RU2537411C2 - Hard-facing of part grooves - Google Patents
Hard-facing of part grooves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537411C2 RU2537411C2 RU2012126440/02A RU2012126440A RU2537411C2 RU 2537411 C2 RU2537411 C2 RU 2537411C2 RU 2012126440/02 A RU2012126440/02 A RU 2012126440/02A RU 2012126440 A RU2012126440 A RU 2012126440A RU 2537411 C2 RU2537411 C2 RU 2537411C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- processing
- channels
- hardening
- low voltage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Jigging Conveyors (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области комбинированной обработки и может быть использовано для отделки и упрочнения токопроводящими гранулами внутренних поверхностей каналов, например узких сквозных межлопаточных каналов колес турбин с наружным бандажом, имеющих нестабильную исходную микро- и макрогеометрию поверхности и неравномерные физико-механические свойства поверхностного слоя материала.The invention relates to the field of combined processing and can be used for finishing and hardening with conductive granules of the inner surfaces of the channels, for example, narrow through interscapular channels of the wheels of turbines with an external bandage, having unstable initial micro- and macrogeometry of the surface and uneven physical and mechanical properties of the surface layer of the material.
Известен способ обработки с применением потока токопроводящего электролита и твердого наполнителя в виде абразивных, токопроводящих или электрически нейтральных гранул для отделки и упрочнения поверхностей, удаленных от электрода-инструмента [1]. Напряжение подается на деталь и на устройство подачи электролита и гранул. Однако при этом способе гранулы в потоке электролита и из-за постоянных соударений друг с другом значительно теряют кинетическую энергию и не обеспечивают постоянного электрического контакта с деталью для стабильного анодного растворения поверхностного слоя материала с целью выравнивания микрорельефа обрабатываемой поверхности.A known method of processing using a flow of conductive electrolyte and solid filler in the form of abrasive, conductive or electrically neutral granules for finishing and hardening surfaces remote from the electrode-tool [1]. Voltage is applied to the part and to the electrolyte and granule supply device. However, in this method, the granules in the electrolyte stream and due to constant collisions with each other significantly lose kinetic energy and do not provide constant electrical contact with the part for stable anodic dissolution of the surface layer of the material in order to align the microrelief of the treated surface.
Известен способ вибрационной обработки [2], заключающийся в продавливании рабочей среды вдоль стенок каналов детали под действием вибрации со стороны широкой части межлопаточных каналов. Данный способ не позволяет обрабатывать узкие каналы, в которые не могут помещаться специальные вставки, выравнивающие гранулы обрабатывающей среды относительно стенок каналов.A known method of vibration processing [2], which consists in forcing the working medium along the walls of the channels of the part under the action of vibration from the wide part of the interscapular channels. This method does not allow to process narrow channels in which special inserts cannot be placed that align the granules of the processing medium with respect to the walls of the channels.
Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ вибрационной обработки [3]. Данный способ обработки заключается в периодическом возвратно-поступательном продвижении (виброэкструдировании) гранулированной рабочей среды через межлопаточные каналы детали в условиях низкочастотной (20-30 Гц) вибрации. Это продвижение осуществляется под действием динамического давления, создаваемого в рабочей среде попеременно на входе и выходе межлопаточного канала, в соответствии с направлениями ее виброэкструдирования. Во время обработки контейнеру с обрабатываемой деталью и рабочей средой сообщается колебательное движение в вертикальной плоскости. После каждого цикла виброэкструдирования осуществляются периодические повороты контейнера на 180° вокруг горизонтальной оси (знакопеременные повороты). После каждого поворота контейнер фиксируется в вертикальных угловых положениях, соответствующих положению его оси и главной оси обрабатываемой детали.The closest analogue of the claimed method is a method of vibration processing [3]. This processing method consists in periodically reciprocating (vibroextruding) the granular working medium through the interscapular channels of the part under conditions of low-frequency (20-30 Hz) vibration. This advancement is carried out under the influence of dynamic pressure created in the working medium alternately at the inlet and outlet of the interscapular channel, in accordance with the directions of its vibro-extrusion. During processing, the container with the workpiece and the working medium is notified of the oscillatory movement in the vertical plane. After each vibroextrusion cycle, container rotates 180 ° around the horizontal axis (alternating rotations). After each rotation, the container is fixed in vertical angular positions corresponding to the position of its axis and the main axis of the workpiece.
К основному недостатку способа относится ограниченное время непрерывной обработки вследствие образования от периодических соударений гранул с деталью на обрабатываемой поверхности твердого слоя оксидов, препятствующих дальнейшему удалению припуска. Требуется постоянное (через 10-15 минут обработки) обновление обрабатывающей гранулированной среды и травление поверхностей лопатки для удаления оксидов, что нарушает микроструктуру поверхностного слоя материала. Также отсутствие равномерных локальных воздействий между гранулированным инструментом и заготовкой не позволяет получить заданный стабильный наклеп поверхностного слоя канала, выровнять микрогеометрию поверхности и полностью удалить дефектный слой от предыдущих технологических операций, что сокращает срок эксплуатации изделий.The main disadvantage of this method is the limited time of continuous processing due to the formation from periodic collisions of granules with a detail on the treated surface of a solid oxide layer that prevents further removal of the allowance. Constant (after 10-15 minutes of processing) updating of the processing granular medium and etching of the surfaces of the blade to remove oxides is required, which violates the microstructure of the surface layer of the material. Also, the absence of uniform local influences between the granular tool and the workpiece does not allow one to obtain a given stable hardening of the channel surface layer, smooth the surface microgeometry and completely remove the defective layer from previous technological operations, which shortens the life of the products.
Предлагаемое изобретение направлено на получение равномерной степени наклепа и устранения микродефектов по всей обрабатываемой поверхности.The present invention is aimed at obtaining a uniform degree of hardening and the elimination of microdefects over the entire machined surface.
Это достигается тем, что при способе комбинированной обработки каналов, основанном на периодическом возвратно-поступательном продвижении гранулированной рабочей среды через межлопаточные каналы детали в условиях низкочастотной порядка 20-30 Гц вибрации, процесс обработки проводят в жидкой слабопроводящей среде с наложением электрического поля напряжением 4-8 В, а низковольтное напряжение подают непосредственно на корпус устройства и изолированную от корпуса обрабатываемую деталь.This is achieved by the fact that with the method of combined processing of channels, based on the periodic reciprocating advancement of the granular working medium through the interscapular channels of the part under conditions of low-frequency order of 20-30 Hz vibration, the processing process is carried out in a liquid low conductive medium with an electric field of 4-8 B, and low-voltage voltage is supplied directly to the device case and the workpiece isolated from the case.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема обработки.The invention is illustrated in the drawing, which shows the processing diagram.
Способ осуществляют в следующей последовательности: деталь 1 устанавливают в оснастке 2 с помощью крепежных болтов 3 на линии разъема корпуса 4. Перетекание тока через корпус 4 контейнера на деталь 1 устраняют установкой между ним и оснасткой 2 диэлектрических прокладок 5 и втулок 6. В верхнюю часть корпуса 4 над деталью 1 помещают токопроводящие гранулы, заполняя внутреннюю полость корпуса 4 на 0,5-0,75 объема. Включают источник питания постоянным током 8, соединенный с деталью 1 и корпусом 4. На деталь 1 через оснастку 2 подают положительное напряжение, на токопроводящие гранулы 7 через корпус 4 подают отрицательное напряжение, обеспечивая этим анодное растворение поверхности детали в момент соударения с гранулами. Гранулы 7 вместе с корпусом 4 совершают возвратно-поступательные движения в условиях низкочастотной вибрации, перемещаясь по каналам детали под действием силы тяжести, вследствие чего происходит обработка канала. После каждого цикла виброэкструдирования осуществляются периодические повороты контейнера на 180° вокруг горизонтальной оси. После каждого поворота контейнер фиксируется в вертикальных угловых положениях на период времени, достаточный для полного прохождения гранул через каналы детали. В устройство в процессе обработки постоянно подается слабопроводящая жидкость 9, например техническая вода, для передачи низковольтного напряжения 4-8 В между гранулами.The method is carried out in the following sequence: part 1 is installed in a snap 2 using fixing bolts 3 on the connector line of the housing 4. The flow of current through the housing 4 of the container to the component 1 is eliminated by installing between it and the snap 2 dielectric spacers 5 and bushings 6. In the upper part of the housing 4 conductive granules are placed over part 1, filling the internal cavity of the housing 4 with a volume of 0.5-0.75. A direct current power source 8 is connected, connected to the part 1 and the housing 4. A positive voltage is applied to the part 1 through the snap-in 2, and a negative voltage is applied to the conductive granules 7 through the housing 4, thereby providing anodic dissolution of the surface of the part at the moment of collision with the granules. The granules 7 together with the housing 4 perform reciprocating movements in conditions of low-frequency vibration, moving along the channels of the part under the action of gravity, as a result of which the channel is processed. After each vibro-extrusion cycle, the container periodically rotates 180 ° around the horizontal axis. After each rotation, the container is fixed in vertical angular positions for a period of time sufficient for the granules to completely pass through the channels of the part. During processing, the device is continuously supplied with a slightly conductive liquid 9, for example, industrial water, for transmitting a low-voltage 4-8 V between granules.
При предлагаемой комбинированной обработке гранулы за счет механического воздействия создают сглаженный микрорельеф без концентраторов микротрещин, образуют в поверхностном слое материала детали остаточные напряжения сжатия при заданной степени наклепа, а анодное растворение микровыступов за счет электрохимического воздействия формирует стабильную, благоприятную для эксплуатации детали шероховатость. Достижимое изменение шероховатости в этом случае зависит от скорости анодного растворения в месте микровыступа, которая в момент контакта шарика с деталью резко увеличивается из-за повышения удельной проводимости в месте соударения в 1,2-1,3 раза в зависимости от физических свойств материала детали.With the proposed combined treatment, granules create a smoothed microrelief without microcrack concentrators due to mechanical action, form residual compressive stresses in the surface layer of the material of the part at a given degree of hardening, and the anodic dissolution of microprotrusions due to the electrochemical effect forms a stable roughness favorable for the operation of the part. The achievable change in roughness in this case depends on the rate of anodic dissolution at the microprotrusion site, which sharply increases at the moment of contact of the ball with the part due to an increase in the conductivity at the impact site by 1.2-1.3 times depending on the physical properties of the material of the part.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Проводят обработку межлопаточных каналов колеса турбины в форме диска диаметром 110 мм, имеющих вид сужающихся по длине пазов переменного сечения, выполненных в радиальном направлении таким образом, что по периферии торца диска остается бандажное кольцо шириной 10 мм. Поперечное сечение такого паза трапецеидальное и имеет размеры на одном торце диска - 3×5×12 мм, а на другом 3×7×12 мм, длина канала - 10 мм. Угол раскрытия канала Р=30°. Все поверхности лопаток, образующих канал, криволинейные. Исходная шероховатость поверхности паза Ra=10…20 мкм. В качестве рабочей среды используют стальные полированные шарики диаметром 1,5 мм (Материал сталь 95X18, твердость HRC-60…62). Обработку производят в течение 20 мин с частотой колебаний 30 Гц и составляющими амплитуды колебаний: горизонтальной - 2,0 мм, вертикальной - 3,0 мм. Насыпной объем рабочей среды составляет 60% контейнера. Максимальная резонансная величина вертикальной составляющей размаха колебаний контейнера (при останове вибромашины) - не более 5 мм. В качестве слабопроводящей жидкости используют техническую воду. Напряжение на токоподводах 5 В.The interscapular channels of the turbine wheel are processed in the form of a disk with a diameter of 110 mm, having the form of tapering along the length of grooves of variable cross-section, made in the radial direction so that a bandage ring 10 mm wide remains on the periphery of the disk end. The cross section of such a groove is trapezoidal and has dimensions on one end of the disk - 3 × 5 × 12 mm, and on the other 3 × 7 × 12 mm, the channel length is 10 mm. The opening angle of the channel P = 30 °. All surfaces of the blades forming the channel are curved. The initial surface roughness of the groove R a = 10 ... 20 microns. As the working medium, polished steel balls with a diameter of 1.5 mm are used (Material steel 95X18, hardness HRC-60 ... 62). Processing is carried out for 20 min with an oscillation frequency of 30 Hz and components of the oscillation amplitude: horizontal - 2.0 mm, vertical - 3.0 mm. The bulk volume of the working medium is 60% of the container. The maximum resonant value of the vertical component of the swing range of the container (when the vibrator is stopped) is not more than 5 mm. As a slightly conductive liquid, industrial water is used. Voltage on current leads 5 V.
