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JPH04226841A - 電解穿孔法 - Google Patents

電解穿孔法

Info

Publication number
JPH04226841A
JPH04226841A JP3204446A JP20444691A JPH04226841A JP H04226841 A JPH04226841 A JP H04226841A JP 3204446 A JP3204446 A JP 3204446A JP 20444691 A JP20444691 A JP 20444691A JP H04226841 A JPH04226841 A JP H04226841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
support
orifice
flow rate
solution
flowing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3204446A
Other languages
English (en)
Inventor
Glen A Nyberg
グレン・アラン・ナイバーグ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
General Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Motors Corp filed Critical General Motors Corp
Publication of JPH04226841A publication Critical patent/JPH04226841A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14Making holes
    • B23H9/16Making holes using an electrolytic jet

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、請求項1の前文に記載されてい
る様な、例えばUS−A−3,990,959に報告さ
れている様な、電解によって金属支持体にオリフィスを
あけることに関するものである。さらに詳しく述べるな
らば本発明は、前定の圧力条件下で確実に正確な量の液
体を送出する為、電解によってあける液体計量オリフィ
スのサイズを調節することに関するものである。
【0002】多くのデバイスは、そこを通って流れる液
体の流量を計量或いは調節する為に小さなオリフィスを
利用している。例えばタービンエンジン部品には、小さ
な穴がたくさんあいている様な材質でできているものが
あり、その部品を発散冷却(transpiratio
nal  cooling)させる為の気体がそこを通
って流れている。さらに、内燃機関に正確な量の燃料を
供給する為の燃料インジェクターの中には、その機関の
燃焼室に注入された燃料を噴霧させる為にオリフィスプ
レートを用いているものがある。通常この様なプレート
は薄い(0.1016mm(0.004in.))ステ
ンレス鋼製のディスクで、このディスクにはそこを広が
りながら貫通している小さな末広がりのオリフィスがた
くさんある。この様なインジェクターの内の一つは、燃
料を流量約2g/sec で円錐状に供給する為に、そ
のディスクをその主面に対して約30°の角度をつけて
貫通している六つのオリフィス(すなわち直径0.15
24mm(0.006in.)の)を有している。この
際の流量は、そのインジェクター間で(from  o
ne  injector  to  the  ne
xt)約1%を越えるばらつきがあってはならない。
【0003】現在、燃料インジェクターオリフィスは放
電加工(EDM)法によって作られており、この方法で
は、細いワイヤーとオリフィスプレートとの間の電気的
スパークによって金属がディスクから選択的に気化され
、オリフィスが形成されている。EDM機は極めて高価
で、しかも通常一回に唯一つのオリフィスしか加工でき
ない。その上、そのオリフィスを通って流れる燃料を望
ましい流量にする為には、流量以外の作業変数を幾つも
調整してその変動許容度を1パーセントとすることが必
要となる。これを考慮すると、ディスクを通って流れる
燃料の流量は、そのオリフィスプレートにおけるオリフ
ィスの様々な幾何学的パラメーター(すなわち、直径、
長さ、テーパー、真円度、表面仕上及びばり(burr
s)の存在)によって影響を受ける。さらにそれに準じ
てこれらの幾何学的パラメーターは、EDM工程のパラ
メーター(すなわち、電圧、電流、周波数(frequ
ency)、電極間隙、ラム速度(ramming  
