Способ электрополирования детали

Изобретение относится к технологии электрополирования поверхности деталей из железохромоникелевых, титановых и никелевых сплавов и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик лопаток турбомашин. Способ включает электролитно-плазменное полирование путем погружения детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом подачей на обрабатываемую деталь электрического потенциала. При этом после проведения электролитно-плазменного полирования осуществляют полирование электропроводящими гранулами, причем обеспечивают контакт всей полируемой поверхности обрабатываемой части детали с электропроводящими гранулами, приводят электропроводящие гранулы в вибрационное движение, обеспечивающее равномерное омывание электропроводящими гранулами обрабатываемой части детали, подают на деталь положительный, а на электропроводящие гранулы отрицательный электрический потенциал и ведут обработку до получения заданной шероховатости. Технический результат: повышение качества и производительности обработки поверхности деталей сложной формы. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии электрополирования поверхности деталей из железохромоникелевых, титановых и никелевых сплавов и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик лопаток турбомашин.

Для изготовления лопаток турбомашин применяются железохромоникелевые, титановые и никелевые сплавы, обладающие высокой прочностью, в том числе и при высоких температурах. Лопатки турбомашин обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжения. Дефекты, образующиеся в процессе изготовления этих деталей, недопустимы, поскольку вызывают возникновение интенсивных процессов разрушения.

С повышением шероховатости пера лопатки ухудшается газодинамическая устойчивость двигателя, возрастают аэродинамические потери, приводящие к снижению КПД, к потере мощности, росту удельных расходов и к снижению экономичности двигателя или установки. Кроме того, качество обработки поверхности пера лопаток существенно влияет на их прочностные характеристики, так например, повышение класса чистоты поверхности способствует увеличению предела выносливости и статической прочности лопаток (В.Ф. Макаров, Е.Н. Бычина, А.О. Чуян. Математическое моделирование процесса полирования лопаток газотурбинных двигателей // Авиационно-космическая техника и технология. №8 (85), 2011, с. 11-14).

В то же время производство и ремонт лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) и установок (ГТУ), в связи с высокими требованиями к качеству поверхности (Ra≤0,32…0,16 мкм), характеризуется значительной трудоемкостью их финишной обработки. Это вызывает проблемы при механической обработке поверхностей деталей турбомашин. В этой связи развитие способов получения высококачественных поверхностей деталей турбомашин является весьма актуальной задачей.

Известен способ полирования пера лопаток ГТД и ГТУ лепестковым кругом, при котором лопатке сообщают возвратно-поступательное перемещение относительно инструмента (А.С. СССР №1732604. МПК В24В 19/14. Способ полирования пера лопаток ГТД лепестковым кругом. Опубл. Бюл. №1, 2014 г.), в котором Полирование производят с деформацией лепесткового круга.

Известен также способ обработки, позволяющий полировать криволинейную кромку пера лопаток газовой турбины заправленным по радиусу полировальным кругом, движущимся вдоль пера лопатки (Патент РФ №2379170. МПК В24В 19/14. Способ обработки лопаток газотурбинных двигателей. Опубл. 2010 г.).

Однако применение в известных способах полирования поверхности пера лопаток механического воздействия на обрабатываемую деталь вызывает ухудшение параметров качества поверхностного слоя материалов, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик лопаток, особенно имеющих небольшие толщины пера.

Наиболее перспективными методами обработки лопаток турбомашин являются электрохимические методы полирования поверхностей [Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование: Теория и практика. Влияние на свойства металлов. Л., Машиностроение, 1987], при этом наибольший интерес для рассматриваемой области представляют методы электролитно-плазменного полирования (ЭПП) деталей [например, Патент ГДР (DD) №238074 (А1), МПК C25F 3/16, опубл. 06.08.1986].

Известен также способ полирования металлических поверхностей, включающий анодную обработку в электролите [Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, опубл. 1996, БИ №3], а также способ электрохимического полирования [Патент США №5028304, МПК В23Н 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.1991].

Однако известные способы электрополирования не позволяют производить однородную обработку поверхности детали из металлического сплава, особенно деталей сложной формы.

