RU2755908C1 - Installation for electropolishing blades of turbomachine - Google Patents
Installation for electropolishing blades of turbomachine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755908C1 RU2755908C1 RU2021100031A RU2021100031A RU2755908C1 RU 2755908 C1 RU2755908 C1 RU 2755908C1 RU 2021100031 A RU2021100031 A RU 2021100031A RU 2021100031 A RU2021100031 A RU 2021100031A RU 2755908 C1 RU2755908 C1 RU 2755908C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- tape
- blades
- electrode
- processed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии электрополирования поверхности деталей из металлов и сплавов и может быть использовано для обработки поверхностей лопаток турбомашин для повышения их эксплуатационных характеристик.The invention relates to a technology for electropolishing the surface of parts made of metals and alloys and can be used for processing the surfaces of turbomachine blades to improve their performance.
С повышением шероховатости поверхности ответственных металлических деталей, работающих в условиях воздействия значительных знакопеременных нагрузок, например валов, лопаток газовых турбин и т.п., резко снижаются их эксплуатационные характеристики. Качество обработки поверхности пера лопаток существенно влияет на их прочностные характеристики, так например, повышение класса чистоты поверхности способствует увеличению предела выносливости и статической прочности лопаток (В.Ф. Макаров, Е.Н. Бычина, А.О. Чуян. Математическое моделирование процесса полирования лопаток газотурбинных двигателей // Авиационно-космическая техника и технология. №8 (85), 2011, с.11-14). Развитая шероховатость поверхности лопаток газовых турбин приводит к ухудшению газодинамической устойчивости газотурбинного двигателя (ГТД), к возрастанию аэродинамических потерь, приводящих к снижению КПД, к потере мощности, росту удельных расходов и к снижению экономичности двигателя или газотурбинной установки.With an increase in the surface roughness of critical metal parts operating under conditions of significant alternating loads, for example, shafts, gas turbine blades, etc., their performance characteristics sharply decrease. The quality of surface treatment of the airfoil of the blades significantly affects their strength characteristics, for example, an increase in the class of surface cleanliness contributes to an increase in the endurance limit and static strength of the blades (VF Makarov, EN Bychina, AO Chuyan. Mathematical modeling of the polishing process blades of gas turbine engines // Aviation and space engineering and technology. No. 8 (85), 2011, pp.11-14). The developed roughness of the surface of gas turbine blades leads to a deterioration in the gas-dynamic stability of a gas turbine engine (GTE), to an increase in aerodynamic losses, leading to a decrease in efficiency, to a loss of power, an increase in specific costs and to a decrease in the efficiency of an engine or a gas turbine plant.
В то же время производство и ремонт лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) и установок (ГТУ), в связи с высокими требованиями к качеству поверхности (Ra≤0,32…0,16 мкм), характеризуется значительной трудоемкостью их финишной обработки. Это вызывает проблемы при механической обработке поверхностей деталей турбомашин. В этой связи развитие способов получения высококачественных поверхностей деталей турбомашин является весьма актуальной задачей.At the same time, the production and repair of blades for gas turbine engines (GTE) and plants (GTU), due to high requirements for surface quality (Ra≤0.32 ... 0.16 microns), is characterized by a significant laboriousness of their finishing. This causes problems when machining the surfaces of turbomachine parts. In this regard, the development of methods for obtaining high-quality surfaces of parts of turbomachines is a very urgent task.
Известен способ полирования поверхности детали кругом, при котором детали (лопатке турбины) сообщают возвратно-поступательное перемещение относительно инструмента (А.С. СССР №1732604. МПК B24B 19/14. Способ полирования пера лопаток ГТД лепестковым кругом. Опубл. Бюл. № 1, 2014 г.), в котором полирование производят с деформацией лепесткового круга.A known method of polishing the surface of a part in a circle, in which the parts (turbine blade) communicate a reciprocating movement relative to the tool (AS USSR No. 1732604. IPC
Известен также способ обработки, позволяющий полировать криволинейную кромку пера лопаток газовой турбины заправленным по радиусу полировальным кругом, движущимся вдоль пера лопатки (Патент РФ №2379170. МПК B24B 19/14. Способ обработки лопаток газотурбинных двигателей. Опубл. 2010 г.).There is also known a method of processing that allows you to polish the curved edge of the blade of a gas turbine blades filled with a radial polishing wheel moving along the blade (RF Patent No. 2379170. IPC
Однако применение в известных способах полирования поверхности детали механического воздействия вызывает ухудшение параметров качества поверхностного слоя материалов, что приводит к снижению ее эксплуатационных характеристик, особенно в случаях обработки таких деталей как лопатки турбины с тонким пером.However, the use of mechanical action in the known methods for polishing the surface of a part causes a deterioration in the quality parameters of the surface layer of materials, which leads to a decrease in its operational characteristics, especially in cases of processing such parts as turbine blades with a thin nib.
Наиболее перспективными методами обработки деталей сложной формы, в частности 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. 06.08.1986].The most promising methods of processing parts of complex shape, in particular the blades of turbomachines are electrochemical methods of surface polishing [Grilikhes S.Ya. Electrochemical and Chemical Polishing: Theory and Practice. Influence on the properties of metals. L., Mashinostroenie, 1987], with the greatest interest for the area under consideration are methods of electrolytic-plasma polishing (EPP) parts [for example, Patent GDR (DD) No. 238074 (A1),
Известен также способ полирования металлических поверхностей, включающий анодную обработку в электролите [Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, опубл. 1996, БИ №3], а также способ электрохимического полирования [Патент США №5028304, МПК B23H 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.1991].There is also known a method of polishing metal surfaces, including anodic treatment in an electrolyte [Patent RB No. 1132, IPC
Однако известные способы электрополирования не позволяют производить однородную обработку поверхности детали из металлического сплава, особенно деталей сложной формы.However, the known methods of electropolishing do not allow for a uniform surface treatment of a metal alloy part, especially parts of a complex shape.
