RU2697751C1 - Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy - Google Patents

Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2697751C1
RU2697751C1 RU2019108906A RU2019108906A RU2697751C1 RU 2697751 C1 RU2697751 C1 RU 2697751C1 RU 2019108906 A RU2019108906 A RU 2019108906A RU 2019108906 A RU2019108906 A RU 2019108906A RU 2697751 C1 RU2697751 C1 RU 2697751C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
granules
holes
blade
perforations
blades
Prior art date
Application number
RU2019108906A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аскар Джамилевич Мингажев
Николай Константинович Криони
Раис Калимуллович Давлеткулов
Original Assignee
Аскар Джамилевич Мингажев
Николай Константинович Криони
Раис Калимуллович Давлеткулов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аскар Джамилевич Мингажев, Николай Константинович Криони, Раис Калимуллович Давлеткулов filed Critical Аскар Джамилевич Мингажев
Priority to RU2019108906A priority Critical patent/RU2697751C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697751C1 publication Critical patent/RU2697751C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used for machining small-diameter holes, for example, perforations in blades from heat-resistant alloys by removing defective layer by electrochemical treatment. Method includes burning holes on the blade by electro erosion or laser method with subsequent electrochemical removal in the formed perforations of the defective surface layer, movement of the tool electrode along the inner surface of the perforation holes, at connection of blade to anode, and electrode-tool to cathode. Electrode-tool used is porous granules of dielectric material impregnated with electrolyte, which provides electroconductivity of granules without formation of electrolyte film on their external surfaces, having dimensions from 3 to 12 times smaller than cross section of perforated holes. Granules are placed in a container, connected to a cathode, the field of which the treated blade is immersed into granules and provides movement of the granules through the perforation holes of the blade and their inner surface is treated until the defective layer is completely removed from the surface of perforation holes.EFFECT: higher quality of making perforated holes in blades from heat-resistant alloys and homogeneity of treatment of inner surfaces of said holes.10 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки отверстий малого диаметра, например, перфорационных отверстий в лопатках из жаропрочных сплавов путем удаления дефектного слоя электрохимической обработкой.The invention relates to mechanical engineering and can be used to process holes of small diameter, for example, perforations in blades of heat-resistant alloys by removing the defective layer by electrochemical processing.

Прошивка перфорационных отверстий в деталях из труднообрабатываемых материалов производится электрохимической струйной обработкой (Патент США №4,578,164. МПК C25F 3/16; C25F 3/00; В23Н 09/02. Method of electrolytically finishing spray-hole of fuel injection nozzle./ Опубл. 1986 г), электроэрозионной обработкой (Патент РФ №2625378. МПК В23Н 9/14, В23Н 7/00 / Способ групповой прошивки отверстий и устройство для его реализации. / Опубл. Бюл. №20, 2017 г.) или лазерной прошивкой (патент РФ №2192341, МПК B23K 26/38, Способ прошивки прецизионных отверстий лазерным излучением, опубл. Бюл. №31, 2002 г.). Наиболее широкое распростроение в данной области получили способы прошивки перфорационных отверстий, основанные на электроэрозионном и лазерном методах обработки. Однако, обработка этими методами приводит к образованию в зоне прошивки отверстий, в том числе и на их внутренних поверхностях, дефектного слоя, снижающего эксплуатационные характеристики обработанных деталей, и требующих в этой связи удаления этого слоя.The perforation holes in parts of difficult-to-work materials are pierced by electrochemical blasting (US Patent No. 4,578,164. IPC C25F 3/16; C25F 3/00; B23H 09/02. Method of electrolytically finishing spray-hole of fuel injection nozzle./ Publ. 1986 g), by electrical discharge machining (RF Patent No. 2625378. IPC V23H 9/14, V23H 7/00 / Method for group hole flashing and a device for its implementation. / Publ. Bull. No. 20, 2017) or laser firmware (RF patent No. 2192341, IPC B23K 26/38, Method for piercing precision holes with laser radiation, publ. Bull. No. 31, 2002). The most widespread practice in this area has been received by methods of piercing perforations based on electroerosive and laser processing methods. However, processing by these methods leads to the formation of holes in the firmware zone, including on their internal surfaces, of a defective layer, which reduces the operational characteristics of the machined parts, and requiring the removal of this layer in this regard.

Известен способ электрохимико-механической обработки (А.С. СССР №1085734. МПК В23Р 1/04, Способ электрохимико-механической обработки. Опубл.: 15.04.1984.), где съем припуска по длине отверстия осуществляется за счет ударного возвратно-поступательного действия инструмента.A known method of electrochemical-mechanical processing (AS USSR No. 1085734. IPC В23Р 1/04, Method of electrochemical-mechanical processing. Publ.: 04.15.1984.), Where the stock is taken along the length of the hole due to the shock reciprocating action tool.

Недостатком данного способа является низкое качествообработки поверхности детали, поскольку используются силовые механические воздействия на поверхностный слой материала детали.The disadvantage of this method is the low quality of surface treatment of the part, since mechanical force is applied to the surface layer of the material of the part.

