×
28.08.2018
218.016.7ff7

Результат интеллектуальной деятельности: Электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из тугоплавких сплавов

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию деталей из тугоплавких сплавов, а также может быть использовано в турбомашиностроении при обработке лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей. Электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из тугоплавких сплавов содержит водный раствор гидроксиламина солянокислого и фторид натрия, при следующем соотношении компонентов, г/л: гидроксиламин солянокислый NHOH×HCl от 24 до 40; фторид натрия NaF от 9 до 22. Технический результат: расширение технологических возможностей электролита за счет обеспечения полирования деталей из титановых сплавов и жаропрочного сплава ЭП741НП. 1 табл.

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию (далее - ЭПП) металлических изделий, из титанового сплава ВТ9, а также жаропрочных сплавов, преимущественно из сплава ЭП741НП, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и 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 (далее - ГТД) и газотурбинной установки (далее - ГТУ), а также паровых турбин 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 титановые и другие жаропрочные сплавы, которые по сравнению с техническим титаном имеют более высокую прочность, в том числе и при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость.

Однако лопатки турбин из указанных сплавов 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.

Из уровня техники известен электролит для ЭПП деталей турбомашин из титановых сплавов марок ВТ1, ВТ3-1 и ВТ6 по патенту РФ №2373306, C25F 3/16, выбранный за аналог. Электролит представляет собой водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л.

Недостаток аналога заключается в том, что использование упомянутого в патенте электролита в процессе полирования деталей является многостадийным, что приводит с одной стороны к возрастанию сложности процесса обработки деталей, снижению качества и надежности процесса обработки из-за необходимости обеспечения большого количества параметров процесса и их соотношений, а также к повышению его трудоемкости. Кроме того, указанный электролит не предназначен для ЭПП жаропрочного сплава ЭП741НП.

Из уровня техники известен электролит для электролитно-плазменного полирования изделий из титановых сплавов марок ВТ6, ВТ6с, ВТ6ч, ВТ8, ВТ8М, ВТ1-0 ВТ16, ВТ22, ВТ23, ВТ3, ВТ18У, ВТ14, ВТ9 по патенту РФ №2552203, C25F 3/16, выбранный за наиболее близкий аналог (прототип). Обрабатываемые образцы погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Детали обрабатывались в среде электролита на основе водного раствора с содержанием от 4 до 6 вес. % гидроксиламина солянокислого и от 0,7 до 0,8 вес. % NaF или KF.

Недостаток прототипа заключается в том, что электролит не обеспечивает обработку поверхности деталей из жаропрочного сплава ЭП741НП при полировании.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является недостаточность технологических возможностей электролита для обеспечения обработки (полирования) деталей из титановых сплавов и жаропрочного сплава ЭП741НП.

Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении технологических возможностей электролита за счет обеспечения полирования деталей из титановых сплавов и жаропрочного сплава ЭП741НП.

Технический результат обеспечивается тем, что в качестве электролита используют водный раствор смеси гидроксиламина солянокислого NH2OH×HCl и фторида натрия NaF при их содержании:

NH2OH×HCl - от 24 до 40 г/л,

NaF - от 9 до 22 г/л.

При обработке производили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале от 80 до 85°С). В таблице приведены результаты обработки поверхности изделий из титановых сплавов. Условия обработки по прототипу при двухэтапной обработке: первый этап электрическое напряжение - 150-180 В, время 10 мин до окончания процесса полирования.

Примеры осуществления заявленного изобретения иллюстрируются представленными в таблице примерами.

Заявляемый электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из тугоплавких сплавов используется следующим образом. Обрабатываемую деталь из жаропрочного сплава погружают в ванну с водным раствором электролита, прикладывают к изделию положительный электрический потенциал, а к электролиту - отрицательный, в результате чего достигают возникновения разряда между обрабатываемым изделием и электролитом. Процесс электролитно-плазменного полирования осуществляют при электрическом потенциале от 290 до 330 В, а в качестве электролита используют водный раствор смеси NH2OH×HCl и фторида натрия NaF при их содержании:

NH2OH×HCl - от 24 до 40 г/л,

NaF - от 9 до 22 г/л.

Полирование, в зависимости от параметров детали (при площади полирования от 1 до 40 см2) и заданной микрогеометрии поверхности, ведут при напряжении от 290 до 330 В, при температуре от 80 до 85°С, в течение не менее 10 минут. Полируемой деталью может быть лопатка турбомашины, изготовленная из сплава ВТ9 и ЭП741НП.