Известен также способ полирования металлической детали, заключающийся в заполнении электропроводящими гранулами рабочего контейнера, выполненного из электропроводного материала, закрепление детали на держателе, погружении детали в электропроводящие гранулы, заполняющие контейнер, подключении детали к аноду, а контейнера к катоду [ WO2017186992 - |Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method. Опубл. 2017.11.02]. There is also known a method of polishing a metal part, which consists in filling the working container made of an electrically conductive material with electrically conductive granules, fixing the part on the holder, immersing the part in electrically conductive granules filling the container, connecting the part to the anode, and the container to the cathode [WO2017186992 - | Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method. Publ. 2017.11.02] .
Однако известный способ [WO2017186992] обладает низкой надежностью и не может быть использован для обработки поверхности ответственных деталей, таких как лопатки турбомашин, поскольку происходит хаотичное взаимодействие поверхности с гранулами, что приводит к неоднородной обработки поверхности, приводящих к снижению эксплуатационных характеристик обработанных деталей.However, the known method [WO2017186992] has low reliability and cannot be used for surface treatment of critical parts, such as blades of turbomachines, since chaotic interaction of the surface with granules occurs, which leads to non-uniform surface treatment, leading to a decrease in the performance of the processed parts.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ сухого электрополирования лопатки турбомашины, включающий установку обрабатываемого пера лопатки в электрод, охватывающий упомянутое перо лопатки с зазором, в котором расположена лента из ионитов, обеспечение контакта упомянутой ленты со всей обрабатываемой поверхностью упомянутого пера и с упомянутым охватывающим электродом, перемещение упомянутой ленты в упомянутом зазоре относительно поверхности упомянутого пера, подачу противоположного по знаку электрического потенциала на лопатку и внешний электрод, обеспечивающего ионный унос металла с поверхности пера лопатки [Патент РФ № 2734206. МПК C25F 3/16. Способ ионного полирования детали. Опубл 13.10.2020].The closest technical solution chosen as a prototype is the method dry electropolishing of a turbomachine blade, including the installation of a processed blade blade in an electrode covering said blade blade with a gap, in which a ribbon of ion exchangers is located, ensuring contact of said ribbon with the entire processed surface of said blade and with said female electrode, moving said ribbon in said clearance relative to the surface of the aforementioned feather, supply of an opposite electric potential to the blade and the external electrode, providing ionic entrainment of metal from the surface of the blade airfoil [RF Patent No. 2734206. IPC
Однако известный способ-прототип [Патент РФ № 2734206] обладает низким качеством и надежностью обработки и не может быть использован для полирования лопаток турбомашин, из-за неравномерного уноса материала пера лопатки с различных участков его поверхности ( торца, входной и выходной кромок), приводящих к снижению эксплуатационных характеристик обработанных лопаток турбомашин.However, the known prototype method [RF Patent No. 2734206] has a low quality and reliability of processing and cannot be used for polishing the blades of turbomachines, due to the uneven carryover of the blade airfoil material from various parts of its surface (end, inlet and outlet edges), leading to a decrease in the performance characteristics of the machined blades of turbomachines.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа установки, является установка для полирования поверхностей лопаток турбомашин (Патент РФ № 2710087. МПК B23H 3/08 Способ обработки перфорационных отверстий в полых лопатках турбомашины и установка для его реализации. Опубл. 24.12.2019 г.).The closest technical solution, chosen as a prototype of the installation, is an installation for polishing the surfaces of turbomachine blades (RF Patent No. 2710087. IPC
Однако известная установка (Патент РФ № 2710087) не обеспечивает высокого качества и однородной обработки поверхности пера лопатки турбомашины.However, the known installation (RF Patent No. 2710087) does not provide high quality and uniform surface treatment of the turbomachine blade airfoil.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества и надежности обработки пера лопатки турбомашины.The problem to be solved by the claimed invention is to improve the quality and reliability of processing the blade of a turbomachine blade.
Техническим результатом изобретения является повышение качества и надежности обработки поверхности пера лопатки за счет повышения однородности обработки ее поверхности и обеспечения заданной геометрии пера лопатки.The technical result of the invention is to improve the quality and reliability of processing the surface of the blade airfoil by increasing the uniformity of processing its surface and providing a given geometry of the blade airfoil.