Известен способ электрохимической обработки отверстий и электрод-инструмент (патент RU №2166416, МПК В23Н 5/06, опубл.: Бюл. №13, 2001 г), в котором используют биполярный катод-инструмент, выполненный из чередующихся абразивных и токопроводящих брусков на его формообразующей части, при этом катоду-инструменту одновременно сообщают вращение и вибрацию с обеспечением контакта анода-детали и катода-инструмента.There is a method of electrochemical processing of holes and an electrode tool (patent RU No. 2166416, IPC B23H 5/06, publ. Bull. No. 13, 2001), which use a bipolar cathode tool made of alternating abrasive and conductive bars on it the forming part, while the cathode-tool is simultaneously informed of rotation and vibration to ensure contact between the anode-part and the cathode-tool.

Известен также способ анодно-абразивного полирования отверстий (патент РФ №2588953, МПК В23Н 5/06, опубл. Бюл. №19, 2016 г), который включает перемещение электрода-инструмента по внутренней поверхности канала вдоль его оси при подключении детали к аноду, а электрода-инструмента к катоду.There is also a method of anode-abrasive polishing of holes (RF patent No. 2588953, IPC B23H 5/06, publ. Bull. No. 19, 2016), which includes moving the electrode tool along the inner surface of the channel along its axis when connecting the part to the anode, and the electrode-tool to the cathode.

При электроэрозионном или лазерном прожиге перфорационных отверстий на лопатках из жаропрочных сплавов в зонах прожига отверстий образуется дефектный слой, который необходимо удалять.When electroerosive or laser burning of perforation holes on the blades of heat-resistant alloys in the areas of burning holes, a defective layer forms, which must be removed.

Известен также способ [Н.К. Фотеев, Качество поверхности после электроэрозионной обработки / СТИН, N 8, 1997, с. 43-48], в котором поверхность детали подготавливают путем электроэрозионной обработки и последующих температурных выдержек, направленных на повышение качества поверхности после электроэрозионной обработки. Известен способ удаления дефектного слоя материала в зоне прошивки отверстий на пере лопатки гидроабразивной обработкой (А.С. СССР №№1315258 МПК В24В 31/116, опубл. 1987 г.), включающий снятие дефектного слоя в перфорационных отверстиях в лопатке за счет движения через них абразивной массы.There is also a known method [N.K. Foteev, Surface quality after EDM / STIN, N 8, 1997, p. 43-48], in which the surface of the part is prepared by electric discharge machining and subsequent temperature exposures aimed at improving the quality of the surface after electric discharge machining. A known method of removing a defective layer of material in the zone of piercing holes on a blade of a blade with hydroabrasive treatment (AS USSR No. 1315258 IPC V24V 31/116, published in 1987), comprising removing the defective layer in the perforation holes in the blade due to movement through abrasive mass.

Рассмотренные выше способы либо непригодны (А.С. СССР №1085734, патент RU №2166416, патент РФ №2588953,) для снятия дефектного слоя в перфорационных отверстиях на пере лопатки, либо не обеспечиваютвысокогокачества и однородности их обработки (А.С. СССР №№1315258).The methods discussed above are either unsuitable (AS USSR No. 1085734, patent RU No. 2164416, RF patent No. 2588953) for removing a defective layer in perforation holes on the shoulder blades, or do not provide high quality and uniformity of their processing (AS USSR No. No. 1315258).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления перфорационных отверстий в полой лопатке турбины из жаропрочного сплава, включающий прожиг отверстий на пере лопатки электроэрозионным или лазерным методом с последующим электрохимическим удалением в образованных перфорационных отверстиях дефектного поверхностного слоя, перемещением электрода-инструмента по внутренней поверхности перфорационных отверстий, при подключении лопатки к аноду, а электрода-инструмента к катоду (Патент США, №5,306,401. МПК В23Н 9/16; В23Н 9/10; В23Н 9/00. Method for drilling cooling holes in turbine blades. Опубл. 1994 г).The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of manufacturing perforations in a hollow blade of a turbine from a heat-resistant alloy, which includes burning holes on the blades using an electroerosive or laser method, followed by electrochemical removal of the defective surface layer in the formed perforations, and moving the tool electrode along the inner surface of the perforations, when connecting the blades to the anode, and the electrode-tool to the cathode (Patent C And, №5,306,401 V23N 9/16 MIC;. V23N 9/10;.. V23N 9/00 Method for drilling cooling holes in turbine blades Publ, 1994)..

