专利摘要

本发明公开了一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法，该方法通过应用不同组分的化学试剂与磨料组成的混合抛光液，分别对整体叶轮进行粗抛、半精抛及精抛加工。整个抛光过程中只需整体叶轮绕轴线进行旋转运动，即可保证混合抛光液中的化学试剂、磨粒与叶片表面发生化学反应及刮擦，从而实现将整体叶轮表面凹凸不平的部位去除。本发明提供的一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法代替了人工抛光或其他高端装备加工的方式，实现了其自动抛光，且抛光精度好，效率高，成本低。

权利要求

1.一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配制第一混合抛光液

第一混合抛光液包括酸性溶液和磨粒，其中酸性溶液为40wt％的氢氟酸溶液、硼酸晶体、苹果酸晶体中的一种或两种以上混合，其中，氢氟酸溶液在抛光液中浓度为20～50ml/L，硼酸晶体在抛光液中浓度为28～50g/L，苹果酸晶体在抛光液中浓度为31～60g/L；磨粒为碳化硅和/或碳化硼，粒径为1000～2000μm，其在抛光液中的浓度为3.0～4.5g/ml；

2)粗抛

整体叶轮完全浸没在第一混合抛光液中，并绕中心轴旋转，旋转速度为15～25rpm，粗抛时间为10～20min；

3)配制第二混合抛光液

第二混合抛光液是在第一混合抛光液的基础上，继续添加氧化剂、表面活性剂和磨粒；其中，氧化剂为65wt％硝酸溶液和/或30wt％双氧水溶液，氧化剂在抛光液中的浓度为70～130ml/L；表面活性剂为10wt％聚氧乙烯醚溶液和/或月桂酰基谷氨酸晶体，表面活性剂在抛光液中的浓度为1.2～2.2g/L；磨粒为碳化硅和/或碳化硼，粒径为500～1000μm，其在抛光液中浓度为1.5～3.0g/ml；

4)半精抛

整体叶轮完全浸没在第二混合抛光液中，并绕中心轴旋转，旋转速度为30～50rpm，半精抛时间为20～35min；

5)配制第三混合抛光液

第三混合液是在第二混合抛光液的基础上，继续添加溶解液和磨粒，其中溶解液为36wt％盐酸溶液和/或85wt％磷酸溶液，溶解液在抛光液中的浓度为30～55ml/L；磨粒为碳化硅，粒径为200～100μm，其在抛光液中浓度为1.5～3.0g/ml；

6)精抛

整体叶轮完全浸没在第三混合抛光液中，并绕中心轴旋转，旋转速度为70～100rpm，精抛时间为30～50min。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光加工方法，尤其是一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法。

背景技术

整体叶轮是离心式压缩机的核心部件，广泛应用于航空、航天、船舶等领域。整体叶轮叶片表面加工质量要求较高，通常表面粗糙度Ra需低于0.8μm，且无裂纹、烧烧等缺陷。

目前整体叶轮加工工艺基本为毛坯、半精加工、精加工。其中毛坯有铸造、锻造、插铣加工方式，锻造存在沙孔、强度低等缺点，锻造需要的设备精度高，目前应较广的为插铣加工，但该方式需要去除大量的材料；半精加工通常为数控铣，表面粗糙度一般为Ra3.2μm，为精加工做准备；精加工方式有数控电解、五轴精铣、磨料流抛光、手工抛光，其中数控电解加工需要设计专门的电极和电解液，加工型面精度难以保证，五轴精铣对刀具要求较高，因叶片曲率变化大、长薄，使加工时刀具易发生干涉，同时叶片表面易烧伤，磨料流加工设备复杂，加工影响因素多，磨料配制困难，人工抛光效率低，抛光叶片质量一致性差。

为解决上述整体叶轮精加工存在的各种问题，本发明提供了一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法。

发明内容

为避免当前整体叶轮在数控电解、五轴精铣、磨料流抛光、手工抛光等精加工方式中存在的工艺装备成本高、加工操作困难、加工质量难以保证、加工效率低等问题，本发明提出了一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法，该方法通过配制不同成分比例的混合抛光液，依次对整体叶轮进行旋转粗抛、半精抛和精抛，以期实现其高精高效抛光。