Технический результат достигается за счет того, что в способе сухого электрополирования лопатки турбомашины, включающем установку обрабатываемого пера лопатки в электрод, охватывающий упомянутое перо лопатки с зазором, в котором расположена лента из ионитов, обеспечение контакта упомянутой ленты со всей обрабатываемой поверхностью упомянутого пера и с упомянутым охватывающим электродом, перемещение упомянутой ленты в упомянутом зазоре относительно поверхности упомянутого пера, подачу противоположного по знаку электрического потенциала на лопатку и охватывающий электрод, обеспечивающего ионный унос металла с поверхности пера лопатки в отличие от прототипа осуществляют вибрационное движение лопатки и/или и охватывающего электрода, обеспечивающее равномерную обработку упомянутой поверхности пера, используют охватывающий электрод эквидистантный по форме обрабатываемому перу лопатки, а перемещение ленты осуществляют огибая ее вдоль профиля поперечного сечения пера лопатки, подавая ленту в упомянутый зазор с одной из сторон выходной кромки пера с огибанием его входной кромки и выходом из упомянутого зазора с другой стороны выходной кромкиThe technical result is achieved due to the fact that in the method of dry electropolishing of a turbomachine blade, including the installation of the processed blade blade in the electrode, covering the said blade blade with a gap in which the ribbon of ion exchangers is located, ensuring contact of the said ribbon with the entire processed surface of the said blade and with the mentioned with a covering electrode, the movement of said tape in said gap relative to the surface of said feather, supply of an electric potential of the opposite sign to the blade and a covering electrode, providing ionic entrainment of metal from the surface of the blade airfoil, in contrast to the prototype, the vibration movement of the blade and / or and the covering electrode is carried out, providing uniform processing of the aforementioned surface of the blade, a covering electrode is used that is equidistant in shape to the blade of the blade being processed, and the movement of the tape is carried out by bending around it along the cross-sectional profile of the blade of the blade, feeding the tape into the mentioned gap on one of the sides of the trailing edge of the feather with a bend around its leading edge and exiting the said gap on the other side of the trailing edge
Кроме того возможны следующие, дополнительные приемы выполнения способа: вибрационное движение лопатки относительно охватывающего электрода осуществляют при возвратно-поступательном движении лопатки, вдоль ее продольной оси с частотой от 30 до 200 Гц, амплитудой от 0,1 до 2 мм, толщину упомянутой ленты берут на 10…30% большей величины упомянутого зазора, в качестве упомянутой ленты используют ленту из волокон ионообменных смол, полученных на основе сополимеризации либо полистирола, либо полиакрилата и дивинилбензола, причем размеры поперечного сечения волокон выбирают из диапазона от 0,05 до 0,6 мм при их длине от 4 мм до 45 мм, а обработку упомянутой лентой проводят в импульсном режиме со сменой полярности, при диапазоне частот импульсов от 20 до 250 Гц, период импульсов от 4,3 до 72 мкс, при амплитуде тока положительной полярности во время импульса от + 20 до 120 А и его длительности 0,2 до 1,4 мкс, при амплитуде тока отрицательной полярности во время импульса от 25 до 40% от используемой амплитуды тока положительной полярности, и его длительности 0,1 до 0,6 мкс, при прямоугольной или трапецеидальной форме выходных импульсов тока и длительности пауз между импульсами от 4 до 70 мкс; в качестве обрабатываемого пера используется перо лопатки в составе сектора лопаток, причем каждое перо лопатки устанавливают в собственный охватывающий электрод, упомянутую ленту продевают последовательно через каждый охватывающий электрод, охватывая каждое обрабатываемое перо лопатки сектора, осуществляют возвратно-поступательное движение ленты, задавая преимущественное суммарное перемещение в одном из выбранных направлений и проводят одновременную обработку каждого упомянутого пера лопаток сектора; в качестве упомянутой ленты используют ленту, выполненную в виде ленты Мебиуса; используют лопатку турбомашины, выполненную из легированной стали, а в качестве электролитов для пропитки упомянутой ленты используют один из следующих водных растворов: или NH4F, концентрацией от 6 до 24 г/л, или NаF, концентрацией от 4 до 18 г/л, или KF концентрацией от 35 до 55 г/л, или смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л, или смеси NаF и KF при содержании NаF - от 3 до 14 г/л и KF - от 35 до 60 г/л, или смеси NH4F и NaF при содержании NH4F - от 4 до 12 г/л и KF - от 35 до 55 г/л, или смеси NH4F , NаF и KF при содержании NH4F - от 3 до 9 г/л и KF - от 20 до 30 г/л, и NaF - от 10 до 25 г/л, или смеси NH4F и НF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и НF - от 3 до 5 г/л, или от 8 до 14% водном растворе NaNO3 , или в электролитах составов, мас.%: (NH4)2SO4 - 5; Трилон Б - 0,8, или содержащий серную и орто-фосфорную кислоты, блок-сополимер окисей этилена и пропилена и натриевую соль сульфированного бутилолеата при следующем соотношении компонентов, мас.%:In addition, the following additional methods of performing the method are possible: the vibrational movement of the blade relative to the covering electrode is carried out with the reciprocating movement of the blade along its longitudinal axis with a frequency of 30 to 200 Hz, an amplitude of 0.1 to 2 mm, the thickness of the said tape is taken on 10 ... 30% of the larger size of the said gap, as the said tape is used a tape made of fibers of ion-exchange resins obtained on the basis of copolymerization of either polystyrene or polyacrylate and divinylbenzene, and the cross-sectional dimensions of the fibers are selected from the range from 0.05 to 0.6 mm at their length is from 4 mm to 45 mm, and the processing with the said tape is carried out in a pulsed mode with a change in polarity, with a pulse frequency range from 20 to 250 Hz, a pulse period from 4.3 to 72 μs, with a current amplitude of positive polarity during a pulse from + 20 to 120 A and its duration 0.2 to 1.4 μs, with a current amplitude of negative polarity during a pulse from 25 to 40% of use the measured amplitude of the current of positive polarity, and its duration 0.1 to 0.6 μs, with a rectangular or trapezoidal shape of the output current pulses and the duration of pauses between pulses from 4 to 70 μs; as a processed feather, a blade feather is used as part of a sector of blades, and each blade of