Однако способ-прототип не позволяет обеспечивать высокое качество и производительность обработки перфорационных отверстий, поскольку количество обрабатываемых перфорационных отверстий в лопатках современных газовых турбин составляет в среднем от 50 до 300 штук. При этом индивидуальная обработка каждого перфорационного отверстия значительно снижает производительность обработки, а необходимость внедрения электрода-инструмента в предварительно прошитое отверстие требует особо высокой точности, и возникающая при этом погрешность взаимного расположения электрода-инструмента и прошитого перфорационного отверстия приводит к снижению качества обработки.However, the prototype method does not allow to provide high quality and productivity of processing perforations, since the number of processed perforations in the blades of modern gas turbines is on average from 50 to 300 pieces. In this case, the individual processing of each perforation hole significantly reduces the processing performance, and the need to introduce the electrode-tool into the previously stitched hole requires particularly high accuracy, and the resulting error in the relative position of the electrode-tool and the stitched perforation reduces the quality of processing.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества и однородности обработки внутренних поверхностей перфорационных отверстий при одновременном повышении производительности процесса удаления дефектного слоя в перфорационных отверстиях.The problem to which the invention is directed, is to improve the quality and uniformity of the processing of the internal surfaces of the perforations while improving the performance of the process of removing the defective layer in the perforations.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества и производительности обработки внутренних поверхностей перфорационных отверстий за счет обеспечения равномерного удаления в них дефектного слоя.The technical result of the invention is to improve the quality and productivity of processing the inner surfaces of perforations by ensuring uniform removal of the defective layer in them.

Технический результат достигается за счет того, что вспособеизготовления перфорационных отверстий в полой лопатке турбины из жаропрочного сплава, включающем прожиг отверстий на пере лопатки электроэрозионным или лазерным методом с последующим электрохимическим удалением в образованных перфорационных отверстиях дефектного поверхностного слоя, перемещением электрода-инструмента по внутренней поверхности перфорационных отверстий, при подключении лопатки к аноду, а электрода-инструмента к катоду, в отличие от прототипа в качестве электрода-инструмента используют пористые гранулы из диэлектрического материала, пропитанные электролитом, обеспечивающим электропроводность гранул без образования пленки электролита на их внешних поверхностях, и имеющие размеры от 3 до 12 раз меньшие, чем размеры поперечного сечения перфорационных отверстий, которые размещают в контейнере и подключают их к катоду, погружают обрабатываемую лопатку в гранулы, обеспечивают перемещение гранул через перфорационные отверстия лопатки и проводят обработку их внутренней поверхности до полного снятия с поверхности перфорационных отверстий дефектного слоя.The technical result is achieved due to the fact that in the manufacture of perforation holes in the hollow blade of the turbine from a heat-resistant alloy, including burning holes on the blade of the blade with an electroerosive or laser method, followed by electrochemical removal of the defective surface layer in the formed perforation holes, moving the tool electrode along the inner surface of the perforation holes when connecting the blades to the anode, and the electrode-tool to the cathode, in contrast to the prototype as Electrode tools use porous granules of dielectric material, impregnated with an electrolyte that provides electrical conductivity of the granules without forming an electrolyte film on their outer surfaces, and having sizes from 3 to 12 times smaller than the cross-sectional dimensions of the perforations that are placed in the container and connect them to cathode, immerse the processed blade in the granules, ensure the movement of granules through the perforation holes of the blade and process their inner surface to the full about removing from the surface of the perforation holes of the defective layer.

Кроме того, возможно использование следующих приемов:перемещение гранул через перфорационные отверстия лопатки осуществляют при их возвратно-поступательном движении; используют контейнер, заполненный гранулами, снабженный контактирующими с ними электродами и обеспечивающий контакт электропроводящих гранул между собой и с обрабатываемым участком внутренней поверхности перфорационных отверстий лопатки; используют контейнер, заполненный гранулами, снабженный контактирующими с ними электродами и обеспечивающий контакт электропроводящих гранул между собой и с обрабатываемым участком внутренней поверхности перфорационных отверстий лопатки; удаление дефектного слоя в перфорационных отверстиях осуществляют при вибрации гранул с частотой от 10-50 Гц с амплитудой 0,5-2,5 мм, а в качестве гранул используют либо сферические частицы диаметром от 0,1 до 0,5 мм, либо овальные частицы размерами от 0,1 до 0,7 мм, а в качестве материала гранул используют сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола; перед погружением лопатки в гранулы и удалением дефектного слоя в перфорационных отверстияхосуществляют отжиг при температуре 1000-1050°С в течение 2 - 3 ч в вакууме или защитной атмосфере.In addition, it is possible to use the following techniques: the movement of granules through the perforation holes of the scapula is carried out with their reciprocating motion; use a container filled with granules, equipped with electrodes in contact with them and providing contact of the electrically conductive granules with each other and with the processed portion of the inner surface of the perforated holes of the scapula; use a container filled with granules, equipped with electrodes in contact with them and providing contact of the electrically conductive granules with each other and with the processed portion of the inner surface of the perforated holes of the scapula; defective layer removal in perforation holes is carried out by vibration of granules with a frequency of 10-50 Hz with an amplitude of 0.5-2.5 mm, and spherical particles with a diameter of 0.1 to 0.5 mm or oval particles are used as granules sizes from 0.1 to 0.7 mm, and a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer is used as the material of the granules; Before immersing the blades in granules and removing the defective layer in the perforations, annealing is carried out at a temperature of 1000-1050 ° C for 2 to 3 hours in a vacuum or protective atmosphere.

Известно использование экрана из диэлектрического материала в виде шаблона с отверстиями при групповой электроэрозионной прошивкеотверстий в металлической детали (патент РФ №2625378. МПК В23Н 9/14, опубл. Бюл. №20, 2017), однако целью данного способа является не удаление дефектного слоя материала в перфорационных отверстиях, а повышение точности многоэлектродной электроэрозионной прошивки группы отверстий.It is known to use a screen made of a dielectric material in the form of a template with holes for group discharge erosion of holes in a metal part (RF patent No. 2625378. IPC V23H 9/14, publ. Bull. No. 20, 2017), however, the purpose of this method is not to remove the defective material layer in perforations, and improving the accuracy of multielectrode EDM firmware group of holes.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид лопатки с перфорационными отверстиями, на фиг. 2 показана схема поэтапной обработки перфорационных отверстий (фиг. 2 А - поверхность пера лопатки перед электроэрозионной или лазерной прошивкой, фиг. 2 Б - перо лопатки после электроэрозионной или лазерной прошивки перфорационных отверстий, фиг. 2 В - обработка перфорационных отверстий в пере лопатки гранулами с электролитом, фиг. 2 г - перфорационные отверстия с удаленным дефектным слоем). На фигурах обозначено: 1 - лопатка из жаропрочного сплава; 2 - перо лопатки; 3 - перфорационные отверстия на пере лопатки; 4 - дефектный слой в перфорационных отверстиях лопатки; 5 - гранулы, пропитанные электролитом; 6 - поверхность перфорационных отверстий после удаления дефектного слоя.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the appearance of a blade with perforations, in FIG. Fig. 2 shows a diagram of the phased processing of perforation holes (Fig. 2 A is the surface of the blade pen before EDM or laser piercing, Fig. 2 B is the feather of the blade after EDM or laser piercing of perforation holes, Fig. 2 C is the processing of perforation holes in the blade of the blade with granules with electrolyte, Fig. 2 g - perforations with removed defective layer). In the figures indicated: 1 - blade of heat-resistant alloy; 2 - feather of the scapula; 3 - perforation holes on the shoulder blades; 4 - defective layer in the perforation holes of the scapula; 5 - granules impregnated with an electrolyte; 6 - the surface of the perforation holes after removing the defective layer.

Заявляемый способ изготовления перфорационных отверстий в полой лопатке турбины из жаропрочного сплава (фиг. 1) осуществляется следующим образом. Электроэрозионным или лазерным способом прожигают отверстия 3 в пере 2 лопатки 1 (фиг. 2 Б). В контейнере рамещают пористые гранулы 5, пропитанные электролитом, подключают гранулы 5 к катоду, а обрабатываемую лопатку 1 к аноду, погружают обрабатываемую лопатку 1 в гранулы 5 и обеспечивают перемещение гранул 5 через перфорационные отверстия 3 лопатки 1, подают электрический потенциал на обрабатываемую лопатку 1 и осуществляют обработку внутренней поверхности перфорационных отверстий 3 с дефектным слоем 4 (фиг. 2 В) до полного удаления с поверхности перфорационных отверстий 3 дефектного слоя 4 (фиг. 2 В) и образования в них бездефектного поверхностного слоя 6 (фиг. 2 Г).The inventive method of manufacturing perforations in the hollow blade of a turbine from a heat-resistant alloy (Fig. 1) is as follows. Electroerosive or laser method burn holes 3 in the feather 2 of the blade 1 (Fig. 2 B). Porous granules 5 impregnated with electrolyte are placed in the container, granules 5 are connected to the cathode, and the processed blade 1 is connected to the anode, the processed blade 1 is immersed in granules 5 and the granules 5 are moved through the perforation holes 3 of the blade 1, the electric potential is supplied to the processed blade 1 and they process the inner surface of the perforation holes 3 with the defective layer 4 (Fig. 2 B) until the defective layer 4 (Fig. 2 B) is completely removed from the surface of the perforation holes 3 and the defect-free layer is formed in them surface layer 6 (Fig. 2 D).

В качестве электрода-инструмента используют пористые гранулы 5 из диэлектрического материала, пропитанные электролитом, обеспечивающим электропроводность гранул 5 без образования пленки электролита на их внешних поверхностях. В зависимости от размеров поперечного сечения перфорационных отверстий 3 размеры гранул 5 должны быть меньше размеров упомянутых отверстий 3в 3-12 раз(по сравнению с размерамипоперечного сечения перфорационных отверстий 5).As the electrode tool, porous granules 5 of dielectric material are used, impregnated with an electrolyte that provides electrical conductivity to the granules 5 without forming an electrolyte film on their external surfaces. Depending on the cross-sectional dimensions of the perforation holes 3, the sizes of the granules 5 should be smaller than the dimensions of the mentioned holes 3v 3-12 times (compared to the cross-sectional dimensions of the perforation holes 5).