speed)、電極の種類、加工物の金属学的性質(m
etallurgy)及び誘電液体の性質)によって影
響を受けている。これら考えうる変動可能なもの全てを
駆使しても、EDM工程を調節し、それを限られた流量
変動許容範囲内に維持することは極めて難しい。
【0004】孔をあけようとする金属の表面に電解液の
液流を静かに当て、そこに電解電流を通すことによって
行なう金属支持体の孔あけには、電解ジェット孔あけ(
electrolytic  jet−drillin
g)が用いられてきた。電解液をはねかけて支持体表面
にそれを広く散布すれば、実質的にそれが当たった部位
のみに孔があくことは技術的に良く知られている。この
様な電解孔あけ工程は、ばりのない表面を作ることが知
られているが、直径の許容差がわずか0.5パーセント
(すなわち、流量に関する1パーセントの許容差は面積
に関する1パーセントの許容差に等しく、従ってこれは
オリフィスの直径に関しては0.5パーセントの許容差
に等しい)以内の燃料インジェクターサイズのオリフィ
スを加工することは事実上不可能である。
【0005】オリフィス間(from  one  o
rifice  to  thenext)における液
体流量のばらつきを最小限に抑え、小さくて正確なサイ
ズの液体計量オリフィスを一貫して、しかも簡単にあけ
られる方法が発明できればそれは望ましいことであろう
。さらに、その様なオリフィスを多数同時にあける為の
方法が発明できればそれはさらに一層望ましいことであ
ろう。
【0006】金属支持体を貫通する第一オリフィスを望
みのサイズに加工する為の本発明の方法は、請求項1の
特徴表示の部分に明記されている特徴を有している。
【0007】本発明の第一の目的は、オリフィス間にお
ける流量のばらつきが少ない小さなオリフィスを、電解
によって一貫してあける方法を提供することにあり、こ
の方法には、孔あけ中にそのオリフィスを通って流れる
流量の実時間(real  time)測定が含まれて
いる。本発明のもう一つの目的は、この様なオリフィス
を多数同時に電解によってあける方法を提供することで
ある。本発明のこれら及びその他の目的と利点について
は、以下の、そして添付の図と関連してこの後に示す発
明の詳細な記載からより容易に明らかになるであろう。
【0008】ここで図1は、金属支持体にオリフィスを
電解ジェット孔あけする従来法を、部分的に切除して示
した側面図である。
【0009】さらに図2及び3は、本発明による方法を
部分的に切除して示した側面図であり、これらは電解液
によって支持体に孔があけられる前と後とにおける工程
を示したものである。
【0010】図1に示されている様に、従来法による電
解孔あけ法には金属支持体2と、電解液6の流れを支持
体2の面8に向ける為のガラス製ノズル4とが含まれて
いる。金属ワイヤー10がそのノズル4の中央を通って
下に伸びており、これがカウンター電極の役割を果たし
ている。通常の手段12(例えば、バッテリー、発電器
、整流器等)を用いて、支持体2とカウンター電極ワイ
ヤー10との間に十分な電解電流が流れる様、ある電圧
を印加し、支持体2がカウンター電極10に対して陽極
となる様にする。この集成装置のもと、電流は支持体2
とワイヤー10との間を電解液6の流れをぬって流れ、
面8上でその液流6の衝突点14のみを選択的に電蝕し
、その結果、支持体2に孔16があくことになる。 用済みの電解液7は、支持体2の面8に沿って跳ね除か
れるか、或いは衝突点14から流れ出す。この様な方法
では、液流6の直径に対して約1.5(1  1/2)
倍位の直径を持つオリフィスをあけることはできるが、
直径許容差が0.5%以内であることが要求される小さ
な孔を、一貫してあけられる様調節することは不可能で
ある。
【0011】図2及び3は、二段階の工程を経て金属支
持体に正確なサイズの(すなわち液流ワイヤー(flu
id  flow  wire))オリフィスを電解に
よってあける本発明を示したものである。さらに詳しく
述べるならば、図2及び3には、金属支持体20と、室
28を画定するハウジング24に取り付けられかつその
下部には支持体20と接触する(engaging)為
の弾性シール26がある、金属電解ノズル22とが示さ
れている。図に示されている具体例において、ハウジン
グ24は金属で、その内面には絶縁塗料30が塗布され
ている。示した具体例において、ノズル22は導電性で
あり、さらにそのノズル22と支持体20との間の電位
は、その支持体20と電極22との間に必要とされる電
位をかける為の手段32を用いて金属ハウジング24を
支持体20と直接電気的に連結させることにより、容易
に与えることができる。所望の場合には、そのノズルは
単にハウジング24に適当なサイズと角度とを持つ孔を
あけ、その孔をそのハウジング24の外部にある電解液