Известен также способ полирования металлической детали, заключающийся в заполнении электропроводящими гранулами рабочего контейнера, выполненного из электропроводного материала, закрепление детали на держателе, погружении детали в электропроводящие гранулы, заполняющие контейнер, подключении детали к аноду, а контейнера к катоду [WO 2017186992 - |Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method. Опубл. 2017.11.02].

Однако известный способ [WO 2017186992] низкой производительностью, особенно при обработке деталей со значительной площадью поверхности.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ электрополирования детали, включающий электролитно-плазменное полирование (ЭПП) путем погружения детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом подачей на обрабатываемую деталь электрического потенциала [Патент РФ №2373306, МПК C25F 3/16. опубл: Бюл №32, 2009].

Известный способ электрополирования [Патент РФ №2373306] не позволяет производить качественное полирование поверхности деталей из металлических сплавов. Кроме того, при обработке деталей сложной формы существует вероятность возникновения брака из-за неоднородности обработки поверхности.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества и производительности электрополирования, деталей сложной формы из металлических сплавов.

Техническим результатом изобретения является повышение качества и производительности обработки поверхности деталей сложной формы за счет повышения однородности обработки поверхности и уменьшения ее шероховатости.

Технический результат достигается тем, что в способе электрополирования детали, включающем ее электролитно-плазменное полирование путем погружения детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом подачей на обрабатываемую деталь электрического потенциала в отличие от прототипа, после проведения электролитно-плазменного полирования осуществляют полирование электропроводящими гранулами, причем обеспечивают контакт всей полируемой поверхности обрабатываемой части детали с электропроводящими гранулами,. приводят электропроводящие гранулы в вибрационное движение обеспечивающее равномерное омывание (обволакивание) электропроводящими гранулами обрабатываемой части детали, подают на деталь положительный, а на электропроводящие гранулы отрицательный электрический потенциал и ведут обработку до получения заданной шероховатости. Кроме того возможны следующие дополнительные приемы выполнения способа: в качестве полируемой детали используют лопатку компрессора газотурбинного двигателя или газотурбинной установки из железохромоникелевых сплавов, причем электролитно-плазменное полирование проводят при температуре от 60°С до 90°С, в среде водного раствора соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/литр, до достижения минимально возможной величины шероховатости, прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 260 до 280 В, а затем вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 5 -8,0 г/литр и проводят второй этап полирования при плотности тока 1,4 до 1,9 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности; в качестве полируемой детали используют лопатку компрессора газотурбинного двигателя или газотурбинной установки из титановых сплавов, причем электролитно-плазменное полирование проводят при температуре от 65°С до 90°С, в среде водного раствора водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л, до достижения минимально возможной величины шероховатости, прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 270 до 290 В, а затем вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 8 до 14 г/л и KF - от 36 до 48 г/л, и проводят второй этап полирования при плотности тока от 1,2 до 1,8 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности; в качестве полируемой детали используют лопатку турбины газотурбинного двигателя или газотурбинной установки из никелевых сплавов, причем электролитно-плазменное полирование проводят при температуре от 65°С до 85°С, в среде водного раствора соли фторида аммония концентрацией 5,5-10,0 г/литр, до достижения минимально возможной величины шероховатости, прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 260 до 280 В, а затем вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр и проводят второй этап полирования при плотности тока 1,5 до 2,1 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности; полирование электропроводящими гранулами производят при их вибрации от 8-120 Гц с амплитудой 0,2-3,5 мм.

Заявляемый способ электрополирования полирования поверхности детали, например, пера лопатки в процессе его изготовления или восстановительного ремонта осуществляется следующим образом. Процесс электрополирования полирования осуществляют в два этапа: вначале к обрабатываемой лопатке прикладывают электрический потенциал заданной величины (для железохромоникелевых сплавов величиной от 260 до 280 В, для титановых сплавов - от 270 до 290 В, для никелевых сплавов - от 260 до 280 В) и проводят полирование до достижения минимально возможной при при обработке ЭПП шероховатости. В качестве электролита используют: для железохромоникелевых сплавов - водный раствор соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/литр и проводят ЭПП при температуре от 60°С до 90°С, для титановых сплавов - водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л и ЭПП проводят при температуре от 65°С до 90°С, для никелевых сплавов - водный раствор соли фторида аммония концентрацией 5,5-10,0 г/литр и ЭПП проводят при температуре от 65°С до 85°С). ЭПП поверхности детали ведут в среде электролита при поддержании вокруг детали парогазовой оболочки. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита.

После проведения предварительной обработки детали методом ЭПП, осуществляют полирование электропроводящими гранулами, причем обеспечивают контакт всей полируемой поверхности обрабатываемой части детали с электропроводящими гранулами, приводят электропроводящие гранулы в вибрационное движение обеспечивающее равномерное омывание (обволакивание) электропроводящими гранулами обрабатываемой части детали, подают на деталь положительный, а на электропроводящие гранулы отрицательный электрический потенциал и ведут обработку до получения заданной шероховатости.

Использование двухстадийной обработки деталей объясняется следующим. Использование ЭПП, обладающей высокой производительностью, позволяет произвести грубое полирование поверхности. Использование электрополирования гранулами, имеющей низкую по сравнению с ЭПП производительность, позволяет значительно уменьшить шероховатость поверхности после ЭПП и обеспечить высокую однородность обработки.

При обработке деталей (например лопаток компрессора ГТД) из железохромоникелевых сплавов вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 5 -8,0 г/литр и проводят второй этап полирования при плотности тока 1,4 до 1,9 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

При обработке деталей (например лопаток компрессора ГТД) из титановых сплавов вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 8 до 14 г/л и KF - от 36 до 48 г/л, и проводят второй этап полирования при плотности тока от 1,2 до 1,8 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

При обработке деталей (например лопаток турбины ГТД) из никелевых сплавов вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр и проводят второй этап полирования при плотности тока 1,5 до 2,1 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

Во всех случаях сравнительных исследований способов полирования, описанных в нижеприведенных примерах (Пример 1, Пример 2, Пример 3), сравнивались величины шероховатости на различных участках детали после обработки по предлагаемому способу и способу-прототипу [патент РФ №2373306]. После обработки производился замер шероховатости и определялся разброс шероховатости на различных участках поверхности обработанных деталей. Производительность процесса оценивалась по сравнению с известным способом полирования [WO 2017186992]. Исходная шероховатость поверхности испытуемых деталей составляла от Ra 0,72 мкм до Ra 0,60 мкм.

Пример 1. Обрабатываемые образцы лопаток из железохромоникелевых сплавов (ХН45МВТЮБР-ИД, ХН45МВТЮБР-ПД) погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Полирование поверхности пера лопатки производили в два этапа: вначале к обрабатываемой лопатке прикладывали электрический потенциал величиной от 260 до 280 В и проводили полирование до достижения минимально возможной при использовании ЭПП величины шероховатости. В качестве электролита использовали водный раствор соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/литр и проводили ЭПП при температуре от 60°С до 90°С. Затем, вынимали лопатку из ванны, производили ее промывку в дистиллированной воде, погружали ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 5 -8,0 г/литр и проводили второй, финишный этап полирования при плотности тока 1,4 до 1,9 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

Неудовлетворительным результатом (Н.Р.) считался результат в котором отсутствовал эффект полирования или уменьшения шероховатости поверхности детали.

Условия обработки по предлагаемому способу.

Первый этап (ЭПП):

Электрический потенциал (напряжение): 250 В - Н.Р.; 260 В - удовлетворительный результат (У.Р.); 270 В - У.Р.; 280 В - У.Р.; 290 В - Н.Р.

Электролит - водный раствор соли фторида аммония концентрацией: 3,0 г/литр - Н.Р.; 3,5 г/литр - У.Р.; 5,0 г/литр - У.Р.; 11,0 г/литр - У.Р.; 12 г/литр - Н.Р.

Температура процесса обработки: от 50°С - Н.Р.; 60°С - У.Р.; 80°С - У.Р.; 90°С - У.Р.; 97°С - Н.Р.

Второй этап (электрополирование в гранулах):

Промывка лопаток в дистиллированной воде.

Погружение лопаток в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм (0,4 мм (Н.Р.), 0,6 мм (У.Р.), 0,7 мм (У.Р.), 0,8 мм (У.Р.), 1,0 мм (Н.Р.)), выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола (У.Р.), пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 5 - 8,0 г/литр (4,0 г/литр (Н.Р.), 5,0 г/литр (У.Р.), 6,0 г/литр (У.Р.), 7,0 г/литр (У.Р.), 8,0 г/литр (У.Р.), 10,0 г/литр (Н.Р.)) и при плотности тока 1,4 до 1,9 А/см2 (1,2 А/см2 (Н.Р.), 1,4 А/см2 (У.Р.), 1,6 А/см2 (У.Р.), 1,9 А/см2 (У.Р.), 2,1 А/см2 (Н.Р.)). При обработке использовались колебательные движения в двух плоскостях с частотой 8-120 Гц: 6 Гц (Н.Р.), 10 Гц (У.Р.), 15 Гц (У.Р.), 25 Гц (У.Р.), 30 Гц (У.Р.), 35 Гц (У.Р.), 50 Гц (У.Р.), 70 Гц (У.Р.), 90 Гц (У.Р.), 100 Гц (У.Р.), 120 Гц (У.Р.), 135 Гц (Н.Р.) и с амплитудой 0,2-3,5 мм (0,07 мм - Н.Р., 0,2 мм - У.Р., 0,8 мм - У.Р., 1,2 мм - У.Р., 1,8 мм - У.Р., 2,6 мм - У.Р., 3,2 мм - У.Р., 3,5 мм - У.Р., 4,1 мм - Н.Р.)

По сравнению с известным способом полирования [WO 2017186992] производительность процесса обработки деталей сложной формы из железохромоникелевых сплавов по предлагаемому способу в среднем в 5,0 - 6,3 раза выше, а по сравнению со способом-прототипом [патент РФ №2373306], а качество и однородность поверхности значительно улучшается (при использовании прототипа [патент РФ №2373306] разброс значений шероховатости поверхности в среднем составляет Ra 0,30…0,04 мкм, а при обработке по предлагаемому способу составляет Ra 0,04…0,02 мкм)

Пример 2. Обработке подвергали детали (лопатки компрессора) из титановых сплавов марок ВТ9, ВТ-1, ВТ3-1, ВТ8. Детали погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Полирование поверхности пера лопатки производили в два этапа: вначале к обрабатываемой лопатке прикладывали электрический потенциал величиной от 270 до 290 В и проводили полирование до достижения минимально возможной при использовании ЭПП величины шероховатости. В качестве электролита использовали водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л и проводили ЭПП при температуре от 65°С до 90°С. Затем, вынимали лопатку из ванны, производили ее промывку в дистиллированной воде, погружали ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 8 до 14 г/л и KF - от 36 до 48 г/л и проводили второй, финишный этап полирования при плотности тока 1,2 до 1,8 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

Условия обработки по предлагаемому способу.

Первый этап (ЭПП):

Электрический потенциал (напряжение): 260 В - Н.Р.; 270 В - (У.Р.); 280 В - У.Р.; 290 В - У.Р.; 300 В - Н.Р.

Электролит - водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F (4 г/л - Н.Р., 5 г/л - У.Р., 8 г/л - У.Р., 10 г/л - У.Р., 12 г/л - У.Р., 15 г/л - У.Р., более15 г/л- Н.Р.) и KF (25 г/л - Н.Р., 30 г/л - У.Р., 35 г/л - У.Р., 40 г/л - У.Р., 50 г/л - У.Р., 55 г/л - Н.Р.)

Температура процесса обработки: от 60°С - Н.Р.; 65°С - У.Р.; 80°С - У.Р.; 90°С - У.Р.; 97°С - Н.Р.

Второй этап (электрополирование в гранулах):

Промывка лопаток в дистиллированной воде.