Обработку ведут в среде электролита при поддержании вокруг детали парогазовой оболочки. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита. Величина рН электролита находится в пределах 4-9.

При использовании заявляемого электролита 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 деталь, в процессе протекания указанных реакций, происходит анодирование поверхности детали 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.

Концентрация основных компонентов электролита является величиной достаточно варьируемой. При этом нижний предел их концентрации определяется необходимостью обеспечения количественного доминирования ионов фтора над ионами кислорода как в образующейся на поверхности изделия пленке, так и в парогазовой оболочке. Верхний предел концентрации раствора электролита лимитируется увеличением количества образующихся в процессе обработки токсичных газообразных продуктов (F, NH3). Для минимизации джоуль-ленцовых потерь электролит должен обладать достаточной электропроводимостью. При подборе концентрации электролита из вышеуказанного диапазона необходимо также учитывать возможность его продолжительного использования без дополнительной корректировки состава.

Согласно предлагаемому изобретению обработке подвергали детали из титанового сплава ВТ9 и жаропрочного сплава ЭП741НП. Обрабатываемые образцы погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Детали обрабатывались в среде электролитов на основе водного раствора, в состав которых входили: NH2OH×HCl и фторида натрия NaF, при их содержании:

NH2OH×HCl - от 24 до 40 г/л,

NaF - от 9 до 22 г/л.

Результаты вариантов полирования деталей по предлагаемому электролиту приведены в таблице:

При обработке производили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале от 80 до 85°С).

Улучшение качества полирования деталей из титанового сплава ВТ9 и сплава на основе никеля ЭП741НП по предлагаемому способу во всех проведенных случаях обработки указывает на то, что использование электролитно-плазменного полирования, включающего 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, приложение к обрабатываемой детали электрического потенциала от 290 до 330 В, использование в качестве электролита гидроксиламина солянокислого NH2OH×HCl - от 24 до 40 г/л, фторида натрия - от 9 до 22 г/л, а в качестве - детали лопатки турбомашины, позволяет достичь технического результата заявляемого способа - расширения технологических возможностей электролита за счет обеспечения полирования деталей из титановых сплавов и жаропрочного сплава ЭП741НП.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 141-150 из 152.
29.04.2019
№219.017.465f

Скоростной катамаран

Изобретение относится к судостроению и касается создания скоростных катамаранов. Скоростной катамаран является судном с двумя корпусами, связанными между собой соединительным мостом. В средней части судна (исключая носовую оконечность) расстояние от водной поверхности (от плоскости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002463196
Дата охранного документа: 10.10.2012
09.05.2019
№219.017.4f4a

Вертикальный кожухотрубчатый испаритель с перегревателем

Изобретение относится к области анаэробной энергетики, а более конкретно к воздухонезависимым энергоустановкам (ЭУ) на основе тепловых двигателей или электрохимических генераторов, работающих на углеводородном горючем и кислороде. В вертикальном кожухотрубчатом испарителе с перегревателем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451888
Дата охранного документа: 27.05.2012
18.05.2019
№219.017.5b80

Безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции

Изобретение относится к судостроению, а именно к обтекателям гидроакустических станций, и касается вопроса конструирования обтекателя антенны гидроакустической станции. Технический результат заключается в повышении прочности, сопротивляемости местным динамическим нагрузкам и повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002461925
Дата охранного документа: 20.09.2012
20.05.2019
№219.017.5d64

Система эрозионно-коррозионной защиты морской стационарной платформы в ледовых условиях

Изобретение относится к области предотвращения коррозии металлов путем анодной и катодной защиты от эрозионного и коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных платформ, и может быть использовано в другой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002459889
Дата охранного документа: 27.08.2012
29.05.2019
№219.017.6827

Воздушный движительный комплекс судна

Изобретение относится к области судостроения. Воздушный движительный комплекс судна включает направляющую насадку, лопастное рабочее колесо, круговую решетку. Колесо расположено соосно на приводном валу внутри насадки. Решетка размещена во входном участке направляющей насадки. Решетка состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454351
Дата охранного документа: 27.06.2012
29.05.2019
№219.017.68e1

Моделирующий комплекс для проверки системы управления беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к средствам моделирования систем управления беспилотных летательных аппаратов. Техническим результатом является повышение точности испытаний устройства при выработке сигналов управления. Моделирующий комплекс содержит устройства моделирования бокового и продольного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002432592
Дата охранного документа: 27.10.2011
19.06.2019
№219.017.8953

