Способ электрохимической обработки

 

Использование: снятие металлических покрытий с поверхности деталей при больших плотностях тока. Сущность изобретения: обработку ведут электродом-инструментом с дискретной формообразующей поверхностью , рабочая часть которого выполнена из отдельных токоподводящих элементов, например, в виде пакета параллельных пластин, закрепленных с возможностью вертикального перемеа1ения и установленных с промежутком относительно друг дуга при помощи разделительных шайб, а величину этого промежутка определяют из условия: Ь г а, где а - величина межэлектродного зазора; b - расстояние между токоподводящими элементами (пластинами ). 5 ил,

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 Н 7/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869728/08 (22) 18.06,90 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Научно-технический центр "Класс" и

Тольяттинский политехнический институт (72) В.Б.Гайдуллин, В.И.Кузнецов, А.А.Викарчук, В.И.Скиданенко, С,Т.Морозов и

А.С.Подкопаев (56) Авторское свидетельство СССР

М 846210, кл. В 23 Н 7/22, 1977. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (57) Использование: снятие металлических покрытий с поверхности деталей при больших плотностях тока. Сущность изобретеИзобретение относится к электрохими-. ческой обработке деталей, в частности для снятия металлических покрытий с поверхности деталей при больших плотностях тока. . Целью изобретения является повышение качества обработки поверхности путем улучшения гидродинамического режима электролитного потока в межэлектродном зазоре.

На фиг. 1 представлена схема электрохимической обработки с использованием электрода-инструмента с пластинчатыми токоподводящими элементами; на фиг. 2— схема электрохимической обработки процесса одновременного двухстороннего снятия жаростойкого покрытия лопатки газотурбинных двигателей с использованием электрода-инструмента с пластинчатыми токоподводящими элементами; на фиг, 3— сечение А-А на фиг, 2; на фиг. 4 — электродния: обработку ведут электродом-инструментом с дискретной формообразующей поверхностью, рабочая часть которого выполнена из отдельных токоподводящих элементов, например, s виде пакета параллельных пластин, закрепленных с возможностью вертикального перемещения и установленных с промежутком относительно друг дуга при помощи разделительных шайб, а величину этого промежутка определяют из условия: b я а, где а — величина межэлектродного зазора; b — расстояние . между токоподводящими элементами (пластинами). 5 ил. инструмент с пластинчатыми токоподводя-. щими элементами, вид спереди, взаимное расположение электрода-инструмента и оба рабатываемой детали; на фиг, 5 — то же, вид О© сверху.

° geajh

Схемы ЭХО {фиг.1 и 2) включают элект- Ql род-инструмент 1, обрабатываемую деталь ( (лопатку) 2, межэлектродный зазор 3, источ- ф ник энергопитания 4 с условным местом токоподвода к электродам, измеряющий рабочий ток амперметр 5 и вольтметр 6, определяющий напряжение между электродами.

Электрод-инструмент, выполненный в виде пакета параллельных пластин, состоит иэ токоподводящих пластин 7, прижимных планок 8, разделительных шайб 9, стягивающих болтов 10 и фиксирующих гаек 11..

Процесс электрохимической обработки производится следующим образом. Напря1815040

)Ь а!

50 $ (2) 0=a Е, (3) жение положительной полярности подают к обрабатываемой детали (лапэтке) и отрицательный — к электроду-инструменту или в зависимости от технологических задач, отдельно к каждой из пластин, изолированных между собой шайбой из диэлектрического материала. Величину межзлектродного зазора устанавливают; исходя из условия и.в соответствии с требованиями технологической задачи электрохимической обработки. Затем пода от электролит и включают источник электропитания. При необходимости принудительной подачи электролита в межэлектродный зазор, предлагаемая конструкция электродов-инструментов позволяет подавать электролит под любым углом к обрабатываемой поверхности детали.

Как известно, электрохимический процесс сопровождается бурным выделением газа и тепла в межэлектроднам зазоре. Периодичность пластин не препятствует естественному канвективному тепло- и . массообмену межзлектрадного зазора с основным объемам электролита, что происходит практически равномерно со всей поверхности обрабатываемой площади.