Погружение лопаток в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм (0,4 мм (Н.Р.), 0,6 мм (У.Р.), 0,7 мм (У.Р.), 0,8 мм (У.Р.), 1,0 мм (Н.Р.)), выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола (У.Р.), пропитанного электролитом состава водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F (6 г/л - Н.Р., 8 г/л - У.Р., 10 г/л - У.Р., 12 г/л - У.Р., 14 г/л - У.Р., более 14 г/л - Н.Р.) и KF (32 г/л - Н.Р., 36 г/л - У.Р., 42 г/л - У.Р., 45 г/л - У.Р., 48 г/л - У.Р., 52 г/л - Н.Р.) и при плотности тока 1,2 до 1,8 А/см2 (1,0 А/см2 (Н.Р.), 1,2 А/см2 (У.Р.), 1,6 А/см2 (У.Р.), 1,8 А/см2 (У.Р.), 2,0 А/см2 (Н.Р.)). При обработке использовались колебательные движения в двух плоскостях с частотой 8-120 Гц: 6 Гц (Н.Р.), 10 Гц (У.Р.), 15 Гц (У.Р.), 25 Гц (У.Р.), 30 Гц (У.Р.), 35 Гц (У.Р.), 50 Гц (У.Р.), 70 Гц (У.Р.), 90 Гц (У.Р.), 100 Гц (У.Р.), 120 Гц (У.Р.), 135 Гц (Н.Р.) и с амплитудой 0,2-3,5 мм (0,07 мм - Н.Р., 0,2 мм - У.Р., 0,8 мм - У.Р., 1,2 мм - У.Р., 1,8 мм - У.Р., 2,6 мм - У.Р., 3,2 мм - У.Р., 3,5 мм - У.Р., 4,1 мм - Н.Р.).

По сравнению с известным способом полирования [WO 2017186992] производительность процесса обработки деталей сложной формы из титановых сплавов по предлагаемому способу в среднем в 6,4 - 7,2 раза выше, а по сравнению со способом-прототипом [патент РФ №2373306], а качество и однородность поверхности значительно улучшается (при использовании прототипа [патент РФ №2373306] разброс значений шероховатости поверхности в среднем составляет Ra 0,40…0,06 мкм, а при обработке по предлагаемому способу составляет Ra 0,05…0,02 мкм)

Пример 3. Обработке подвергали лопатки из никелевых сплавов марок ЖС6У, ЖС32. Погружали детали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Полирование поверхности пера лопатки производили в два этапа: вначале к обрабатываемой лопатке прикладывали электрический потенциал величиной от 260 до 280 В и проводили полирование до достижения минимально возможной при использовании ЭПП величины шероховатости. В качестве электролита использовали водный раствор соли фторида аммония концентрацией 5,5-10,0 г/литр и проводили ЭПП при температуре от 60°С до 90°С. Затем, вынимали лопатку из ванны, производили ее промывку в дистиллированной воде, погружали ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр и проводили второй, финишный этап полирования при плотности тока 1,5 до 2,1 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

Условия обработки по предлагаемому способу.

Первый этап (ЭПП):

Электрический потенциал (напряжение): 250 В - Н.Р.; 260 В - удовлетворительный результат (У.Р.); 270 В - У.Р.; 280 В - У.Р.; 290 В - Н.Р.

Электролит - водный раствор соли фторида аммония концентрацией: 5,0 г/литр - Н.Р.; 5,5 г/литр - У.Р.; 6,5 г/литр - У.Р.; 8,0 г/литр - У.Р.; 10,0 г/литр - У.Р.; 12 г/литр - Н.Р.

Температура процесса обработки: от 55°С - Н.Р.; 65°С - У.Р.; 80°С - У.Р.; 85°С - У.Р.; 90°С - Н.Р.

Второй этап (электрополирование в гранулах):

Промывка лопаток в дистиллированной воде.