供給チューブと接続させることによっても適宜作ること
ができる。さもなければ、ハウジング24は不導性物質
、例えばプラスチック或いは硬質ゴムであっても良い。 その場合、図1に示す様な適当な電気連結装置と共に、
図1に示されている様なガラス製チューブ及びワイヤー
を用いても良い。図1に示されている従来法の場合と同
様、孔あけをしようとする金属に適した電解液34が支
持体20の面27上の衝突部位36に当たる様、ノズル
22によって方向を定める。支持体20とノズル22と
の間に電流を通すと、支持体20の衝突部位36に電解
腐蝕が起こってそこにオリフィス38が形成される。支
持体の面からいかなる漂遊(stray)金属も除去さ
れることがない様、塩素酸ナトリウム水溶液の様な表面
を不活性化する(surface  passivat
ing)電解液を用いるのが望ましいであろう。ここま
での本法は、本質的に図1に関して記載されている方法
と同じである。
【0012】オリフィス38が支持体20の下部40を
貫通したならば(図3を参照)、そのオリフィス38を
取り巻く支持体20の面27に先の弾性シール26を押
し付ける為、ハウジング24を支持体の方に動かし、室
28がそこへの入口(すなわちノズル22)とそこから
の出力(すなわちオリフィス38)とを除いては完全に
閉ざされる様、効果的にシールする。オリフィスが支持
体を貫通してからいくらかの時間がたつと、そのオリフ
ィスの周辺部のシールが剥がれることがあるが、従来の
電解ジェット孔あけ法を用いれば、オリフィスの最終サ
イズの約90%に達するまでは恐らく剥離しないであろ
う。室28が支持体20に対してシールされると、ノズ
ル22を通って流れる電解液は、オリフィス38を通し
て出ていくものを除く全てが室28に封じ込められる。 ノズル22を通って流れる電解液の流量は、それまでに
広げられた(ever−enlarging)オリフィ
ス38のサイズによって調整されており、これはノズル
22の上流部に取り付けられた流量計44によって測定
される。従って、電解ポンプ(electrolyte
  pump)(図示されていない)によってかける電
解液の圧力を一定にすると、その電解液の流量はオリフ
ィス38のサイズが大きくなるにつれて徐々に増えるこ
とになる。流量計44によって測定した電解液の流量が
、望みのサイズのオリフィス38になったことを示唆す
る前定のレベルにまで達したならば、電解電流を止め、
オリフィス38がさらに大きくならない様にする。この
電解電流の停止は、調節手段48によって自動的に調節
されるのが望ましく、この手段48は、前定の調節点に
達した時に流量計44から出される信号に開閉器が反応
して開く様になっている。さもなければ、室28におけ
る電解液の圧力を監視し、その圧力が、オリフィス38
を通って流れる電解液の望ましい流量と予め対応させて
おいた望ましい調節点にまで下がった時点で、電流を停
止させても良い。
【0013】ハウジング24の内部に塗布した絶縁塗料
30は(電流の流れを)ノズル22の端42の真向かい
にあたる部分(すなわち孔38)に限定させる役割を果
たしている。さらに場合によっては、面27上の、オリ
フィス38をあけようとする部分のみが露出される様、
支持体20を選択的に遮蔽するのが望ましいこともある
【0014】流量計44に対して調節点を決定し、さら
にオリフィスを、確実に計量しようとする個々の液流に
適したサイズとする為には、電解孔あけシステムの圧力
下での電解質溶液の流量と、調節しようとする圧力下で
の望みの液体流量とを関連づけさえすれば良い。従って
、例えば燃料インジェクターオリフィスプレートの場合
には、次に示す方法に従ってその二つの流量を関連づけ
れば良い。
【0015】1.燃料インジェクターの設計圧力下で、
オリフィスプレートを通過させねばならない燃料の流量
(グラム/秒)を決定する。
【0016】2.試験器具(test  fixtur
e)中で、燃料を前記の設計圧力下に置き、さらにどの
サイズが望みの流量を与えるかを決定する為に様々なサ
イズの幾つかのオリフィスにその燃料を通す。
【0017】3.同じ試験器具で、しかも前段階で決定
したサイズのオリフィスを用い、選定の電解質溶液を電
解孔あけシステムの作業圧力下に置いて、そのオリフィ
スを通る電解液の流量(以下、基準(referenc
e)流量)を測定する。
【0018】4.さらに前段階で決定した基準流量を、
前記の様な電流停止の電解液流調節点として用いる。
【0019】本発明を、その特定の具体例に関して主に
報告してきたが、本発明は単にそれに限定されるもので
はなく、むしろ請求の範囲において明示されている範囲
によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属支持体にオリフィスを電解ジェット孔あけ
