RU2693235C1 - Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска - Google Patents
Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693235C1 RU2693235C1 RU2018112357A RU2018112357A RU2693235C1 RU 2693235 C1 RU2693235 C1 RU 2693235C1 RU 2018112357 A RU2018112357 A RU 2018112357A RU 2018112357 A RU2018112357 A RU 2018112357A RU 2693235 C1 RU2693235 C1 RU 2693235C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blisk
- electrolyte
- screen
- blades
- polishing
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229920006268 silicone film Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine hydrochloride Chemical compound Cl.ON WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 102220411551 c.74G>T Human genes 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию изделий и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке лопаток блиска компрессоров газотурбинных двигателей (ГДТ) для обеспечения необходимых физико-механических и эксплуатационных свойств деталей турбомашин, а также в качестве подготовительной операции перед ионно-имплантационным модифицированием поверхности детали и нанесением защитных ионно-плазменных покрытий. Устройство содержит токоподводящий элемент для подключения блиска, электроизолирующий экран, выполненный с возможностью его закрепления на блиске, при этом экран выполнен составным, с индивидуальными съемными экранами для диска блиска и каждой его лопатки, с возможностью удаления индивидуального экрана с текущей обрабатываемой лопатки при ее полировании в электролите, причем съемные экраны выполнены из силиконовой пленки и снабжены уплотнениями-фиксаторами, обеспечивающими заданное расположение и закрепление экранов на блиске и герметизацию блиска от электролита. Технический результат: повышение качества и надежности процесса полирования блиска компрессора ГТД. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию изделий из легированных сталей и титановых сплавов, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке лопаток блиска компрессоров газотурбинных двигателей, для обеспечения необходимых физико-механических и эксплуатационных свойств деталей турбомашин, а также в качестве подготовительной операции перед ионно-имплантационным модифицированием поверхности детали и нанесением защитных ионно-плазменных покрытий.
Рабочие лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок, а также коррозионному и эрозионному разрушению. Исходя из предъявляемых к эксплуатационным свойствам требований, для изготовления лопаток компрессора газовых турбин применяются высоколегированные стали и титановые сплавы.
Однако лопатки турбин обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжения. Поэтому дефекты, образующиеся в процессе изготовления этих деталей, недопустимы, поскольку вызывают возникновение интенсивных процессов разрушения. Это вызывает проблемы при механической обработке поверхностей деталей турбомашин. В этой связи развитие способов получения высококачественных поверхностей деталей турбомашин является весьма актуальной задачей.
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. 06.08.86., а также Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ №3].
Известно устройство для электрохимической обработки фасонных поверхностей, включающее электрододержатель, диэлектрический экран, основание с токоподводящим элементом, и электролизную ванну (патент РФ №2161551, МКИ В23Н 3/00, Способ электрохимической обработки фасонных полостей. Опубл. 2001 г.).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для электрохимической обработки деталей, содержащее электроизолирующий экран, выполненный с возможностью его закрепления на поверхности обрабатываемой детали Устройство содержит электрод с рабочей поверхностью, идентичной форме режущей грани инструмента. Напротив формируемого острия в диэлектрическом экране выполнена выборка. [Патент РФ №2150358. МПК В23Н 3/00, В23Н 9/08. Способ электрохимической обработки режущих граней инструмента и устройство для его осуществления. Опубл.: 10.06.2000, Бюл. №16].
Однако, известные устройства не позволяют осуществлять электролитно-плазменное полирование лопаток блисков. Кроме того, при электролитно-плазменной обработке крупных деталей, таких как блиски, имеющих значительную площадь поверхности выделяется чрезмерное количество тепла, что делает процесс нестабильным и приводит к возникновению дефектов на поверхности лопаток. При этом для обработки блисков компрессора ГТД, требуется одновременный подвод значительного количества элекроэнергии, что вызывает дополнительные сложности реализации процесса полирования. В этой связи наиболее целесообразно осуществлять обработку лопаток блиска последовательно, друг за другом, обеспечивая оптимальную площадь обрабатываемой поверхности, снижая тем самым величину подводимой энергии.
Известно устройство для обработки блисков, позволяющее последовательно обрабатывать лопатки моноколеса [Патент РФ №2625698. МПК С23С 14/24. Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления. Опубл.: 18.07.2017 Бюл. №20].
Однако это устройство предназначено для нанесения покрытий и не может быть использовано при электролитно-плазменном полировании лопаток блиска.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание такого устройства, которое позволяло бы последовательно осуществлять полирование каждой лопатки методом электролитно-плазменного полирования.
Техническим эффектом изобретения является повышение качества и надежности процесса полирования блисков компрессора ГТД.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска газотурбинного двигателя, содержащем токоподводящий элемент для подключения блиска, электроизолирующий экран, выполненный с возможностью его закрепления на блиске, в отличие от прототипа, экран выполнен составным, с индивидуальными съемными экранами для диска блиска и каждой его лопатки, с возможностью удаления индивидуального экрана с текущей обрабатываемой лопатки при ее полировании в электролите, причем съемные экраны выполнены из силиконовой пленки и снабжены уплотнениями-фиксаторами, обеспечивающими заданное расположение и закрепление экранов на блиске и герметизацию блиска от электролита. Кроме того, возможны следующие дополнительные варианты выполнения устройства: уплотнения-фиксаторы выполнены в виде утолщений на кромках экрана, повторяющих профиль лопатки в месте закрепления; толщина силиконовой пленки составляет от 1 до 3 мм.