a blade is installed in its own covering electrode, said tape is passed sequentially through each covering electrode, covering each blade of a sector blade being processed, the belt is reciprocally moved, setting the preferential total movement in one of the selected directions and carry out simultaneous processing of each of the above-mentioned blade of the sector blades; as said tape, a tape made in the form of a Mobius tape is used; a turbomachine blade made of alloy steel is used, and one of the following aqueous solutions is used as electrolytes for impregnating said tape: or NH4F, concentration from 6 to 24 g / l, or NaF, concentration from 4 to 18 g / l, or KF, concentration from 35 to 55 g / l, or NH mixture4F and KF with NH content4F - from 5 to 15 g / l and KF - from 30 to 50 g / l, or mixtures of NaF and KF with NaF content - from 3 to 14 g / l and KF - from 35 to 60 g / l, or NH mixture4F and NaF with NH content4F - from 4 to 12 g / l and KF - from 35 to 55 g / l, or NH mixtures4F, NaF and KF with NH content4F - from 3 to 9 g / l and KF - from 20 to 30 g / l, and NaF - from 10 to 25 g / l, or NH mixtures4F and НF with NH content4F - from 5 to 15 g / l and НF - from 3 to 5 g / l, or from 8 to 14% aqueous solution of NaNO3,or in electrolytes with compositions, wt%: (NH4)2SO4 - 5; Trilon B - 0.8, or containing sulfuric and orthophosphoric acids, block copolymer of ethylene and propylene oxides and sodium salt of sulfonated butyl oleate in the following ratio of components, wt%:
используют лопатку турбомашины, выполненную из титанового сплава, а в качестве электролитов для пропитки упомянутой ленты используют один из следующих водных растворов: или водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 8 до 14 г/л и KF - от 36 до 48 г/л, или водного раствора с содержанием 30 - 50 г/л KF·2H2O и 2 - 5 г/л СrO3; используют лопатку турбомашины, выполненную из никелевого сплава, а в качестве электролитов для пропитки упомянутой ленты используют один из следующих водных растворов: водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр, или водный раствор сульфата аммония с концентрацией 0,8…3,4 или водный раствор, содержащий серную и орто-фосфорную кислоты, блок-сополимер окисей этилена и пропилена и натриевую соль сульфированного бутилолеата при следующем соотношении компонентов, мас. %:a turbomachine blade made of a titanium alloy is used, and one of the following aqueous solutions is used as electrolytes for impregnating said tape: or an aqueous solution of an NH mixture4F and KF with NH content4F - from 8 to 14 g / l and KF - from 36 to 48 g / l, or an aqueous solution containing 30 - 50 g / l KF 2H2O and 2 - 5 g / l CrO3; a turbomachine blade made of a nickel alloy is used, and one of the following aqueous solutions is used as electrolytes for impregnating said tape: an aqueous solution of an ammonium fluoride salt with a concentration of 6-9.0 g / liter, or an aqueous solution of ammonium sulfate with a concentration of 0.8 ... 3,4 or an aqueous solution containing sulfuric and orthophosphoric acids, a block copolymer of ethylene and propylene oxides and the sodium salt of sulfonated butyl oleate in the following ratio of components, wt. %:
Технический результат достигается за счет того, что установка сухого электрополирования лопаток турбомашины, в отличие от прототипа содержит камеру, внутри которой расположено, по крайней мере одно устройство для полирования, содержащее держатель обрабатываемой лопатки с прижимным устройством, вибратором и внешним охватывающим электродом, эквидистантным по форме охватываемому перу обрабатываемой лопатки, выполненным с возможностью размещения в его полости обрабатываемого пера лопатки с образованием между поверхностью упомянутого пера и охватывающим электродом зазора, предотвращающего контакт между лопаткой и упомянутым электродом, упомянутым зазором, достаточным для продевания и перемещения в упомянутом зазоре ленты из ионитов с одновременным обеспечением контакта с поверхностью обрабатываемого пера лопатки и охватывающим электродом, упомянутой ленты, снабженной по боковым краям гибкими направляющими полосами, продетыми в направляющие полости электрода, обеспечивающими натяжение упомянутой ленты в направлении продольной оси лопатки, ее плавный отвод от верхнего торца лопатки и области перехода от пера к основанию лопатки, механизм подачи и перемещения упомянутой ленты в упомянутом зазоре, в виде двух бобин с упомянутой лентой, выполненных с возможностью их вращения и погружения в емкости для регенерации упомянутой ленты, упомянутые емкости для регенерации ленты, снабженные электродами, подключенными к электрическим источникам регенерации, источники электропитания для электрополирования лопатки и токоподводы, выполненные с возможностью подачи на упомянутый охватывающий электрод и упомянутую обрабатываемую лопатку противоположного по знаку электрического потенциала.The technical result is achieved due to the fact that the installation for dry electropolishing of turbomachine blades, in contrast to the prototype, contains a chamber, inside of which there is at least one polishing device containing a holder of the processed blade with a clamping device, a vibrator and an external covering electrode, equidistant in shape the male blade of the blade being processed, made with the possibility of placing a blade of the blade in its cavity of the blade to be processed with the formation of a gap between the surface of said blade and the female electrode, preventing contact between the blade and said electrode, said clearance sufficient for threading and moving in the said gap of a tape of ion exchangers with simultaneous providing contact with the surface of the blade blade being processed and the covering electrode of the said tape, provided along the lateral edges with flexible guide strips threaded into the guide cavities of the electrode, providing the tension of the mentioned of the rolled tape in the direction of the longitudinal axis of the blade, its smooth withdrawal from the upper end of the blade and the area of transition from the feather to the base of the blade, the mechanism for feeding and moving the said tape in the said gap, in the form of two bobbins with the said tape, made with the possibility of their rotation and immersion in containers for regenerating said tape, said containers for regenerating a tape, equipped with electrodes connected to electrical sources of regeneration, power supplies for electropolishing the blade and current leads configured to supply said female electrode and said blade with an opposite electric potential.