Перемещение гранул 5 через перфорационные отверстия 3 лопатки 1 могут осуществляться при обеспечении их возвратно-поступательного движения. Может быть использован контейнер, заполненный гранулами 5, снабженный контактирующими с гранулами электродами и обеспечивающий контакт электропроводящих гранул 5 между собой и с обрабатываемым участком внутренней поверхности 4 перфорационных отверстий 3 лопатки 1. По другому варианту можно использовать контейнер, заполненный гранулами 5, снабженный контактирующими с ними электродами и обеспечивающий контакт электропроводящих гранул 5 между собой и с обрабатываемым участком внутренней поверхности 4 перфорационных отверстий 3 лопатки 1. Удаление дефектного слоя 4 в перфорационных отверстиях 3 можно осуществлять при вибрации гранул с частотой от 10-50 Гц, с амплитудой 0,5-2,5 мм, а в качестве гранул 5 использовать либо сферические частицы диаметром от 0,1 до 0,5 мм, либо овальные частицы размерами от 0,1 до 0,7 мм, а в качестве материала гранул 5 использовать сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола. Для удаления образующихся в поверхностном слое при электроэрозионной или лазерной прошивке отверстий загрязненийперед погружением лопатки 1 в гранулы 5 и удалением дефектного слоя 4 в перфорационных отверстиях 3осуществляют отжиг при температуре 1000-1050°С в течение 2-3 ч в вакууме или защитной атмосфере.The movement of granules 5 through the perforation holes 3 of the blade 1 can be carried out while ensuring their reciprocating motion. A container filled with granules 5 may be used, provided with electrodes in contact with the granules and providing contact between the electrically conductive granules 5 with each other and with the treated portion of the inner surface 4 of the perforation holes 3 of the blade 1. Alternatively, a container filled with granules 5 provided with contacting them may be used electrodes and providing contact of the conductive granules 5 with each other and with the processed portion of the inner surface 4 of the perforation holes 3 of the blade 1. The removal of the defective layer 4 in the perforation holes 3 can be carried out by vibration of the granules with a frequency of 10-50 Hz, with an amplitude of 0.5-2.5 mm, and spherical particles with a diameter of 0.1 to 0.5 can be used as granules 5 mm, or oval particles with sizes from 0.1 to 0.7 mm, and as the material of granules 5 use a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer. To remove dirt holes formed in the surface layer during electroerosive or laser piercing, before immersing the blades 1 in granules 5 and removing the defective layer 4 in the perforation holes 3, annealing is carried out at a temperature of 1000-1050 ° C for 2-3 hours in a vacuum or protective atmosphere.

Возвратно-поступательные движения гранул 5 позволяют обеспечить равномерное воздействие на всю обрабатываемую поверхность 4 и тем самым повысить ее качество и однородность. Поскольку гранулы 5 проникают во все перфорационные отверстия 3 лопатки 1, то происходит их одновременная обработка, что кардинально повышает производительность процесса снятия дефектного слоя в перфорационных отверстиях. Кроме того, за счет создания однородных условий для всего объема гранул обеспечивается равномерное протекание электрических процессов, в частности ионного переноса при обработке лопатки.The reciprocating motion of the granules 5 can provide a uniform effect on the entire surface 4 to be treated and thereby improve its quality and uniformity. Since the granules 5 penetrate all the perforation holes 3 of the blade 1, they are processed simultaneously, which dramatically increases the productivity of the process of removing the defective layer in the perforations. In addition, due to the creation of homogeneous conditions for the entire volume of granules, a uniform flow of electrical processes is ensured, in particular, ion transfer during blade processing.

При осуществлении способа происходят следующие процессы. При возвратно-поступательном движении гранул происходят их столкновения с обрабатываемой поверхностью лопатки. При этом столкновения между гранулами происходят также и во всем объеме контейнера, создавая таким образом для всего объема гранул равномерные условия протекания электрических процессов. При этом электрические процессы между деталью (анодом) и гранулами (катодом) происходят за счет контакта массы электропроводных гранул друг с другом и с находящимся под отрицательным потенциалом рабочего контейнера и/или введенных в массу гранул электродов (катодов), находящихся под отрицательным потенциалом. При столкновениях гранул с микровыступами на обрабатываемой поверхности детали происходит ионный унос массы с микровыступов, в результате чего происходит выравнивание поверхности, уменьшается ее шероховатость и происходит удаление дефектного слоя.When implementing the method, the following processes occur. During the reciprocating movement of the granules, they collide with the treated surface of the scapula. In this case, collisions between granules also occur in the entire volume of the container, thus creating uniform conditions for the flow of electrical processes for the entire volume of granules. In this case, electrical processes between the part (anode) and granules (cathode) occur due to the contact of the mass of electrically conductive granules with each other and with the negative potential of the working container and / or the electrodes (cathodes) introduced into the mass of granules that are at a negative potential. In the collision of granules with microprotrusions on the workpiece surface, ionic ablation of the mass from microprotrusions occurs, as a result of which the surface is leveled, its roughness decreases and the defective layer is removed.