Изобретение поясняется следующей схемой. На фиг. показано устройство для электролитно-плазменного полирования блиска. Фигура содержат: 1 - блиск; 2 - экранированная лопатка блиска; 3 - индивидуальный экран лопатки блиска; 4 - экран диска блиска; 5 - ванна для электролита; 6 - электролит; 7 - текущая обрабатываемая (неэкранированная) лопатка.
Полирование лопаток блиска газотурбинного двигателя при помощи заявляемого устройства осуществляется следующим образом. Не обрабатываемые участки блиска электроизолируют индивидуальными экранами 3 для каждой лопатки 2 и экраном 4 для блиска. Используют экраны из электроизоляционного материала. В качестве электроизоляционного материала используют силиконовую пленку. На каждую лопатку 2 одевают индивидуальные экраны 4, обеспечивающие герметизацию не подвергаемых обработке участков поверхности блиска 1, оставляя не изолированной текущую обрабатываемую лопатку 7 блиска 1. Затем блиск 1 погружают в электролит 6, обеспечивая полное погружение текущей обрабатываемой лопатки 7 блиска 1, прикладывают к блиску 1 положительный электрический потенциал, а к электролиту 6 - отрицательный, в результате чего достигают возникновения разряда между обрабатываемой текущей лопаткой 7 и электролитом 6. Процесс электролитно-плазменного полирования осуществляют электрическом потенциале от 250 В до 320 В, а в качестве электролита используют водный раствор с содержанием от 3 до 7 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, ЧДА или технически чистого, с содержанием неорганической легкорастворимой соли с рН≈7. Полирование ведут при температуре от 70°С до 96°С. Полирование в зависимости от параметров детали можно вести при величине тока от 0,2 А/см2 до 0,7 А/см2 в течение не менее 1,5 минут. Полируемая лопатка турбомашины, должна иметь шероховатость исходной поверхностью не более Ra 0,78…0,82 мкм.
Обработку ведут в среде электролита при поддержании вокруг детали парогазовой оболочки. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита.
При осуществлении способа происходят следующие процессы. Под действием протекающих токов происходит нагрев поверхности детали и образование вокруг нее парогазовой оболочки. Излишняя теплота, возникающая при нагреве детали и электролита, отводится через систему охлаждения. При этом поддерживают заданную температуру процесса. Под действием электрического напряжения (электрического потенциала между деталью и электролитом) в парогазовой оболочке возникает разряд, представляющий из себя ионизированную электролитическую плазму, обеспечивающую протекание интенсивных химических и электрохимических реакций между обрабатываемой деталью и средой парогазовой оболочки.
При подаче положительного потенциала на текущую обрабатываемую лопатку 7, в процессе протекания указанных реакций, происходит анодирование поверхности лопатки 7 с одновременным химическим травлением образующегося окисла. Причем при анодной поляризации парогазовый слой состоит из паров электролита, анионов и газообразного кислорода. Поскольку травление происходит, в основном, на микронеровностях, где образуется тонкий слой окисла, а процессы анодирования продолжаются, то в результате совместного действия этих факторов происходит уменьшение шероховатости обрабатываемой поверхности и, как следствие, полирование последней. После окончания полирования лопатки 7 блиска 1, блиск 1 полностью вынимают из электролита, промывают, просушивают, переналаживают индивидуальные экраны лопатки 3, оставляя открытой следующую обрабатываемую лопатку, снова погружают в электролит 6 и производят ее новой текущей лопатки и повторяют указанный цикл до окончания полирования всех лопаток блиска 1.
Пример 1. Обработке подвергали лопатки блиска компрессора ГТД из титановых сплавов марок ВТ6, ВТ8, ВТ8М, ВТ1-0. Обрабатываемые лопатки блиска последовательно полировали с использованием, выполненных из силиконовой пленки индивидуальных экранов лопаток и экрана диска блиска, снабженных уплотнениями, обеспечивающими герметизацию необрабатываемых участков блиска. Обрабатываемую лопатку блиска погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к блиску положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. К обрабатываемой детали прикладывали электрический потенциал 250 В, 300 В, 320 В. Детали обрабатывались в среде электролита на основе водного раствора с содержанием от 3 до 7 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, ЧДА или технически чистого, с содержанием неорганической легкорастворимой соли с рН≈7. При обработке производили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале 70°…96°С). Время обработки каждой лопатки составляло 2 минуты. Исходная шероховатость обрабатываемой поверхности составляла Ra 0,25 мкм, после полирования Ra 0,06 мкм.