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что распределенйая дискрет ным образом в пространстве активная площадь формообразующей поверхности электрода-инструмента гораздо меньше охватывэемой рабочей частью площади обрабатываемой поверхности, потому что электрические палл каждого дискретного такаподвадящего элемента, рассеиваясь и перекрываясь между собой по принципу суперпозиции полей, образуют практически однородное электрическое поле на обрабатываемой поверхности детали, если соблюдено условие где b — расстояние междутокоподводящими элементами; .а — величина межзлектродного зазора. ! При этом расстояние для переноса ионов между электродами остается прежним, как в случае для сплошного катода, но устраняется стенка, которая ограничивала и направляла бы поток электролита по узкому коридору межзлектродного зазора, и, как следствие этого, исчезает вязкий пограничный слой Прандтля, происходит практически мгновенный вынос в щели между пластинами, прареагировавших частиц электролита с прианадной области конвективным, турбулентным или принудитель-. ным потоком, С использованием электрода-инструмента предлагаемого типа конструкции проводилась работа по снятию жаропрочных, отработавших свой ресурс покрытий лопаток габотурбинных двигателей с целью

10 их последующего восстановления. Была изготовлена .установка электрохимической ячейки лабораторного типа.

Для проведения электрохимической обработки поверхности лопаток ГТД площадью $ = 0,91 дм использовался выпрямительный агрегат БАКР-G30-12 для промышленных гальванических установок.

Установка работает при двух постояйных режимах напряжения в цепи 6 В и 12 В.

20 Для прокачки использовался электронасас "Кама"3", Было изготовлено также цесколько вариантов конструкций электрода-инструмента дискретного типа.

Полный объем покрытия партии лопаток производится в свободно проточном электролите 15% раствора КаC! одновременно со. спинки и с корыта лопатки двусторонним электродом-инструментом с дискретным катодам, Время полного снятия покрытия со30 ставляет в среднем 1 мин 30 с при плотности

° тока 280 А/дм . Межэлектродный зазор со стороны лопатки составлял а = 3-5 мм со стороны корыта и а = 5-7 мм со стороны,i спинки; b =3 мм.

35 . Качество обработанной поверхности соответствовало 7.-8 классу чистоты. Величины параметров а и Ь могут быть рассчитаны следующим образом.

Согласно дифференциальному закону

40 ()ма плотность тока выражается формулой где Š— напряженность электрического поля;

45 0- удельная электропроводность проводящей среды.

С другой стороны, по определению

" где! — сила тока в цепи;

S — площадь электродов.

Падение напряжения на электрохими55 ческой ячейке U связано с напряженностью электрического полл Е формулой где а — расстояние между электродами.

1815040

Отсюда

Е =— а (4) из формулы (1), (5) приравнивая правые части (4) и (5), получим у а гт (6) Откуда

U o 0 o S

J !

0,3 6 100 0,6 (см)

300

f à) — — см

Ом см см .В

Таким образом, а = 0,6 см = 6 мм.

Подставив полученное значение а в условие, определяющее промежуток между токоподводящими пластинами Ь ал а, получим Ь 18 мм, Величина была выбрана Ь =3 мм.

Для предварительной оценки межэлвктродного зазора а были применены следующиеданные: S=1)M =100см; V=68; I ,=300А; и =0,3 Ом см, Величина плотности тока J = 300 А/дм, при которой начинается эффективный процесс р ятия покрытий, была определена эмпирическим путем при обработке пробных образцов..

Величина удельной электропроводности o для NaCI взята иэ справочных данных.

Тогда по формуле (7) Использование в процессе всей площа- . ди рабочей поверхности электрода-инструмента в оптимальном режиме позволяет повысить выход продукции по току, исклю5 чить нежелательные побочные явления, вызванные концентрационными градиентами в межэлектродном зазоре, и, в конечном счете, снизить энергозатраты электрохимической обработки металла, 10 Предлагаемый способ обеспечивает свободный и необходимый гидродинамический режим по высоте обрабатываемой детали, что снижает степень газонаполнения межзлектродного зазора и обеспечивает бо15 лее равномерное распределение плотности тока по высоте анода, что снижает рабочее напряжение на электрохимической ячейке, улучшая тем самым качество обработки поверхности детали, Кроме того, использова20 ние предлагаемого способа позволяет на основе единообразных элементов получать электроды-инструменты для обработки крупногабаритных изделий, а также обеспечивать возможность изменения формы абра25 батывающей, поверхности электрода-инструмента в процессе обцаботки.

Формула изобретения

Способ электрохимической обработки

30 электродом-инструментом с дискретной ра. бочей поверхностью, содержащлм каналы для прокачки электролита, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества обработки путем интенсификации гидроди35 намического режима электрода, обработку ведут электродом-инструментом, рабочая часть которого выполнена в виде пакета параллельных пластин, закрепленных с возможностью вертикального перемещения и . 40 установленных с промежутками одна отно сительно другой при помощи разделитель: ных шайб, а величину промежутка определяют иэ соотношения

Ь ая а.

45 где а — величина межэлвктродного зазора;

Ь вЂ” расстояние между токоподводящими элементами (пластинами).

1815040

Фи,2

18 t 5040

Составитель B.Ãàéäóëëèí

Техред M.Mîðãåèòàë Корректор: Л.Филь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1607 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5