Погружение лопаток в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм (0,4 мм (Н.Р.), 0,6 мм (У.Р.), 0,7 мм (У.Р.), 0,8 мм (У.Р.), 1,0 мм (Н.Р.)), выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола (У.Р.), пропитанного электролитом состава водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр (5,0 г/литр (Н.Р.), 6,0 г/литр (У.Р.), 7,0 г/литр (У.Р.), 8,0 г/литр (У.Р.), 10,0 г/литр (У.Р.), 12,0 г/литр (Н.Р.)) и при плотности тока 1,5 до 2,1 А/см (1,3 А/см2 (Н.Р.), 1,5 А/см2 (У.Р.), 1,6 А/см2 (У.Р.), 1,9 А/см2 (У.Р.), 2,1 А/см2 (У.Р.), 2,3 A/см2 (Н.Р.)). При обработке использовались колебательные движения в двух плоскостях с частотой 8-120 Гц: 6 Гц (Н.Р.), 10 Гц (У.Р.), 15 Гц (У.Р.), 25 Гц (У.Р.),30 Гц (У.Р.), 35 Гц (У.Р.), 50 Гц (У.Р.), 70 Гц (У.Р.), 90 Гц (У.Р.), 100 Гц (У.Р.), 120 Гц (У.Р.), 135 Гц (Н.Р.) и с амплитудой 0,2-3,5 мм (0,07 мм - Н.Р., 0,2 мм - У.Р., 0,8 мм - У.Р., 1,2 мм - У.Р., 1,8 мм - У.Р., 2,6 мм - У.Р., 3,2 мм - У.Р., 3,5 мм - У.Р., 4,1 мм - Н.Р.).

По сравнению с известным способом полирования [WO2017186992] производительность процесса обработки деталей сложной формы из никелевых сплавов по предлагаемому способу в среднем в 6,4 - 7,2 раза выше, а по сравнению со способом-прототипом [патент РФ №2373306], а качество и однородность поверхности значительно улучшается (при использовании прототипа [патент РФ №2373306] разброс значений шероховатости поверхности в среднем составляет Ra 0,35…0,06 мкм, а при обработке по предлагаемому способу составляет Ra 0,04…0,02 мкм)

Таким образом, предложенный способ электрополирования детали позволяет повысить качество и производительность обработки поверхности деталей сложной формы за счет повышения однородности обработки поверхности и уменьшения ее шероховатости.

1. Способ электрополирования детали, включающий электролитно-плазменное полирование путем погружения детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом подачей на обрабатываемую деталь электрического потенциала, отличающийся тем, что после проведения электролитно-плазменного полирования осуществляют полирование электропроводящими гранулами, причем обеспечивают контакт всей полируемой поверхности обрабатываемой части детали с электропроводящими гранулами, приводят электропроводящие гранулы в вибрационное движение, обеспечивающее равномерное омывание электропроводящими гранулами обрабатываемой части детали, подают на деталь положительный, а на электропроводящие гранулы отрицательный электрический потенциал и ведут обработку до получения заданной шероховатости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полируемой детали используют лопатку компрессора газотурбинного двигателя или газотурбинной установки из железохромоникелевых сплавов, причем электролитно-плазменное полирование проводят при температуре от 60°С до 90°С в среде водного раствора соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/л до достижения минимально возможной величины шероховатости, прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 260 до 280 В, а затем вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом в виде водного раствора соли фторида аммония концентрацией 5,0-8,0 г/л, и проводят второй этап полирования при плотности тока от 1,4 до 1,9 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полируемой детали используют лопатку компрессора газотурбинного двигателя или газотурбинной установки из титановых сплавов, причем электролитно-плазменное полирование проводят при температуре от 65°С до 90°С в среде водного раствора смеси NH4F и KF при содержании NH4F от 5 до 15 г/л и KF от 30 до 50 г/л до достижения минимально возможной величины шероховатости, прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 270 до 290 В, а затем вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом в виде водного раствора смеси NH4F и KF при содержании NH4F от 8 до 14 г/л и KF от 36 до 48 г/л, и проводят второй этап полирования при плотности тока от 1,2 до 1,8 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полируемой детали используют лопатку турбины газотурбинного двигателя или газотурбинной установки из никелевых сплавов, причем электролитно-плазменное полирование проводят при температуре от 65°С до 85°С в среде водного раствора соли фторида аммония концентрацией 5,5-10,0 г/л до достижения минимально возможной величины шероховатости, прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 260 до 280 В, а затем вынимают лопатку из ванны, производят ее промывку в дистиллированной воде, погружают ее в контейнер с электропроводящими пористыми гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, пропитанного электролитом в виде водного раствора соли фторида аммония концентрацией 6,0-9,0 г/л, и проводят второй этап полирования при плотности тока от 1,5 до 2,1 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что полирование электропроводящими гранулами производят при их вибрации с частотой от 10-120 Гц с амплитудой 0,2-3,5 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии электрополирования и электрообработки деталей из легированных сталей на основе ионного переноса и может быть использовано для скругления кромок пластинчатых деталей, например торсионов несущих винтов вертолетов.

Изобретение относится к технологии электрополирования поверхности деталей из легированных сталей и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик лопаток турбомашин.
Изобретение относится к технологии электролитно-плазменного полирования поверхности деталей. Способ включает полирование поверхности пера лопатки электролитно-плазменным методом, включающим погружение лопатки в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности лопатки парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой лопаткой и электролитом подачей на обрабатываемую лопатку электрического потенциала, причем полирование поверхности пера лопатки производят в два этапа - вначале к обрабатываемой лопатке прикладывают электрический потенциал величиной от 270 до 290 В и проводят полирование до достижения минимально возможной при данном напряжении величины шероховатости, а затем плавно уменьшают напряжение до величин от 250 до 265 В и проводят окончательное полирование до достижения минимально возможной при данном напряжении величины шероховатости поверхности, причем в качестве электролита используют водный раствор соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/л, а полирование ведут при температуре от 60 до 90°C.
Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты пера лопатки компрессора от эрозии и солевой коррозии при температурах эксплуатации до 800 °C.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защитно-упрочняющей обработки деталей с резьбовыми поверхностями, применяемых, например, в ролико-винтовых и шарико-винтовых передачах.

Изобретение относится к технологии полирования изделий из малоуглеродистых сталей с повышенным содержанием хрома и может быть использовано в авиационном и энергетическом машиностроении, в частности для финишной обработки лопаток компрессора.
Изобретение относится к технологии электролитно-плазменного полирования поверхности деталей из легированных сталей. Способ включает полирование пера лопатки электролитно-плазменным методом, включающИм погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала, причем полирование поверхности пера лопатки производят в два этапа: вначале к обрабатываемой лопатке прикладывают электрический потенциал величиной от 320 В до 350 В и проводят полирования до достижения минимально возможной при данном напряжении величины шероховатости, а затем плавно уменьшают напряжение до величин от 270 В до 300 В и проводят окончательное полирование до достижения минимально возможной при данном напряжении величины шероховатости поверхности, причем в качестве электролита используют водный раствор соли сульфата аммония концентрацией от 6 до 12 г/л, а полирование ведут при температуре от 60 °C до 80 °C.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защитно-упрочняющей обработки и нанесения износостойких покрытий на резьбовые поверхности деталей, применяемых, например, в ролико-винтовых и шарико-винтовых передачах.

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в машиностроении, химической, металлургической и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к технологии электрополирования поверхности деталей из железохромоникелевых, титановых и никелевых сплавов и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик лопаток турбомашин. Способ включает электролитно-плазменное полирование путем погружения детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом подачей на обрабатываемую деталь электрического потенциала. При этом после проведения электролитно-плазменного полирования осуществляют полирование электропроводящими гранулами, причем обеспечивают контакт всей полируемой поверхности обрабатываемой части детали с электропроводящими гранулами, приводят электропроводящие гранулы в вибрационное движение, обеспечивающее равномерное омывание электропроводящими гранулами обрабатываемой части детали, подают на деталь положительный, а на электропроводящие гранулы отрицательный электрический потенциал и ведут обработку до получения заданной шероховатости. Технический результат: повышение качества и производительности обработки поверхности деталей сложной формы. 4 з.п. ф-лы.

Наверх