Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ ИЗ ТВЁРДЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток и других деталей турбин, а именно для удаления с их рабочих поверхностей жаростойких и защитных покрытий.

Известен способ удаления жаростойкого металлического покрытия с поверхности изделия из жаропрочного сплава, включающий приготовление электролита, размещение изделия в электролите, содержащем, по крайней мере, одну неорганическую кислоту, выбранную из группы азотная, серная, соляная, фосфорная, и воду, размещают одновременно не менее двух изделий с покрытием, через которые пропускают переменный ток напряжением 220 В или 380 В и частотой 50 Гц [1].

К недостаткам известного способа следует отнести неудовлетворительную скорость процесса снятия покрытия и несохраненные геометрические размеры обрабатываемых лопаток.

В качестве прототипа выбран способ удаления покрытия с металлической подложки, включающий обработку лопатки в электролитно-плазменном катодном режиме с электропитанием пакетами импульсов постоянного тока частотой 30-40 кГц, длительностью паузы между пакетами 4-10 мкс в электролите, содержащем в мас. %: фтористый аммоний 2-5; трилон Б 0,01-0,03 и воду - остальное, включающий приготовление электролита, размещение изделия в электролите, содержащем, по крайней мере, одну неорганическую кислоту, выбранную из группы азотная, серная, соляная, фосфорная, и воду, размещают одновременно не менее двух изделий с покрытием, через которые пропускают переменный ток напряжением 220 В или 380 В и частотой 50 Гц [2].

Недостатком электролитно-плазменного способа, выбранного в качестве прототипа является то, что при увеличении тока процесса до 20 А скорость травления значительно возрастает, но шероховатость поверхности становится недопустимой. Полное удаление покрытия с поверхности пера лопатки достигается при продолжительности процесса электролитно-плазменного полирования в течение 60 мин.

Технической задачей предлагаемого способа удаления жаростойких и защитных покрытий является повышение скорости процесса при сохранении геометрии лопатки.

Поставленная задача решается тем, что в способе удаления жаростойкого покрытия с металлической подложки из твердого сплава, включающем обработку подложки в виде лопатки в электролитно-плазменном режиме с использованием импульсного тока при частоте питающего напряжения 50 Гц, обработку лопатки осуществляют при электрическом потенциале от 150 до 600 В биполярными импульсами с длительностью 10-50 мкс анодных и 40-200 мкс катодных импульсов в электролите, содержащем водный раствор смеси гидроксиламина солянокислого от 5 до 100 г/л и фторида натрия NaF от 5 до 50 г/л.

Применение импульсного тока позволяет во многих случаях получить необходимый эффект более дешевыми средствами и обеспечить дополнительную управляемость электрохимическим процессом за счет регулировки временных параметров импульсов тока, снизить энергетические затраты на процесс полирования и очистки поверхностей по сравнению с обработкой при постоянном токе, повысить эффективность обработки, при которой скорость сглаживания микронеровностей обрабатываемой поверхности, отнесенная к общему съему металла, значительно возрастает. Например, использование биполярных импульсов при полировании многих металлических материалов позволяет отказаться от использования дорогостоящих и вредных хромсодержащих электролитов. Применение импульсного режима при электролитно-плазменном полировании помогает добиться снижения энергопотребления и повышения эффективности процесса при сохранении высокой интенсивности, качества обработки и экологической безопасности.

Использование биполярных импульсов тока для снятия жаростойких покрытий с лопаток, позволило ускорить процесс удаления покрытия в 5-7 раз, при достижении наименьших изменений геометрических размеров исходных лопаток.

Сущность предлагаемого способа поясняется блок-схемой биполярного импульсного источника питания (см. Фиг. 1).

Биполярный импульсный источник питания состоит из высокочастотных преобразователей 1 и 2 с характеристиками 10-600 В, сила тока до 2000 А, обеспечивающих генерацию импульсов прямой и обратной полярности. Преобразователи 1 и 2 соединены с транзисторным коммутатором 3, подключенным к электролитической ванне 4, причем к изделию 5 (лопатке) подключен положительный электрический потенциал, а к электролитической ванне 4 - отрицательный.

Предлагаемый способ может быть использован для удаления металлических покрытий типа ВСДП-9, ВСДП-11, ВСДП-16, ВСДП-18, СДП-2 и их комбинаций с поверхности изделий из жаропрочных сплавов.

Примеры осуществления.

Для подтверждения реализации предлагаемого способа удаления жаропрочных покрытий с металлической подложки были использованы лопатки компрессора:

- лопатки (4,5 и 8 ступени) из материала ЭП 866 с покрытием СДП-1+ВСДП-20, толщина покрытия 6…10 мкм;

- лопатки (9 ступень) из материала ЭП 718 с покрытием СДП-1+ВСДП-20, толщина покрытия 6…10 мкм;

- лопатки турбовинтового двигателя;

- лопатки с перфорацией из материала ЖС32 с покрытием ВСДП-9+ВСДП-18, толщина покрытия 40…80 мкм;

- лопатки без перфорации из материала ЖС32 с покрытием СДП-2+ВСДП-16, толщина покрытия СДП-2 на спинке и корыте 40…80 мкм, толщина покрытия СДП-2+ВСДП-16 на входной кромке 75…100 мкм. Время электролитно-плазменного удаления покрытий составляло 1…2 мин.

Обрабатываемую деталь погружают в ванну с водным раствором электролита, прикладывают к изделию положительный электрический потенциал, а к электролиту -отрицательный, в результате чего достигают возникновение разряда между обрабатываемым изделием и электролитом. Процесс электролитно-плазменного удаления покрытия осуществляют при электрическом потенциале от 150 В до 600 В, а в качестве электролита используют водный раствор смеси гидроксиламина солянокислого в концентрации от 5 до 100 г/л и фторида натрия NaF - от 5 до 50 г/л. В результате эксперимента установлено:

- независимость процесса травления от состава, удаляемого слоя;

- высокая скорость травления покрытий (>1,5⋅10^-8 м/с);

- снижение трудоемкости процесса;

- уменьшение токсичности используемых для травления растворов.

Полученные результаты удаления жаростойких покрытий с поверхности различных лопаток приведены в таблице.

Технический результат состоит в повышении скорости удаления покрытия относительно предыдущих технических решений при сохранении геометрии лопатки. Использованные источники информации:

1. Патент Российской Федерации №2228396, МПК C25F, 5/00.

2. Патент Российской Федерации №2590457, МПК C25F, 5/00.