气膜孔结构常用于先进航空发动机的叶片冷却,气膜孔的加工精度与加工质量极大影响着航空发动机的性能及寿命。放电-电解复合穿孔工艺通过控制工作液浓度,将放电熔融和电解腐蚀现象结合在一个工步中。管电极与孔壁间微弱的电解反应能够去除火花放电残留的熔融凝固层,提高小孔的加工质量。但加工过程中孔口附近的工件表面存在杂散腐蚀现象,破坏了小孔的入口形貌。针对这一问题,本文优化了复合加工中影响电解反应的加工参数,采用屏蔽层、辅助阳极等方法抑制加工过程中工件表面的杂散腐蚀现象,从而在不影响孔壁加工质量的前提下,提高小孔入口处工件的表面完整性。主要研究内容如下:(1)通过软件仿真和实验验证分析了放电-电解复合加工过程中工件表面的电场分布,从加工工件表面完整性的角度对工艺参数进行优化。使用优化后的工艺参数(脉冲宽度12μs、脉冲间隔36μs、峰值电流12A)对镍基单晶材料工件进行了微小孔放电-电解复合加工实验。加工出的小孔入口处形貌大致可分为孔缘区、过渡区和工件表面区域,三种区域的改善需求和改善难度均有所不同。由于合金材料中元素分布存在差异,复合加工中工件表面存在选择性腐蚀现象。难溶解相以颗粒状残余在工件表面,造成工件表面碳元素含量上升。颗粒状残留物随着电解反应的不断进行而剥落,在工件表面留下凹状坑,损害了工件的表面形貌。但另一方面,电解反应去除了火花加工后工件表面残余的拉应力区,这对提高工件的疲劳寿命有积极的意义。(2)依据复合加工中工件表面杂散腐蚀的形成机理,提出了利用绝缘介质将工件与工作液屏蔽,以提高加工工件表面完整性的方法,并尝试了绝缘漆和气流两种屏蔽介质。工件表面绝缘漆保护方法能够在不影响孔壁熔化凝固层充分去除的前提下,确保加工过程中工件表面不受杂散电流腐蚀。该方法操作简单,但能明显地提高微小孔放电-电解复合穿孔后工件的表面完整性,可行性较高。气流屏蔽利用气流冲击工件表面,驱使工作液加快离开工件表面,因而无需对工件表面进行绝缘预处理也能起到屏蔽的效果,从而抑制杂散腐蚀现象,提高加工工件的表面质量。但气流影响了加工状态的稳定性,孔口附近容易出现碳化物残留,该方法仍需进一步完善。(3)针对屏蔽法中屏蔽区域边缘处电流密度突变导致腐蚀加剧的问题,尝试利用正电位差辅助阳极改善加工过程中电场的分布,并结合仿真分析和实验验证对辅助阳极的参数进行了优化。在内径0.7mm,与工件间隙0.05mm,电位差+15V的辅助阳极作用下,加工出的小孔表面完整性和尺寸精度都有所提高。该方法加工状态稳定,但需要外接电路,操作较为复杂,实用性低,目前仅建议用于少量孔的高质量加工中。