×
16.06.2023
223.018.7abd

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОГО ПОЛИРОВАНИЯ ДЕТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке металлических деталей и может быть использовано для полирования лопаток турбомашин из никелевых и титановых сплавов. Способ включает погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на деталь электрического потенциала и образования в парогазовой оболочке плазмы. В процессе электролитно-плазменного полирования вокруг обрабатываемой детали создают постоянное магнитное поле равномерной напряженности в диапазоне 100-300 кА/м по всей обрабатываемой поверхности, при этом обработку детали осуществляют в режиме скрещивания магнитного и электрического полей, причем на деталь подают электрический потенциал от 280 до 600 В. В результате повышается производительность обработки за счет концентрации заряженных частиц в области обрабатываемой поверхности. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к электролитно-плазменной обработке металлических деталей и может быть использовано для полирования лопаток турбомашин из никелевых и титановых сплавов.

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, кл. C25F 3/16, 1996, БИ N 3].

Известен способ полирования металлических поверхностей, включающий анодную обработку в электролите [Патент РБ N 1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ N 3], а также способ электрохимического полирования [Патент США N 5028304, кл. В23Н 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.91].

Известен также способ электролитно-плазменного полирования (ЭПП) детали из металлических сплавов, включающий 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 [Патент РФ №2373306, МПК C25F 3/16. опубл. в Бюл. №32, 2009].

Однако известные способы ЭПП не позволяют стабилизировать равномерность обработки поверхности детали.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ электролитно-плазменной обработки детали, включающий погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на деталь электрического потенциала и образования в парогазовой оболочке плазмы (патент РФ №2357019, МПК C25F 3/16. Опубл.: Бюл. №15, 2009).

Недостатком прототипа (патент РФ №2357019) является недостаточно высокая производительность процесса обработки и невозможность равномерной обработки поверхности детали.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышении производительности процесса обработки детали.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является обеспечение равномерной обработки поверхности.

Технический результат достигается тем, что в способе электролитно-плазменной обработки детали, включающем погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на деталь и образования в парогазовой оболочке плазмы, в отличие от в процессе электролитно-плазменного полирования вокруг обрабатываемой детали создают постоянное магнитное поле равномерной напряженности в диапазоне 100 - 300 кА /м по всей обрабатываемой поверхности, при этом обработку детали осуществляют в режиме скрещивания магнитного и электрического полей, причем на деталь подают электрический потенциал от 280 до 600 В.

Кроме того, возможны следующие дополнительные приемы выполнения способа: осуществляют полирование детали из титанового сплава, а в качестве электролита используют водный раствор с содержанием от 3 до 7 вес.% гидроксиламина солянокислого с содержанием от 0,7 до 0,8 вес.% NaF или KF, при этом полирование ведут до обеспечения шероховатости не ниже Ra=0,08-0,12 мкм при температуре от 74°С до 86°С; осуществляют полирование детали из никелевого или хромоникелевого сплава, а в качестве электролита используют 4-8% водный раствор сульфата аммония, при этом полирование ведут до обеспечения шероховатости не ниже Ra=0,08-0,12 мкм при температуре от 65°С до 80°С; производят полирование детали в виде лопатки турбомашины, а магнитное поле создают электромагнитом.

В результате действия электрического поля между электролитом и поверхностью детали в парогазовой оболочке происходит ионизация газа и формируется плазма. В скрещенных магнитном и электрическом полях заряженная частица плазмы парогазовой оболочки одновременно участвует в двух видах движения: вращательном движении в плоскости, перпендикулярной вектору магнитной индукции, обусловленном действием силы Лоренца, и поступательном движении, обусловленном воздействием электрического поля на величину линейной скорости движения заряженной частицы. В результате многократного возрастания эффективности ионизации формируется высокая плотность ионного тока, и высокие скорости распыления поверхности. (Чен, Ф. Введение в физику плазмы / Ф. Чен. - М.: Мир, 1987.)

Сущность заявляемого способа, возможность его осуществления и использования иллюстрируются описанием процесса обработки и нижеприведенными примерами.