Результаты отделочно-упрочняющей обработки межлопаточных каналов детали следующие:The results of finishing hardening processing of the interscapular channels of the part are as follows:
- параметр шероховатости поверхности Ra, мкм - 0,19-0,36;- the parameter of surface roughness Ra, microns - 0.19-0.36;
- сплошность (равномерность) обработки, % - 100;- continuity (uniformity) of processing,% - 100;
- прогиб настроечных образцов в имитаторе (показатель эффективности их поверхностного упрочнения), мм - 0,2-0,3, что соответствует степени наклепа поверхностного слоя - 5÷8%.- the deflection of the tuning samples in the simulator (an indicator of the effectiveness of their surface hardening), mm - 0.2-0.3, which corresponds to the degree of hardening of the surface layer - 5 ÷ 8%.
Использование способа позволит расширить технологические возможности для отделки и упрочнения деталей лопаточного типа, повысить производительность и качество обработки поверхностей межлопаточных каналов, что позволит обеспечить повышение усталостной прочности, улучшение их эксплуатационных характеристик.Using the method will expand the technological capabilities for finishing and hardening parts of the blade type, increase the productivity and quality of surface treatment of the interscapular channels, which will provide an increase in fatigue strength, improving their operational characteristics.
Источники информацииInformation sources
1. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х т. Т.2 / Под ред. В.П.Смоленцева // М.: Высшая шк., 1983. - 208 с.1. Electrophysical and electrochemical methods of processing materials. In 2 vols. T.2 / Ed. V.P.Smolentseva // M .: Higher school., 1983. - 208 p.
2. Патент RU 2269406 С2 Российская Федерация, МПК В24В 31/116. Способ вибрационной обработки / В.П.Смоленцев, А.Н.Некрасов, А.В.Бондарь // Бюллетень изобретений. - 2006. - №4.2. Patent RU 2269406 C2 Russian Federation, IPC В24В 31/116. The method of vibration processing / V.P. Smolentsev, A.N. Nekrasov, A.V. Bondar // Bulletin of inventions. - 2006. - No. 4.