本发明的技术方案如下：

一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法，包括以下步骤：

1)配制第一混合抛光液

第一混合抛光液包括酸性溶液和磨粒，其中酸性溶液为40wt％的氢氟酸溶液、硼酸晶体、苹果酸晶体中的一种或两种以上混合，其中，氢氟酸溶液在抛光液中浓度为20～50ml/L，硼酸晶体在抛光液中浓度为28～50g/L，苹果酸晶体在抛光液中浓度为31～60g/L；磨粒为碳化硅和/或碳化硼，粒径为1000～2000μm，其在抛光液中的浓度为3.0～4.5g/ml；

2)粗抛

整体叶轮完全浸没在第一混合抛光液中，并绕中心轴旋转，旋转速度为15～25rpm，粗抛时间为10～20min；

3)配制第二混合抛光液

第二混合抛光液是在第一混合抛光液的基础上，继续添加氧化剂、表面活性剂和磨粒；其中，氧化剂为65wt％硝酸溶液和/或30wt％双氧水溶液，其在抛光液中的浓度为70～130ml/L；表面活性剂为10wt％聚氧乙烯醚溶液和/或月桂酰基谷氨酸晶体，其在抛光液中的浓度为1.2～2.2g/L；磨粒为碳化硅和/或碳化硼，粒径为500～1000μm，其在抛光液中浓度为1.5～3.0g/ml；

4)半精抛

整体叶轮完全浸没在第二混合抛光液中，并绕中心轴旋转，旋转速度为30～50rpm，半精抛时间为20～35min；

5)配制第三混合抛光液

第三混合液是在第二混合抛光液的基础上，继续添加溶解液和磨粒，其中溶解液为36wt％盐酸溶液和/或85wt％磷酸溶液，其在抛光液中的浓度为30～55ml/L；磨粒为碳化硅，粒径为200～100μm，其在抛光液中浓度为1.5～3.0g/ml；

6)精抛

整体叶轮完全浸没在第三混合抛光液中，并绕中心轴旋转，旋转速度为70～100rpm，精抛时间为30～50min。

本发明的有益效果是：通过应用简单的装置，实现了整体叶轮的自动抛光，抛光后叶片表面粗糙度Ra低于0.8μm，且不存在其他抛光缺陷，可满足加工要求，抛光时间低于2h，整套抛光工艺及装备成本低。

附图说明

图1为整体叶轮的旋转化学机械抛光加工示意图。

图中：1容器；2整体叶轮；3混合抛光液；W整体叶轮转速。

具体实施方案

下面以数控加工成型的FV520B材料整体叶轮半精加工零件为例，结合附图对本发明进行详细说明：

一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法包括以下步骤：

1)向容器1中添加质量分数为40wt％的氢氟酸溶液，使其在抛光液中的浓度为25ml/L，和粒径大小为1500μm的碳化硅，使其在抛光液中的浓度为4.0g/ml，组成混合液3，且混合液3需将整体叶轮2完全浸没；

2)整体叶轮3开始绕中心轴进行旋转，即进行粗抛加工，旋转速度W为20rpm，粗抛时间为15min；

3)粗抛结束后，继续向容器1中等体积添加质量分数分别为65wt％的硝酸溶液和30wt％的双氧水溶液，并使之在抛光液中的综合浓度为75mL/L，另外再添加粒径为1000μm的碳化硅磨粒，并使之在抛光液中的浓度为2.0g/ml，组成新的混合抛光液3；

4)整体叶轮2以45rpm的速度在混合抛光液3中旋转，进行半精抛光，半精抛时间为30min；

5)半精抛光结束后，向容器1中添加质量分数为85wt％的磷酸溶液，并使之在抛光液中的浓度为40ml/L，同时添加粒径为150μm的碳化硅，并使之在抛光液中的浓度为2.5g/ml，组成新的混合抛光液3；

6)整体叶轮2继续绕中心轴旋转，进行精抛，旋转速度W为90rpm，精抛时间为35min。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

一种整体叶轮的旋转化学机械抛光方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。