Заявляемый способ электрохимического полирования металлических изделий осуществляется следующим образом. Обрабатываемое металлическое изделие погружают в ванну с водным раствором электролита, помещают в полость устройства, обеспечивающего равномерное магнитное поле по всей обрабатываемой поверхности изделия, производят, прикладывают к изделию положительное напряжение, а к электролиту - отрицательное, в результате чего достигают возникновения вокруг детали парогазовой оболочки и разряда между обрабатываемым изделием и электролитом, а также и образования в парогазовой оболочке плазмы. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита. Обработку ведут в среде электролита при поддержании вокруг детали парогазовой оболочки и магнитного поля, обеспечивающего режим электролитно-плазменного полирования в скрещенных электрических и магнитных полях.

При осуществлении способа происходят следующие процессы. Под действием протекающих токов происходит нагрев поверхности детали и образование вокруг нее парогазовой оболочки и образования в ней плазмы. 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. Наличие скрещенных электрических и магнитных полей позволяет стабилизировать процессы обработки и повысить концентрацию ионов в плазме парогазовой

оболочки, что позволяет также повысить производительность процесса обработки.

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.

Пример. Обрабатываемые образцы деталей из хромоникелевых сплавов (ХН45МВТЮБР-ИД, ХН45МВТЮБР-ПД) погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. В режиме скрещенных электрических и магнитных полей, обеспечивали постоянное магнитное поле, напряженностью в диапазонах от 50 до 500 кА/м. Полирование поверхности детали проводили прикладывая к ней электрический потенциал величиной от 280 до 600 В, используя постоянное магнитное поле напряженностью 50-500 кА/м. Полирование проводили до достижения требуемой величины шероховатости поверхности. Полирование проводили в среде электролита: 4-8% водный раствор сульфата аммония. При обработке проводили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале 65…80°C).

Неудовлетворительным результатом (Н.Р.) считался результат, при котором отсутствовал эффект полирования или уменьшения шероховатости поверхности детали, не обеспечивалась равномерность

обработки поверхности и производительность процесса не превышала производительность процесса обработки прототипа в 1,3-раза.

Условия обработки по предлагаемому способу.

Электрический потенциал на детали:

Положительный потенциал: 270 В - Н.Р.; 280 В - удовлетворительный результат (У.Р.); 290 В - У.Р.; 300 В - У.Р.; 300 В - У.Р.; 350 В - У.Р.; 400 В - У.Р.; 500 В - У.Р.; 600 В - У.Р.; 650 В - Н.Р.

Магнитное поле напряженностью в режиме скрещенных электрических и магнитных полей: 80 кА/м - Н.Р.; 100 кА/м - У.Р.; 150 кА/м - У.Р.; 200 кА/м - У.Р.; 250 кА/м - У.Р.; 300 кА/м - У.Р.; 350 кА/м - Н.Р.

Электролит для деталей из титановых сплавов: водный раствор с содержанием: гидроксиламина солянокислого чистого: 2 вес. % - Н.Р.; 3 вес. % - У.Р.; 4 вес. % - У.Р.; 5 вес. % - У.Р.; 7 вес. % - У.Р.; 8 вес. % - Н.Р.; с содержанием: NaF или KF: 0,6 вес. % - Н.Р.; 0,7 вес. % - У.Р.; 0,8 вес. % - У.Р.; 0,9 вес. % - Н.Р.; температура обработки: 70°C - Н.Р.; 74; °C - У.Р.; 74; °C - У.Р.; 78; °C - У.Р.; 82; °C - У.Р.; 86; °C - У.Р.; 90°C - Н.Р.;

Электролит для деталей из никелевых сплавов: водный раствор с содержанием: сульфата аммония: 3 вес. % - Н.Р.; 4 вес. % - У.Р.; 5 вес. % - У.Р.; 7 вес. % - У.Р.; 8 вес. % - У.Р.; 9 вес. % - Н.Р.; температура обработки: 60°C - Н.Р.; 65°C - У.Р.; 70; °C - У.Р.; 75;°C- У.Р.; 80; °C - У.Р.; 90°C - Н.Р.