する従来法を、部分的に切除して示した側面図である。
【図2】本発明による方法を、部分的に切除して示した
側面図であり、これらは電解質によって支持体に孔があ
けられる前の工程を示したものである。
【図3】本発明による方法を、部分的に切除して示した
側面図であり、これらは電解質によって支持体に孔があ
けられる後の工程を示したものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  金属支持体(20)を通って流れる選
    択された液体を望みの流量に計量する為、その支持体(
    20)を貫通する望みのサイズの第一オリフィス(38
    )を加工する方法において、前記金属支持体(20)の
    金属を電解腐蝕(electrolytically 
     erode)するのに適した電解質溶液(34)を調
    製すること、及び前記支持体(20)と、前記溶液(3
    4)に接触しているカウンター電極(counter−
    electrode)(24)との間に前記支持体(2
    0)が前記カウンター電極(24)に関して陽極となる
    様に電流を通しながら、前記溶液(34)の液流をノズ
    ル(22)から前記支持体(20)の或部位(36)に
    当てること(その際の電位は、前記支持体(20)の前
    記部位(36)を選択的に電解腐蝕させて孔をあけるの
    に十分なものとする)、以上のステップを含み、かつま
    ず前記溶液(34)の基準流量(reference 
     flow)を決定する為、第二オリフィスを通って流
    れる前記選択された液体の流量を、第二オリフィスを通
    って流れる前記溶液(34)の流量と関連づけること(
    correlating)(前記第二オリフィスのサイ
    ズは、前記第一オリフィス(38)の望みのサイズと同
    じである)、さらに前記支持体(20)に孔があいた後
    、前記部位(36)を取り巻く表面(27)に対してハ
    ウジング(24)をシールすること(そのハウジング(
    24)は前記部位(36)と向かい合わせている室(2
    8)を画定している)、前記ノズル(22)から流れて
    くる前記液体(34)の一部が支持体(20)の前記部
    位(36)にあけられた孔によって前記室(28)を通
    過する様にしながら、その溶液(34)で前記室(28
    )を満たすこと、及び前記孔を通って流れる前記溶液(
    34)の流量が前記基準流量に達した時、前記電流を停
    止すること(これはその孔のサイズが前記第一オリフィ
    ス(38)の望みのサイズに達したことを示唆している
    )、以上のステップを含むことにその特徴を持つ方法。
  2. 【請求項2】  前記基準流量にいつ達したかを決定す
    る為、前記ノズル(22)を通して流れる前記溶液(3
    4)の流量を測定するステップが含まれている請求項1
    の方法。
  3. 【請求項3】  前記基準流量にいつ達したかを決定す
    る為、前記室(28)の圧力を測定するステップが含ま
    れている請求項1の方法。
  4. 【請求項4】  前記の望ましいサイズを持つオリフィ
    ス(38)が、多数同時に前記支持体(20)に形成さ
    れる請求項1の方法。
JP3204446A 1990-08-16 1991-08-14 電解穿孔法 Pending JPH04226841A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US568117 1990-08-16
US07/568,117 US5034106A (en) 1990-08-16 1990-08-16 Electrolytic drilling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04226841A true JPH04226841A (ja) 1992-08-17

Family

ID=24269982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3204446A Pending JPH04226841A (ja) 1990-08-16 1991-08-14 電解穿孔法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5034106A (ja)
EP (1) EP0471393A3 (ja)
JP (1) JPH04226841A (ja)
CA (1) CA2039105A1 (ja)

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