Водометный движитель

Изобретение относится к области судостроения, касается вопросов создания водометных движителей всех типов судов и кораблей. Водометный движитель содержит размещенное в водоводе (1) и установленное на валу рабочее колесо (2), имеющее ступицу (3) с закрепленными на ней лопастями (4). В теле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427498
Дата охранного документа: 27.08.2011
19.06.2019
№219.017.8aa2

Система для оценки помехоустойчивости телекоммуникационного комплекса

Изобретение относится к измерительной технике. В системе для оценки помехоустойчивости телекоммуникационного комплекса содержится снабженный запоминающим устройством и модулем дискретного преобразования Фурье регистратор, подключенный к измерителю параметров электромагнитного поля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436110
Дата охранного документа: 10.12.2011
19.06.2019
№219.017.8b01

Двойной борт судна

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции корпусов танкеров, химовозов, плавучих нефте- и газохранилищ, а также других судов и морских сооружений, предназначенных для транспортировки и хранения экологически опасных веществ и решает задачу по повышению экологической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002448014
Дата охранного документа: 20.04.2012
19.07.2019
№219.017.b602

Способ и аппарат для очистки кремнийорганических соединений от летучих компонентов

Изобретение относится к способам очистки кремнийорганических соединений и устройствам для их реализации. Предложен способ очистки кремнийорганических соединений от летучих компонентов, при котором нагретый поток очищаемого кремнийорганического соединения подается в виде пучка множественных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694845
Дата охранного документа: 17.07.2019
Показаны записи 1-8 из 8.
20.01.2014
№216.012.9771

Способ шлифования пера лопатки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в технологиях финишной обработки лопаток газотурбинных двигателей (ГТД), а также других деталей. Вращающийся шлифовальный круг приводят в контакт с обрабатываемой поверхностью и осуществляют его пошаговое перемещение по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504468
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.08.2014
№216.012.e759

Способ очистки рабочей поверхности шлифовальных кругов

Изобретение относится к области металлообработки методами шлифования и может быть использовано в технологиях очистки шлифовальных кругов. Очистку осуществляют путем воздействия на очищаемую поверхность воздушной струей под напором, перемешанной с гранулами твердого диоксида углерода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525018
Дата охранного документа: 10.08.2014
19.01.2018
№218.015.ff91

Способ финишной обработки лопатки газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для финишной обработки лопаток газотурбинных двигателей. Осуществляют измерение геометрических характеристик заготовки лопатки, сравнение измеренной формы с теоретической, определение областей заготовки лопатки для полирования,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629419
Дата охранного документа: 29.08.2017
16.09.2018
№218.016.884d

Способ восстановления бандажных полок лопаток турбомашин из жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к области сварки и наплавки и может быть использовано при ремонте изношенных или поврежденных бандажных полок лопаток турбомашин, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов. Способ восстановления бандажных полок лопаток турбомашин из жаропрочных никелевых сплавов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667110
Дата охранного документа: 14.09.2018
22.09.2018
№218.016.88ba

Способ получения многослойного защитного покрытия лопаток турбомашин из титановых сплавов

Изобретение относится к способу получения многослойного защитного покрытия лопаток турбомашин из титановых сплавов. Способ включает вакуумно-плазменное осаждение легирующих элементов хрома, алюминия и иттрия на поверхность лопаток и термическую обработку. Легирующие элементы наносят первым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667191
Дата охранного документа: 17.09.2018
16.03.2019
№219.016.e196

Способ изготовления секций ротора газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области изготовления роторов газотурбинных двигателей (ГТД). Способ включает предварительное изготовление кольцевых заготовок ступеней ротора с торцевыми стыковочными поверхностями, соосное размещение относительно друг друга упомянутых кольцевых заготовок. Торцевые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682065
Дата охранного документа: 14.03.2019
20.05.2023
№223.018.668a

Способ удаления жаростойких покрытий с металлической подложки из твёрдых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток и других деталей турбин. Способ включает обработку подложки в виде лопатки в электролитно-плазменном режиме с использованием импульсного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002764042
Дата охранного документа: 13.01.2022
20.05.2023
№223.018.668b

Способ удаления жаростойких покрытий с металлической подложки из твёрдых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении, авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток и других деталей турбин. Способ включает обработку подложки в виде лопатки в электролитно-плазменном режиме с использованием импульсного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002764042
Дата охранного документа: 13.01.2022
+ добавить свой РИД