Кроме того возможны следующие дополнительные признаки установки: держатель обрабатываемой лопатки в составе сектора с лопатками выполнен в виде пакета с упомянутыми охватывающими электродами, снабжен направляющей для заправки сектора с обрабатываемыми лопатками в упомянутый пакет, а пространство между упомянутыми электродами заполнено эластичным материалом, обеспечивающим при установке лопаток в упомянутый пакет изменение его конфигурации согласно сечениям и расположениям лопаток в составе сектора при установке лопаток в упомянутый пакет.In addition, the following additional installation features are possible: the holder of the processed blade as part of the sector with blades is made in the form of a package with the mentioned female electrodes, is equipped with a guide for filling the sector with the processed blades into the said package, and the space between the said electrodes is filled with elastic material, which provides when installing the blades into the said package, changing its configuration according to the sections and positions of the blades in the sector when the blades are installed in the said package.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема обработки пера лопатки. На фиг. 2 изображена схема одновременной обработки нескольких лопаток или лопаток в составе сектора (фиг. 2 а - сечение пакета с охватывающими электродами и обрабатываемыми лопатками, фиг. 2 b - 3D изображение пакета с охватывающими электродами с заправленной лентой). На фиг. 3 представлены основные элементы устройства для полирования лопаток. На фиг 4 - внешний вид устройства для полирования с лентой и емкостью для регенерации. На фиг. 5 показано внутреннее устройство установки с серией устройств для полирования секторов с лопатками. На фигуре 6 - изображена лента с гибкими боковыми направляющими и направляющими внутреннего электрода (3D изображения: фиг. 6 а - лента с гибкими боковыми направляющими, фиг. 6 b - внутренний электрод с пазами направляющих, фиг. 6 с - внутренний электрод с заправленной лопаткой и лентой в области верхнего торца лопатки, фиг. 6 d - внутренний электрод с заправленной лопаткой и лентой в области перехода от пера лопатки к основанию). На фиг. 7 показана направляющая для заправки сектора с обрабатываемыми лопатками в пакет (3D изображения: фиг. 7 а - охватывающий электрод в направляющей до заправки лопаток, фиг. 7 b - охватывающий электрод в процессе заправки лопаток). Фигуры с 1 по 7 содержат: 1 - перо лопатки (лопатка), 2 - охватывающий электрод, 3 - лента из волокон ионитов, 4 - зазор между пером лопатки и охватывающим электродом, 5 - разделительная перегородка, 6 - пакет с охватывающими электродами, 7 - сектор с лопатками, 8 - держатель лопатки с прижимным устройством, 9 - бобина с лентой, 10 - механизм подачи и перемещения ленты, 11 - емкость для регенерации, 12 - скоба вибратора, 13 - вибратор, 14 - камера установки, 15 - направляющие полосы ленты, 16 - направляющие полости электрода, 17 - полость охватывающего электрода, 18 - верхний торец пера, 19 - переход от пера лопатки к ее основанию, 20 - основание лопатки, 21 - направляющая заправки сектора, 22 - пространство между электродами.The essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a schematic diagram of the blade airfoil processing. FIG. 2 shows a diagram of the simultaneous processing of several blades or blades as part of a sector (Fig. 2 a is a cross-section of a package with female electrodes and blades to be processed; Fig. 2 b is a 3D image of a package with female electrodes with a tucked tape). FIG. 3 shows the main elements of the device for polishing the blades. Fig. 4 is an external view of a polishing device with a belt and a container for regeneration. FIG. 5 shows the internal structure of a plant with a series of devices for polishing sectors with blades. Figure 6 - shows a tape with flexible side guides and guides of the inner electrode (3D images: Fig. 6 a - a tape with flexible side guides, Fig. 6 b - an inner electrode with guide slots, Fig. 6 c - an inner electrode with a loaded blade and a tape in the area of the upper end of the blade, Fig. 6 d - an inner electrode with a filled blade and a tape in the area of transition from the blade airfoil to the base). FIG. 7 shows a guide for filling the sector with blades to be processed into a package (3D images: Fig. 7 a - a covering electrode in the guide before filling the blades, Fig. 7 b - a covering electrode in the process of filling the blades). Figures 1 to 7 contain: 1 - a blade blade (scapula), 2 - a covering electrode, 3 - a tape of ion exchanger fibers, 4 - a gap between a blade blade and a covering electrode, 5 - a partition wall, 6 - a package with covering electrodes, 7 - a sector with blades, 8 - a blade holder with a clamping device, 9 - a reel with a tape, 10 - a mechanism for feeding and moving a tape, 11 - a container for regeneration, 12 - a vibrator bracket, 13 - a vibrator, 14 - an installation chamber, 15 - guides strip strips, 16 - guide cavities of the electrode, 17 - cavity of the enclosing electrode, 18 - upper end of the feather, 19 - transition from the feather of the blade to its base, 20 - base of the blade, 21 - guide for filling the sector, 22 - the space between the electrodes.
(красными стрелками обозначено направление движения ленты, полыми лентами - перемещение пакета при заправке сектора с лопатками).(red arrows indicate the direction of movement of the belt, hollow belts indicate the movement of the package when filling the sector with blades).
Заявляемый способ сухого электрополирования пера лопатки турбомашины, в частности поверхности пера лопатки в процессе его изготовления или восстановительного ремонта и работа установки осуществляется следующим образом.The inventive method of dry electropolishing of the blade of a turbomachine, in particular the surface of the blade of the blade in the process of its manufacture or refurbishment, and the operation of the installation is carried out as follows.
На держателе закрепляют лопатку 1 в держателе с прижимным устройством 8 (фиг.1 и фиг.2) и размещают ее в полость 17 охватывающего электрода 2 таким образом, чтобы электрод 2 и обрабатываемая лопатка (перо лопатки) 1 не касались друг друга. При этом, между электродом 2 и пером лопатки 1 оставляют зазор 4, обеспечивающий свободное перемещение в нем ленты 3, выполненной из волокон ионитов при обеспечении ее одновременного контакта с внешним электродом 2 и лопаткой 1. Заправляют ленту 3 в зазор 4 между деталью 1 и внешним электродом 2, обеспечивая постоянное перемещение ленты 3 в зазоре 4 (например, ее перемоткой с одной бобины 9 на другую) (фиг. 3, фиг.4, фиг. 5). Лопатку 1 с охватывающим электродом 2 помещают в устройство для полирования. Используют охватывающий электрод 2 эквидистантный по форме обрабатываемому перу лопатки 1, а перемещение ленты 3 осуществляют огибая ее вдоль профиля поперечного сечения пера лопатки 1, подавая ленту в зазор 4 с одной из сторон выходной кромки пера лопатки 1 с огибанием его входной кромки и выходом из зазора 4 с другой стороны выходной кромки пера лопатки 1.On the holder, the
При обработке нескольких лопаток 1 одновременно или обработке лопаток в составе сектора 7 лопатки размещают в пакет с охватывающими электродами 6 и заряженной лентой 3 и закрепляют держателем с прижимным устройством 8 (фиг. 2 и фиг 3) . При этом, в ленте 3 поддерживается требуемый уровень содержания электролита за счет опускания бобины 9 в емкость для регенерации 11. Для интенсификации процесса ленту 3 можно дополнительно приводить в вибрационное движение. Для надежного закрепления ленты 3 в охватывающем электроде 2 на ленте предусмотрены гибкие направляющие полосы 15, заправляемые в направляющие полости электрода 16 (фиг. 6). Кроме того, направляющие полосы 15, перемещаясь в направляющих электрода 16 плавно отводят ленту 3 от верхнего торца 18 пера лопатки 1 и в области перехода от пера к основанию 19 , что позволяет избежать чрезмерного уноса материала с верхнего торца 18 пера лопатки 1 и обеспечить плавный переход в области перехода от пера лопатки к основанию 19. В процессе полирования на обрабатываемую лопатку 1 и охватывающий электрод 2 подают электрический потенциал и включают вибратор 13 и привод механизма 10 подачи и перемещения ленты 3. Лента 3, перемещаясь в зазоре 4 между пером лопатки 1 и электродом 2 и производит полирование поверхности пера лопатки 1 за счет ионного уноса материала с микровыступов пера лопатки 1 . Полирование производят до получения заданной шероховатости поверхности пера лопатки 1 и радиусов закругления его входной и выходной кромок. Перемещение ленты 3 может осуществляться по различным вариантам: только в одном направлении, возвратно-поступательно с преимущественным суммарным перемещением в выбранном направлении, по замкнутому циклу с использованием петли Мебиуса. Камера установки 14 служит для защиты от внешних факторов и герметизации среды, в которой происходит полирование лопаток, а также кремпления устройств и механизмов, обеспечивающих процесс электрополирования.When processing
Вибрационное движение лопатки 1 относительно охватывающего электрода 2 осуществляют при возвратно-поступательном движении лопатки 1 , вдоль ее продольной оси с частотой от 30 до 200 Гц, амплитудой от 0,1 до 2 мм, толщину ленты 3 для обеспечения надежного контакта с поверхностями пера лопатки 1 и охватывающего электрода 2 берут на 10…30% большей величины зазора 4.The vibration movement of the
После окончания обработки готовую лопатку 1 вынимают и складывают в тару для хранения. При этом, в зависимости от конфигурации пера лопатки 1 можно использовать различные варианты внешнего охватывающего электрода 2 (в виде сплошной изогнутой пластины, пластины с перфорациями, сетки и т.п.) и величины зазора 4.After finishing the processing, the
Электрополирование пера лопатки 1 (фиг.1) проводят посредством протекания электрохимических процессов (ионного уноса материала детали 1) между деталью 1 и внешним электродом 2 через ленту 3, выполненную из волокон ионитов (анионитов), пропитанных раствором электролита, обеспечивающего электропроводность ленты 3 и ионный унос металла с поверхности детали 1 с удалением с нее микровыступов. Electropolishing of the blade of the blade 1 (figure 1) is carried out by means of electrochemical processes (ionic entrainment of the material of part 1) between
Устанавливают внешний охватывающий электрод 2 вокруг пера лопатки 1, обеспечивают контакт всей полируемой поверхности пера лопатки 1 с лентой 3 и ленты 3 с электродом 2, приводят ленту 3 в движение, перемещая ее при вибрации через зазор 4, обеспечивая отсекание ленты 3 разделительной перегородкой 5, подают на пера лопатки 1 и охватывающий электрод 2 электрический потенциал, обеспечивающий ионный унос металла при протекании электрического тока через ленту 3 с поверхности обрабатываемого пера лопатки 1 и его полирование до получения заданной шероховатости полируемой поверхности. При обработки лопатку дополнительно приводят в возвратно-поступательное движение относительно ее продольной оси, без касания с охватывающим электродом 2.An
В качестве анионитов для ленты 3 используют ионообменные смолы полученные на основе сополимеризации либо полистирола, либо полиакрилата и дивинилбензола. Размеры поперечного сечения волокон выбирают из диапазона от 0,05 до 0,6 мм при их длине от 4 мм до 45 мм.As anion exchangers for
Электрополирование лентой 3 проводят либо подавая на пера лопатки 1 положительный, а на внешний электрод 2 отрицательный электрический потенциал, величиной от 12 до 35 В, либо в импульном режиме со сменой полярности, при диапазоне частот импульсов от 20 до 100 Гц, периода импульсов от 50 мкс до 10 мкс, при амплитуде тока положительной полярности во время импульса +50 А и их длительности 0,4 до 0,8 мкс, при амплитуде тока отрицательной полярности во время импульса - 20 А, и их длительности 0,2 до 0,4 мкс, при прямоугольной форме выходных импульсов тока и длительности пауз между импульсами от 49,6 мкс до 9,2 мкс.Electropolishing with
При полировании лопатки турбомашины, выполненной из легированной стали, в качестве электролитов для пропитки ленты 3 из анионитов используют один из следующих водных растворов: или NH4F, концентрацией от 6 до 24 г/л, или NаF, концентрацией от 4 до 18 г/л, или KF концентрацией от 35 до 55 г/л, или смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л, или смеси NаF и KF при содержании NаF - от 3 до 14 г/л и KF - от 35 до 60 г/л, или смеси NH4F и NaF при содержании NH4F - от 4 до 12 г/л и KF - от 35 до 55 г/л, или смеси NH4F , NаF и KF при содержании NH4F - от 3 до 9 г/л и KF - от 20 до 30 г/л, и NaF - от 10 до 25 г/л, или смеси NH4F и НF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и НF - от 3 до 5 г/л, или от 8 до 14% водном растворе NaNO3 , или в электролитах составов, мас.%: (NH4)2SO4 - 5; Трилон Б - 0,8, или содержащий серную и орто-фосфорную кислоты, блок-сополимер окисей этилена и пропилена и натриевую соль сульфированного бутилолеата при следующем соотношении компонентов, мас.%:When polishing a blades of a turbomachine made of alloy steel, one of the following aqueous solutions is used as electrolytes for impregnating the tape 3 from anion exchangers: or NH4F, concentration from 6 to 24 g / l, or NaF, concentration from 4 to 18 g / l, or KF, concentration from 35 to 55 g / l, or NH mixture4F and KF with NH content4F - from 5 to 15 g / l and KF - from 30 to 50 g / l, or mixtures of NaF and KF with NaF content - from 3 to 14 g / l and KF - from 35 to 60 g / l, or NH mixture4F and NaF with NH content4F - from 4 to 12 g / l and KF - from 35 to 55 g / l, or NH mixtures4F, NaF and KF with NH content4F - from 3 to 9 g / l and KF - from 20 to 30 g / l, and NaF - from 10 to 25 g / l, or NH mixtures4F and НF with NH content4F - from 5 to 15 g / l and НF - from 3 to 5 g / l, or from 8 to 14% aqueous solution of NaNO3,or in electrolytes with compositions, wt%: (NH4)2SO4 - 5; Trilon B - 0.8, or containing sulfuric and orthophosphoric acids, block copolymer of ethylene and propylene oxides and sodium salt of sulfonated butyl oleate in the following ratio of components, wt%:
При полировании лопатки турбомашины выполненной из титанового сплава, в качестве электролитов для пропитки ленты 3 из анионитов используют один из следующих водных растворов: или водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 8 до 14 г/л и KF - от 36 до 48 г/л, или водного раствора с содержанием 30 - 50 г/л KF·2H2O и 2 - 5 г/л СrO3.When polishing a blade of a turbomachine made of a titanium alloy, one of the following aqueous solutions is used as electrolytes for impregnating
При полировании лопатки турбомашины выполненной из никелевого сплава, в качестве электролитов для пропитки ленты 3 из анионитов используют один из следующих водных растворов: водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр, или водный раствор сульфата аммония с концентрацией 0,8…3,4 или водный раствор, содержащий серную и орто-фосфорную кислоты, блок-сополимер окисей этилена и пропилена и натриевую соль сульфированного бутилолеата при следующем соотношении компонентов, мас. %:When polishing a turbomachine blade made of a nickel alloy, one of the following aqueous solutions is used as electrolytes for impregnating the
Процесс полирования осуществляют до получения заданной величины шероховатости поверхности пера лопатки 1.The polishing process is carried out until a given value of the surface roughness of the
Полирование лопаток или сектора с лопатками производят в установке для сухого электрополирования (фиг. 5), которая содержит камеру 14 , внутри которой расположено, по крайней мере одно устройство для полирования содержащее (фиг. 5 и фиг. 4) держатель обрабатываемой лопатки с прижимным устройством 8, вибратор 13 со скобой 12 и внешний охватывающий электрод 2, эквидистантный по форме охватываемому перу 1 обрабатываемой лопатки, выполненный с возможностью размещения в его полости 17 обрабатываемого пера 1 лопатки с образованием между поверхностью пера 1 и охватывающего электрода 2 зазора 4. Зазор 4, необходим для предотвращения контакта между пером 1 лопатки и охватывающим электродом 2. Величина зазора 4 должна быть достаточной для продевания и перемещения в нем ленты 3 из ионитов с одновременным обеспечением контакта с поверхностью обрабатываемого пера 1 лопатки и охватывающим электродом 2. Лента 3 снабжена по боковым краям гибкими направляющими полосами 15 (фиг. 6), продетыми в направляющие полости электрода 16 . Направляющие полосы 15 и направляющие полости 16 обеспечивают натяжение ленты 3 в направлении продольной оси пера 1 лопатки, а также плавный отвод ленты 3 от верхнего торца пера 1 лопатки и области перехода от пера 1 к основанию лопатки. Механизм подачи и перемещения ленты 10 в зазоре 4 включает по две бобины с лентой 9 , выполненные с возможностью их вращения и погружения в емкости для регенерации 11 ленты 3. Емкости для регенерации 11 ленты 3 снабжены электродами, подключенными к электрическим источникам регенерации (не показано). Установка также снабжена источниками электропитания для электрополирования лопатки и токоподводами, выполненными с возможностью подачи противоположного по знаку электрического потенциала на охватывающий электрод 2 и обрабатываемую лопатку 1.Polishing of the blades or sector with blades is carried out in an installation for dry electropolishing (Fig. 5), which contains a
При полировании пера 1 лопатки (фиг. 7) в составе сектора 7 с лопатками используется пакет 6 с охватывающими электродами 2. При этом используется направляющая 21 для заправки сектора 7 с обрабатываемыми лопатками в пакет 6. Для заправки сектора с отрицательной или положительной кривизной основания пространство между охватывающими электродами 2 заполнено эластичным материалом. Эластичный материал обеспечивает при установке лопаток в пакет 6 изменение конфигурации пакета 6 согласно сечениям и расположениям лопаток в составе сектора 7 при установке перьев 1 лопаток в пакет 6.When polishing the
Движение ленты 3 через зазор 4 и ее вибрация позволяют обеспечить равномерную обработку всей поверхность пера лопатки 1 и тем самым повышают качество и однородность свойств ее поверхности, а кроме того, при обработке деталей типа пера лопатки, обеспечить финишную размерную обработку входной и выходной кромок лопатки. Принудительное перемещение ленты 3 через зазор 4 позволяет осуществлять равномерный контакт, а следовательно и обработку поверхности детали 1, в то время как, использование гранул, как это осуществляется в техническом [WO2017186992] , приводит к образованию точечных дефектов, вызванных прилипанием гранул к обрабатываемой поверхности пера лопатки 1. А по сравнению со способом-прототипом [Патент РФ № 2734206] предлагаемый способ и установка позволяют повысить качество и надежностью обработки, в частности за счет сохранения геометрии кромок верхнего торца пера лопатки, плавных переходов и однородного воздействия на обрабатываемую поверхность ленты 3, снабженную устройством для ее натяжения в направлении продольной оси лопатки.The movement of the
При осуществлении способа происходят следующие процессы. При движении ленты 3 в зазоре 4 происходят ее одновременный контакт с обрабатываемой поверхностью детали 1 и охватывающим электродом 2, создавая равномерные условия протекания при полировании детали 1 электрохимических процессов. При этом электрохимические процессы (ионный унос материала с обрабатываемой поверхности) между лопаткой 1 (анодом) и охватывающим электродом 2 (катодом), через ленту 3 происходят за счет контакта волокон-анионитов ленты 3 с находящимся под отрицательным потенциалом охватывающим электродом 2 (катодом). При столкновениях ленты 3 с микровыступами на обрабатываемой поверхности пера лопатки 1 происходит ионный унос массы с микровыступов, в результате чего происходит выравнивание поверхности, уменьшается ее шероховатость и происходит полирование поверхности.When implementing the method, the following processes take place. When the
Были проведены также следующие исследования по полированию деталей (лопаток турбомашин) из легированых сталей, никелевых и титановых сплавов. Неудовлетворительным результатом (Н.Р.) считался результат, при котором на полируемой поверхности не наблюдался эффект полирования, происходило недопустимое изменение геометрии пера лопатки. При отсутствии дефектов на поверхности детали результат признавался удовлетворительным (У.Р.)The following studies were also carried out on polishing parts (blades of turbomachines) made of alloy steels, nickel and titanium alloys. An unsatisfactory result (N.R.) was considered a result in which no polishing effect was observed on the polished surface, an unacceptable change in the blade airfoil geometry occurred. In the absence of defects on the surface of the part, the result was recognized as satisfactory (U.R.)