Исследования, проведенные по удалению дефектного слоя в перфорационных отверстиях в деталях из жаропрочных сплавов показали, что при размерах (диаметрах) гранул более чем 1/3 и меньших, чем 1/12 перфорационного отверстия эффект удаления дефектного слояснижается.Studies carried out to remove the defective layer in perforations in parts of heat-resistant alloys have shown that with granule sizes (diameters) of more than 1/3 and smaller than 1/12 of the perforation, the effect of removing the defective layer is reduced.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

На пере полой охлаждаемой лопатки из жаропрочного никелевого сплава ЖС6У производили формирование 46 перфорационных отверстий диаметром от 1,2 мм до 1,5 мм. Перфорационные отверстия прошивались электроэрозионным способом при помощи электрода-инструмента, выполненного в виде гребенки, с диаметром электродов и их расположением, позволяющим произвести прошивку перфорационных отверстий в заданных участках поверхности пера лопатки. После прошивки всех перфорационных отверстий производилась электрохимическая обработка поверхности при помощи пропитанных электролитом пористых гранул в виде сферических частиц размерами от 0,1 до 0,4 мм. Процесс электрохимической обработки проводили при плотности тока 1,8-2,4 А/см2. В качестве электролита для пропитки гранул использовался электролит на основе водного раствора хлористого калия и хлористого аммония. Аналогичная лопатка с перфорациями была обработана по способу-прототипу (патент США №5,306,401) с использованием метода индивидуальной обработки перфорационных отверстий. Металлографические исследования перфорационных отверстий на пере лопаток, обработанных по сравниваемым способам показали, что при обработке по способу-прототипу имелся существенный разброс в обеспечении равномерности удаления дефектного слоя с поверхности перфорационных отверстий (до 16%), в то время как обработка по предлагаемой технологии показала высокую степень однородности снятия дефектного слоя (до 2% разброса по толщине удаляемого слоя). Повышение производительности обработки определялось количеством одновременно обрабатываемых отверстий. В прототипе на обработку одного отверстия затрачивалось около 12 минут, в то время как по предлагаемому способу обработка всех 46 перфорационных отверстий в лопатке осуществлялась за 38 минут (т.е. 0,83 минуты на одно перфорационное отверстие). Очевидно, что производительность процесса обработки повышается при увеличении количества перфорационных отверстий на лопатке. В данном конкретном случае повышение производительности обработки составило в 14 раз больше по сравнению со способом-прототипом.On a hollow cooled blade made of heat-resistant nickel alloy ZhS6U, 46 perforation holes with a diameter of 1.2 mm to 1.5 mm were formed. The perforation holes were sewn with an electroerosive method using an electrode-tool made in the form of a comb with the diameter of the electrodes and their location, which allows piercing holes to be pierced in predetermined sections of the surface of the blade blade. After flashing all the perforation holes, an electrochemical surface treatment was carried out using porous granules impregnated with electrolyte in the form of spherical particles ranging in size from 0.1 to 0.4 mm. The process of electrochemical processing was carried out at a current density of 1.8-2.4 A / cm 2 . An electrolyte based on an aqueous solution of potassium chloride and ammonium chloride was used as an electrolyte for the impregnation of granules. A similar blade with perforations was processed according to the prototype method (US patent No. 5,306,401) using the method of individual processing of perforations. Metallographic studies of perforation holes on the blades processed by the compared methods showed that when processing by the prototype method, there was a significant spread in ensuring uniform removal of the defective layer from the surface of the perforation holes (up to 16%), while processing by the proposed technology showed a high the degree of uniformity of removal of the defective layer (up to 2% of the spread in the thickness of the removed layer). The increase in processing productivity was determined by the number of simultaneously machined holes. In the prototype, it took about 12 minutes to process one hole, while according to the proposed method, all 46 perforation holes in the blade were processed in 38 minutes (i.e., 0.83 minutes per hole). It is obvious that the productivity of the processing process increases with an increase in the number of perforation holes on the blade. In this particular case, the increase in processing productivity was 14 times more compared to the prototype method.

Таким образом, предложенный способ изготовления перфорационных отверстий на полой лопатке турбины из жаропрочного сплавапозволяет повысить производительность, качество и однородность обработки внутренних поверхностей перфорационных отверстий на пере лопатки.Thus, the proposed method for the manufacture of perforation holes on a hollow blade of a turbine from a heat-resistant alloy allows to increase the productivity, quality and uniformity of processing the internal surfaces of the perforation holes on the blade shoulder.

Claims (10)

1. Способ изготовления перфорационных отверстий в полой лопатке турбины из жаропрочного сплава, включающий прожигание отверстий на пере лопатки электроэрозионным или лазерным методом с последующим электрохимическим удалением в образованных перфорационных отверстиях дефектного поверхностного слоя перемещением электрода-инструмента по внутренней поверхности перфорационных отверстий, при подключении лопатки к аноду, а электрода-инструмента - к катоду, отличающийся тем, что в качестве электрода-инструмента используют пористые гранулы из диэлектрического материала, пропитанные электролитом, обеспечивающим электропроводность гранул без образования пленки электролита на их внешних поверхностях, имеющие размеры от 3 до 12 раз меньшие, чем размеры поперечного сечения перфорационных отверстий, причем гранулы размещают в контейнере и подключают к катоду, погружают обрабатываемую лопатку в гранулы, обеспечивают перемещение гранул через перфорационные отверстия лопатки и осуществляют обработку их внутренней поверхности до полного снятия с поверхности перфорационных отверстий дефектного слоя.1. A method of manufacturing perforation holes in a hollow blade of a turbine made of a heat-resistant alloy, comprising burning holes on the blades of the blade with an electroerosive or laser method, followed by electrochemical removal of the defective surface layer in the formed perforation holes by moving the tool electrode along the inner surface of the holes, when the blade is connected to the anode and the electrode-tool to the cathode, characterized in that the porous granules are used as the electrode-tool of dielectric material, impregnated with an electrolyte that provides electrical conductivity of the granules without forming an electrolyte film on their external surfaces, having sizes from 3 to 12 times smaller than the cross-sectional dimensions of the perforations, the granules being placed in a container and connected to the cathode, the processed blade is immersed in granules ensure the movement of granules through the perforation holes of the scapula and process their inner surface until they are completely removed from the surface of the perforation ERSTU defect layer. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение гранул через перфорационные отверстия лопатки осуществляют при их возвратно-поступательном движении.2. The method according to p. 1, characterized in that the movement of the granules through the perforation holes of the blades is carried out with their reciprocating motion. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют контейнер, снабженный контактирующими с гранулами электродами, выполненными с возможностью обеспечения контакта электропроводящих гранул между собой и с обрабатываемым участком внутренней поверхности перфорационных отверстий лопатки.3. The method according to p. 1, characterized in that they use a container equipped with electrodes in contact with the granules, made with the possibility of contacting the electrically conductive granules with each other and with the processed portion of the inner surface of the perforated holes of the blades. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют контейнер, снабженный контактирующими с гранулами электродами, выполненными с возможностью обеспечения контакта электропроводящих гранул между собой и с обрабатываемым участком внутренней поверхности перфорационных отверстий лопатки.4. The method according to p. 2, characterized in that they use a container equipped with electrodes in contact with the granules, made with the possibility of contacting the electrically conductive granules with each other and with the processed portion of the inner surface of the perforated holes of the blades. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что перед погружением лопатки в гранулы и удалением дефектного слоя в перфорационных отверстиях поверхность пера лопатки покрывают экраном из диэлектрического материала с отверстиями, соответствующими по размерам, форме и расположению обрабатываемым перфорационным отверстиям, а после удаления дефектного слоя с поверхности перфорационных отверстий удаляют экран и производят полирование всей поверхности пера лопатки.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that before immersing the blades in the granules and removing the defective layer in the perforation holes, the surface of the feather blade is covered with a screen of dielectric material with holes corresponding to the size, shape and location of the processed perforations, and after removing the defective layer from the surface of the perforations the holes remove the screen and polish the entire surface of the feather blade. 6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что удаление дефектного слоя в перфорационных отверстиях осуществляют при вибрации гранул с частотой от 10-50 Гц и амплитудой 0,5-2,5 мм, а в качестве гранул используют сферические частицы диаметром от 0,1 до 0,5 мм или овальные частицы размерами от 0,1 до 0,7 мм, а в качестве материала гранул используют сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола.6. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the removal of the defective layer in the perforations is carried out by vibration of the granules with a frequency of 10-50 Hz and an amplitude of 0.5-2.5 mm, and spherical particles with a diameter of 0.1 to 0 are used as granules , 5 mm or oval particles from 0.1 to 0.7 mm in size, and a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer is used as the material of the granules. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что удаление дефектного слоя в перфорационных отверстиях осуществляют при вибрации гранул с частотой от 10-50 Гц и амплитудой 0,5-2,5 мм, а в качестве гранул используют сферические частицы диаметром от 0,1 до 0,5 мм или овальные частицы размерами от 0,1 до 0,7 мм, а в качестве материала гранул используют сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола.7. The method according to p. 5, characterized in that the removal of the defective layer in the perforations is carried out by vibration of the granules with a frequency of 10-50 Hz and an amplitude of 0.5-2.5 mm, and spherical particles with a diameter of 0 to be used as granules , 1 to 0.5 mm or oval particles from 0.1 to 0.7 mm in size, and a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer is used as the material of the granules. 8. Способ по любому из пп. 1-4, 7, отличающийся тем, что перед погружением лопатки в гранулы и удалением дефектного слоя в перфорационных отверстиях осуществляют отжиг при температуре 1000-1050°С в течение 2-3 ч в вакууме или защитной атмосфере.8. The method according to any one of paragraphs. 1-4, 7, characterized in that before immersing the blades in the granules and removing the defective layer in the perforations, annealing is carried out at a temperature of 1000-1050 ° C for 2-3 hours in a vacuum or protective atmosphere. 9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что перед погружением лопатки в гранулы и удалением дефектного слоя в перфорационных отверстиях осуществляют отжиг при температуре 1000-1050°С в течение 2-3 ч в вакууме или защитной атмосфере.9. The method according to p. 5, characterized in that before immersing the blades in the granules and removing the defective layer in the perforations, annealing is carried out at a temperature of 1000-1050 ° C for 2-3 hours in a vacuum or protective atmosphere. 10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что перед погружением лопатки в гранулы и удалением дефектного слоя в перфорационных отверстиях осуществляют отжиг при температуре 1000-1050°С в течение 2-3 ч в вакууме или защитной атмосфере.10. The method according to p. 6, characterized in that before immersing the blades in the granules and removing the defective layer in the perforations, annealing is carried out at a temperature of 1000-1050 ° C for 2-3 hours in a vacuum or protective atmosphere.
RU2019108906A 2019-03-27 2019-03-27 Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy RU2697751C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019108906A RU2697751C1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019108906A RU2697751C1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697751C1 true RU2697751C1 (en) 2019-08-19