По сравнению с известным способом полирования (патент РФ №2357019) производительность процесса по предлагаемому способу в среднем в 2,8-3,3 раза выше, а разброс значений шероховатости поверхности при обработке по предлагаемому способу составляет Ra 0,30…0,02 мкм, в то время, как по прототипу шероховатость составляет по прототипу Ra 0,65…0,03 мкм.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 146.
26.08.2017
№217.015.edc7

Способ изготовления комбинированной полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628843
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f0b8

Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к способу диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя и устройству для диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя. Техническим результатом является повышение достоверности и быстродействия определения начала помпажа на всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638896
Дата охранного документа: 18.12.2017
19.01.2018
№218.016.02c3

Способ управления стартер-генератором, интегрированным в газотурбинный двигатель, при коротком замыкании

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в авиационных стартер-генераторах, интегрированных в авиационный газотурбинный двигатель. Технический результат: стабильная работа системы защиты от короткого замыкания в стартер-генераторе при высокой температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630285
Дата охранного документа: 06.09.2017
19.01.2018
№218.016.05f3

Электропривод летательного аппарата (варианты)

Группа изобретений относится к авиакосмическим летательным аппаратам. Электропривод для летательного аппарата содержит корпус, шарико-винтовую пару, состоящую из гайки и винта, аксиальный подшипник, электродвигатель, зубчатую передачу, датчик положения ротора, демпфер и систему управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630966
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.0c45

Форсунка с ультразвуковым излучателем

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для ДВС, содержащая составной корпус 1 с топливным каналом высокого давления 7, распылитель 3 с иглой 2, штангу 5. В верхней части корпуса 1 форсунки закреплен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632639
Дата охранного документа: 06.10.2017
20.01.2018
№218.016.10cf

Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633867
Дата охранного документа: 18.10.2017
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d36

Способ изготовления полой лопатки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя из титанового сплава. Используют трехслойные заготовки обшивок и/или заполнителя, причем внешние слои заготовок выполняют из титанового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640692
Дата охранного документа: 11.01.2018
20.01.2018
№218.016.1d3f

Способ упрочнения и формирования винтового арматурного стержня

Изобретение относится к области упрочнения и формирования винтового профиля, в частности арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов. Способ включает скручивание арматурной заготовки вокруг своей продольной оси. Повышение прочности арматурных стержней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640705
Дата охранного документа: 11.01.2018
Показаны записи 1-10 из 141.
20.02.2013
№216.012.27d7

Способ оценки степени упрочнения поверхностного слоя твердых материалов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспресс-определения физико-механических свойств твердых материалов, в частности для оценки степени упрочнения поверхностного слоя деталей после защитно-упрочняющей обработки. Сущность: осуществляют приготовление шлифа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475719
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.313a

Способ получения ионно-плазменного покрытия на лопатках компрессора из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Детали помещают в вакуумную камеру установки, создают требуемый вакуум, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку поверхности основного материала детали с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478140
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.3617

Способ восстановления торца пера лопатки турбомашины с формированием щеточного уплотнения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановительном ремонте наплавкой или сваркой и модернизации рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479400
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3722

Способ ионно-имплантационной обработки деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Способ включает ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота. Ионную очистку проводят при энергии от 8 до 10 кэВ и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479667
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3724

Способ получения теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения теплозащитных покрытий на рабочие лопатки газотурбинных двигателей и энергетических установок. Поверхность лопатки подвергают ионно-имплантационной обработке ионами одного из следующих элементов N, Y, Yt или их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479669
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.4751

Способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбины

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Из порошка прирабатываемого материала формируют гранулы, поверхность которых оплавляют с образованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483837
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b8e

Элемент прирабатываемого уплотнения турбины

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций. Элемент прирабатываемого уплотнения турбины выполнен из адгезионно соединенных между собой путем спекания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484924
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.10.2013
№216.012.7662

Способ полирования деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию деталей из титановых сплавов и может быть использовано в турбомашиностроении при полировании рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей, для обеспечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495966
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7663

Способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию металлических изделий, преимущественно из титановых сплавов, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495967
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a10

Способ ионно-имплантационной обработки лопаток компрессора из высоколегированных сталей и сплавов на никелевой основе

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защитно-упрочняющей обработки пера рабочих лопаток компрессора и турбины из легированных сталей и сплавов на никелевой основе для повышения выносливости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496910
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД