定的进口和由第二截面区域限定的出口的孔。在又一实施例中，提供用于在涡轮发动机部件中加工孔的系统。该系统包括电化学加工(ECM)装置，该装置包括电极和仅部分围绕电 极延伸的绝缘件。绝缘件定向为使得电极用于形成具有由第一截面区 域限定的进口和由第二截面区域限定的出口的孔。附图说明图l是示范性的电化学加工(ECM)电极的视图； 图2是图1中所示且被用于在涡轮机翼片中形成冷却孔的电极的 视图；以及图3是图2中所示且包括形成通过其的冷却孔的翼片的截面图。具体实施方式本专利技术提供一种系统，其可用于在涡轮发动机翼片中加工冷却孔。 该系统使用中空的电化学加工(ECM)电极，电极具有流动通过其的电 解液。例如，电解液可以为酸或盐水溶液。在加工之前，翼片联接到 DC电源的正端子且电极联接到DC电源的负端子。当电解液在电极和翼 片之间流动时，翼片被受控的电化学反应溶解以形成冷却孔。在加工期间，电解液流体流动通过中空的电极以利于放电电流， 电流将材料从翼片去除。电极被插入到形成在涡轮发动机翼片中的起 始孔内，以利于形成具有由第一截面区域限定的进口和由第二截面区 域限定的出口的冷却孔，如以下更详细描述的。尽管本专利技术关于在涡轮机翼片中形成冷却孔描述，本领域中技术 人员应当理解的是，本专利技术也可应用于在发动机的其它部件和/或需要 冷却孔的任何其它系统的部件中形成冷却孔。例如，本专利技术可以用于， 但不限于用于，涡轮机壳体、排气管、以及导管。另外，虽然本专利技术 关于电化学加工描述，本领域中技术人员应当理解的是，本专利技术也可 应用于形成冷却孔的其它方法。图1的示范性电化学加工(ECM)电极100的视图。具体地，图l 图示具有第一端102和第二端104的中空ECM电极100的側-现图l( a )、 第一端102的端视图1 (b)、以及笫二端104的端视图1 (c)。在示 范性实施例中，电极100大致是圆柱形且构造为导引电解液流体自其通过。电解液流体用作电化学溶解的媒介，以从被加工的部分去除金 属。电解液流体也从加工区去除溶解的金属。本领域中技术人员应当理解的是，电极100可以具有基于其所需功能的任何合适的形状。在示范性实施例中，电极100包括部分围绕电极100延伸的绝缘 件106。绝缘件106限制金属溶解至希望的区域，从而能够获得希望的 冷却孔尺寸和形状。在示范性实施例中，绝缘件106仅延伸通过笫一 侧108和通过电极100的相对的第二侧110。因而，在示范性实施例中， 电极100包括两个维持未绝缘或暴露的径直相对的部分112。在可替换 实施例中，绝缘件106和未绝缘部分112以4吏电极100能够起在此所 述的作用的任何取向围绕电极100定向。具体地，本领域中技术人员 应当理解的是，未绝缘部分112的构造、数量、以及尺寸基于电极100 的所需功能和/或操作电极100的所需结果而可变地选择。在操作期间，电流被诱导通过流过电极100的电解液流体和被电 极100加工的部分。具体地，绝缘件106使得电流从未绝缘部分112 以及从电极100的末端116放电。在示范性实施例中，末端116是未 绝缘的；然而，在可替换实施例中，末端116包括绝缘件。由于未绝 缘部分112的构造、数量和尺寸可变地选择，未绝缘部分112的构造、 数量和尺寸可以改变，从而改变从末端116和未绝缘部分112放电的 电流数量。图2图示用于在示范性涡轮机翼片202中形成冷却孔200的电极 100。具体地，图2图示通过翼片202的外表面204朝翼片202的内表 面206插入的电极100的侧视图2(a),以及在加工过程期间电极第 二端104的取向的端视图2 (b)。图3图示加工过程完成且冷却孔200 已经形成在其中之后翼片202的视图。具体地，图3图示包括冷却孔 200的翼片202的侧视图3(a),冷却孔200的进口 208的截面图3 (b);以及冷却孔200的出口 210的截面图3 (c)。在加工过程期间，且具体地，在电极100的操作之前，起始孔212 形成在翼片202中。在示范性实施例中，起始孔212使用电化学加工 电极、放电加工电极、和/或激光的至少一个钻孔。此外，在示范性实 施例中，起始孔212具有第一截面区域214，其在示范性实施例中大致 是圆形。本领域中技术人员应当理解的是，在可替换实施例中，截面 区域214可以具有利于形成冷却孔200的任何合适的形状。此外，在示范性实施例中，起始孔212可以以相对于翼片外表面204的不同角 度形成在翼片202中，例如但不限于0。 、 90° 、 0°和90°之间的任 何斜角。在加工过程期间，且具体地，在电极100的操作期间，电极100 通过外表面204插入到起始孔212内且朝内表面206引导，如箭头216 所示。电解液流体被导引通过电极100以从电极100引导电荷。被诱 导到电极100的电流的部分218从电极末端116放电，且被诱导到电 极100的电流的部分220从未绝缘部分112放电。如以下更详细描述 的，在示范性实施例中，从未绝缘部分112放电的电流220利于从起 始孔212的部分222去除金属以形成冷却孔200的出口 210。在示范性 实施例中，由于电化学溶解，金属从起始孔212去除。在示范性实施 例中，金属从起始孔212去除形成具有比起始孔截面区域214更大的 截面区域226的出口 210。具体地，在示范性实施例中，出口 210的截 面区域226是非圆形的。更具体地，在示范性实施例中，截面区域226 是大致椭圆形的。本领域中技术人员应当理解的是，电极100能够被 制作形成带有具有任何形状和/或尺寸的截面区域2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学加工（ＥＣＭ）装置，其包括：　　　　电极（１００）；以及　　　　仅部分围绕所述电极延伸的绝缘件（１０６），所述绝缘件定向为使得所述电极用于形成具有由第一截面区域（２１４）限定的进口（２０８）和由第二截面区域（２２６）限定的出口（２１０）的孔（２００）。

【技术特征摘要】
...

【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]