Family

ID=67640402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019108906A RU2697751C1 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697751C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710087C1 (en) * 2019-10-17 2019-12-24 Аскар Джамилевич Мингажев Method of processing perforated holes in hollow blades of turbomachine and installation for its implementation
RU2722544C1 (en) * 2019-11-06 2020-06-01 Аскар Джамилевич Мингажев Method of turbomachine hollow blade treatment with perforated holes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1085734A2 (en) * 1982-06-29 1984-04-15 Воронежский Политехнический Институт Method of electrochemical machining
US5306401A (en) * 1993-03-15 1994-04-26 Fierkens Richard H J Method for drilling cooling holes in turbine blades
US6362446B1 (en) * 1999-08-02 2002-03-26 General Electric Company Method for drilling hollow components
RU2251472C1 (en) * 2003-10-06 2005-05-10 Воронежский государственный технический университет Method of electrochemical and mechanical working of ducts and apparatus for performing the same
RU2625378C2 (en) * 2014-03-06 2017-07-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of group hole drilling and device for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1085734A2 (en) * 1982-06-29 1984-04-15 Воронежский Политехнический Институт Method of electrochemical machining
US5306401A (en) * 1993-03-15 1994-04-26 Fierkens Richard H J Method for drilling cooling holes in turbine blades
US6362446B1 (en) * 1999-08-02 2002-03-26 General Electric Company Method for drilling hollow components
RU2251472C1 (en) * 2003-10-06 2005-05-10 Воронежский государственный технический университет Method of electrochemical and mechanical working of ducts and apparatus for performing the same
RU2625378C2 (en) * 2014-03-06 2017-07-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of group hole drilling and device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710087C1 (en) * 2019-10-17 2019-12-24 Аскар Джамилевич Мингажев Method of processing perforated holes in hollow blades of turbomachine and installation for its implementation
RU2722544C1 (en) * 2019-11-06 2020-06-01 Аскар Джамилевич Мингажев Method of turbomachine hollow blade treatment with perforated holes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2716330C1 (en) Method of processing perforating holes and inner cavity of turbomachine blade
RU2694941C1 (en) Blisk blades electropolishing method and working container for its implementation
JP4368437B2 (en) Razor blade with opening and method for manufacturing the same
RU2700229C1 (en) Blisk blades electropolishing method
RU2697751C1 (en) Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy
KR100311241B1 (en) Shaped-tube electrolytic polishing process
US11697154B2 (en) Polishing method for inner wall of hollow metal part
Weng et al. Study of the batch production of micro parts using the EDM process
Kendall et al. A review of physical experimental research in jet electrochemical machining
Zhang et al. Effect of solution conductivity on tool electrode wear in electrochemical discharge drilling of nickel-based alloy
RU2700226C1 (en) Method of electropolishing of metal part
RU2699495C1 (en) Blisk blades serially electropolishing method and working container for its implementation
Thakur et al. Electrochemical micromachining behavior on 17-4 PH stainless steel using different electrolytes
RU2710087C1 (en) Method of processing perforated holes in hollow blades of turbomachine and installation for its implementation
US8506792B2 (en) Method for machining a metal component
CN104551277A (en) Wire saw winding tool electrode for electrochemical-mechanical combined processing
Özerkan et al. Electrochemical small diameter deep hole drilling of powder metal steel
RU2724734C1 (en) Method of electropolishing part
US20100319194A1 (en) Method for producing integrally bladed rotors
TW201628747A (en) Method and device for producing cannulas
RU2697759C1 (en) Method of electrochemical treatment of internal channel of metal part and electrode-tool for its implementation
Li et al. Effects of mask wall angle on matrix-hole shape changes during electrochemical machining by mask
RU2708723C1 (en) Method of forming perforated holes on turbine hollow blade feather from heat-resistant alloy
CN204366212U (en) A kind of scroll saw coiling tool-electrode for electrochemical-mechanical Compound Machining
RU2715395C1 (en) Blisk blades electropolishing method and device for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210328