3. Патент RU 2173627 С2 Российская Федерация, МПК 7 В 24 В 31/06. Способ вибрационной обработки / Г.А.Сухочев, А.В.Бондарь, А.В.Левченко // Открытия. Изобретения. - 2001. - №26, - прототип.3. Patent RU 2173627 C2 Russian Federation, IPC 7 V 24 V 31/06. The method of vibration processing / G.A. Sukhochev, A.V. Bondar, A.V. Levchenko // Discovery. Inventions - 2001. - No. 26, - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126440/02A RU2537411C2 (en) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Hard-facing of part grooves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126440/02A RU2537411C2 (en) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Hard-facing of part grooves |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012126440A RU2012126440A (en) | 2013-12-27 |
RU2537411C2 true RU2537411C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=49786031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012126440/02A RU2537411C2 (en) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Hard-facing of part grooves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537411C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709072C1 (en) * | 2019-07-17 | 2019-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of hardening treatment of rotor parts surfaces local areas |
RU2788444C2 (en) * | 2021-05-25 | 2023-01-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method for hardening of internal surfaces of part channels |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4392042A (en) * | 1980-02-25 | 1983-07-05 | Inoue-Japax Research Incorporated | Method of and apparatus for electroerosively wire-cutting a conductive workpiece |
SU1219283A1 (en) * | 1984-07-27 | 1986-03-23 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Method of electric discharge application of coatings |
SU1389956A1 (en) * | 1986-03-28 | 1988-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности | Method of electric discharge dispersion of metals and alloys |
RU2173627C2 (en) * | 1999-06-29 | 2001-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Method of vibration treatment |
-
2012
- 2012-06-25 RU RU2012126440/02A patent/RU2537411C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4392042A (en) * | 1980-02-25 | 1983-07-05 | Inoue-Japax Research Incorporated | Method of and apparatus for electroerosively wire-cutting a conductive workpiece |
SU1219283A1 (en) * | 1984-07-27 | 1986-03-23 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Method of electric discharge application of coatings |
SU1389956A1 (en) * | 1986-03-28 | 1988-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности | Method of electric discharge dispersion of metals and alloys |
RU2173627C2 (en) * | 1999-06-29 | 2001-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Method of vibration treatment |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709072C1 (en) * | 2019-07-17 | 2019-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of hardening treatment of rotor parts surfaces local areas |
RU2788444C2 (en) * | 2021-05-25 | 2023-01-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method for hardening of internal surfaces of part channels |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012126440A (en) | 2013-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1958206A (en) | Electrochemical machining method in cellular dimple structure | |
RU2694941C1 (en) | Blisk blades electropolishing method and working container for its implementation | |
CN110197789A (en) | The ultrasonic wave added electrochemical mechanical polishing processing unit (plant) and method of SiC single crystal piece | |
RU2537411C2 (en) | Hard-facing of part grooves | |
JP2012077356A (en) | Method and device for processing composite plating | |
CN104741980B (en) | A kind of small die processing method of the ultrasonic grinding based on dielectrophoresis effect | |
JP6566303B2 (en) | Polishing method and apparatus using micro / nano bubbles | |
CN105728858A (en) | Perpendicularly-crossed main shaft type roll-polishing method for medium and large cylindrical gears | |
RU2250814C1 (en) | Ultrasonic oscillation system for dimension working | |
CN206475035U (en) | A kind of fine abrasive superposition high frequency oscillating apparatus | |
CN110576340A (en) | Surface treatment device for inner wall of additive manufacturing pipe fitting | |
RU2710086C1 (en) | Method of electrically polishing inner channel of metal part and device for its implementation | |
RU108734U1 (en) | DISK WORKING BODY OF A CONCRETE-FINISHING MACHINE WITH A MAGNETIC ACTIVATOR AND AN ADDITIONAL CIRCULAR MOVEMENT OF A SMOOTHING DISC | |
RU2697759C1 (en) | Method of electrochemical treatment of internal channel of metal part and electrode-tool for its implementation | |
CN104118065A (en) | Rotary ultrasonic vibration line cutting component | |
RU2334603C2 (en) | Device for electric-spark alloying | |
CN204194991U (en) | A kind of glass processing system | |
RU2788444C2 (en) | Method for hardening of internal surfaces of part channels | |
KR20130138375A (en) | Polishing apparatus and chemical mechanical polishing method of the inisde of a pipe using the apparatus | |
Puthumana | Analysis of the effect of ultrasonic vibrations on the performance of micro-electrical discharge machining of A2 tool steel | |
CN104148271B (en) | Liquid vibrator | |
CN210340435U (en) | Cylindric rotatory oscillating electrode electric flocculation electroplating sewage treatment plant | |
RU2393067C1 (en) | Device for electric spark alloying | |
CN203062448U (en) | Precise ultrasonic fluid jet polishing device | |
JP2014157760A (en) | Plasma processing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150626 |