Claims (3)
1. Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска газотурбинного двигателя, содержащее токоподводящий элемент для подключения блиска, электроизолирующий экран, выполненный с возможностью его закрепления на блиске, отличающееся тем, что экран выполнен составным с индивидуальными съемными экранами для диска блиска и каждой его лопатки и с возможностью удаления индивидуального экрана с текущей обрабатываемой лопатки при ее полировании в электролите, причем съемные экраны выполнены из силиконовой пленки и снабжены уплотнениями-фиксаторами, обеспечивающими заданное расположение и закрепление экранов на блиске и герметизацию блиска от электролита.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что уплотнения-фиксаторы выполнены в виде утолщений на кромках экрана, повторяющих профиль лопатки в месте закрепления.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина силиконовой пленки составляет от 1 до 3 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112357A RU2693235C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112357A RU2693235C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2693235C1 true RU2693235C1 (ru) | 2019-07-01 |
Family
ID=67252116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018112357A RU2693235C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693235C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719217C1 (ru) * | 2019-09-10 | 2020-04-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ электрополирования моноколеса с лопатками и устройство для его реализации |
| RU2806352C1 (ru) * | 2023-02-06 | 2023-10-31 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ электролитно-плазменной обработки лопатки турбомашины |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064538C1 (ru) * | 1992-06-17 | 1996-07-27 | Акимов Евгений Николаевич | Способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента |
| RU2150358C1 (ru) * | 1999-03-11 | 2000-06-10 | Гунич Сергей Евгеньевич | Способ электрохимической обработки режущих граней инструмента и устройство для его осуществления |
| RU2161551C1 (ru) * | 1999-04-19 | 2001-01-10 | Ким Вячеслав Елисеевич | Способ электрохимической обработки фасонных полостей |
| RU2625698C1 (ru) * | 2016-08-29 | 2017-07-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления |
-
2018
- 2018-04-05 RU RU2018112357A patent/RU2693235C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064538C1 (ru) * | 1992-06-17 | 1996-07-27 | Акимов Евгений Николаевич | Способ электрохимической обработки стержневых заготовок для производства медицинского инструмента |
| RU2150358C1 (ru) * | 1999-03-11 | 2000-06-10 | Гунич Сергей Евгеньевич | Способ электрохимической обработки режущих граней инструмента и устройство для его осуществления |
| RU2161551C1 (ru) * | 1999-04-19 | 2001-01-10 | Ким Вячеслав Елисеевич | Способ электрохимической обработки фасонных полостей |
| RU2625698C1 (ru) * | 2016-08-29 | 2017-07-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719217C1 (ru) * | 2019-09-10 | 2020-04-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ электрополирования моноколеса с лопатками и устройство для его реализации |
| RU2806352C1 (ru) * | 2023-02-06 | 2023-10-31 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ электролитно-плазменной обработки лопатки турбомашины |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2373306C2 (ru) | Способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов | |
| RU2390578C2 (ru) | Способ получения эрозионно стойкого покрытия, содержащего нанослои, для лопаток турбомашин из титановых сплавов | |
| RU2552202C2 (ru) | Способ защиты лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титановых сплавов от пылеабразивной эрозии | |
| US8636890B2 (en) | Method for refurbishing PtAl coating to turbine hardware removed from service | |
| RU2700229C1 (ru) | Способ электрополирования лопаток блиска | |
| RU2552203C2 (ru) | Способ полирования деталей из титановых сплавов | |
| US10392717B2 (en) | Protective coating for titanium last stage buckets | |
| RU2355829C2 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования металлических изделий | |
| RU2552201C2 (ru) | Способ повышения эрозионной стойкости лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титановых сплавов | |
| RU2693235C1 (ru) | Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска | |
| RU2697757C1 (ru) | Способ сухого локального электрополирования лопаток блиска и рабочий контейнер для его реализации | |
| RU2655563C1 (ru) | Способ защиты блиска газотурбинного двигателя из титановых сплавов от пылеабразивной эрозии | |
| RU2699495C1 (ru) | Способ последовательного электрополирования лопаток блиска и рабочий контейнер для его реализации | |
| RU2694684C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования лопаток блиска турбомашин и эластичный чехол для его реализации | |
| RU2706263C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов | |
| RU2461667C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования деталей из титана и титановых сплавов | |
| RU2693236C1 (ru) | Способ полирования лопаток блиска газотурбинного двигателя из титановых сплавов | |
| RU2495966C1 (ru) | Способ полирования деталей из титановых сплавов | |
| RU2467098C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного удаления покрытий из нитридов титана или нитридов соединений титана с металлами | |
| RU2664994C1 (ru) | Электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из тугоплавких сплавов | |
| RU2551344C1 (ru) | Способ повышения эксплуатационных характеристик лопаток турбомашин из легированных сталей | |
| RU132083U1 (ru) | Установка для электролитно-плазменной обработки металлических изделий | |
| RU2694935C1 (ru) | Способ последовательного электролитно-плазменного полирования лопаток блиска турбомашин и рабочая емкость для его реализации | |
| RU2784942C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования лопаток турбомашин | |
| RU2812925C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования лопатки турбомашины из титанового сплава |