Во всех случаях, следующие режимы обработки деталей оказались универсальными.In all cases, the following modes of processing parts turned out to be universal.
Лента, выполненная из волокон анионитов размерамиTape made of anionite fibers with dimensions
- поперечного сечения волокон (0,03 мм (Н.Р.), 0,05 мм (У.Р.), 0,1 мм (У.Р.), 0,2 мм (У.Р.), 0,4 мм (У.Р.), 0,6 мм (У.Р.), 0,8 мм (Н.Р.));- fiber cross-section (0.03 mm (N.R.), 0.05 mm (U.R.), 0.1 mm (U.R.), 0.2 mm (U.R.), 0 , 4 mm (U.R.), 0.6 mm (U.R.), 0.8 mm (N.R.));
- длина волокон от 4 мм до 45 мм (3 мм (Н.Р.), 5 мм (У.Р.), 10 мм (У.Р.), 25 мм (У.Р.), 45 мм (У.Р.), 60 мм (Н.Р.).- fiber length from 4 mm to 45 mm (3 mm (N.R.), 5 mm (U.R.), 10 mm (U.R.), 25 mm (U.R.), 45 mm (U.R.) .P.), 60 mm (N.R.).
Применяемые аниониты - ионообменные смолы полученные на основе сополимеризации либо полистирола, либо полиакрилата и дивинилбензола. Марки использованных в предлагаемом изобретении анионитов на основе синтетических смол: Анионит 17-8ЧС , Анионит Purolite A520E, Lewatit S 6328 A (на основе сополимера стирол-дивинилбензола), «Lewatit М500», «Lewatit MonoPlus MК 51», «Lewatit MonoPlus MP 68 », Purolite C150E, Purolite A-860 (макропористая сильноосновная анионообменная смола основанная на акрилатах), анионит сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола. Перечисленные аниониты пропитанные вышеприведенными составами электролитов, показали положительный результат при полировании лопаток из легированных сталей.The anionites used are ion-exchange resins obtained on the basis of copolymerization of either polystyrene or polyacrylate and divinylbenzene. Grades used in the proposed invention of anion exchangers based on synthetic resins: Anionite 17-8ChS, Anionite Purolite A520E, Lewatit S 6328 A (based on styrene-divinylbenzene copolymer), Lewatit M500, Lewatit MonoPlus MK 51, Lewatit MP 68 ”, Purolite C150E, Purolite A-860 (macroporous strong base anion exchange resin based on acrylates), sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer anionite. The listed anion exchangers impregnated with the above electrolyte compositions showed a positive result when polishing alloy steel blades.
При обработке использовались вибрационное движение детали с частотой от 30 ... 200 Гц: 20 Гц (Н.Р.), 30 Гц (У.Р.), 100Гц (У.Р.), 150 Гц (У.Р.), 200 Гц (У.Р.), 250 Гц (Н.Р.) и амплитудой 0,1 до 2,0 мм (0,05 мм - Н.Р., 0,1 мм - У.Р., 0,5 мм - У.Р., 2,0 мм - У.Р., 3,0 мм - Н.Р.During processing, the vibration movement of the part with a frequency of 30 ... 200 Hz was used: 20 Hz (N.R.), 30 Hz (U.R.), 100Hz (U.R.), 150 Hz (U.R.) , 200 Hz (U.R.), 250 Hz (N.R.) and an amplitude of 0.1 to 2.0 mm (0.05 mm - N.R., 0.1 mm - U.R., 0 , 5 mm - U.R., 2.0 mm - U.R., 3.0 mm - N.R.
При импульном режиме со сменой полярности:In pulse mode with polarity reversal:
- диапазон частот импульсов от 20 до 100 Гц: 15Гц (Н.Р.), 20Гц (У.Р.), 40Гц (У.Р.), 60Гц (У.Р.), 80Гц (У.Р.), 100Гц (У.Р.), 120Гц (Н.Р.)- pulse frequency range from 20 to 100 Hz: 15Hz (N.R.), 20Hz (U.R.), 40Hz (U.R.), 60Hz (U.R.), 80Hz (U.R.), 100Hz (U.R.), 120Hz (N.O.)
- период импульсов от 50 мкс до 10 мкс,: 60 мкс (Н.Р.), 50 мкс (У.Р.), 40 мкс (У.Р.), 30 мкс (У.Р.), 20 мкс (У.Р.), 10 мкс (У.Р.), 5 мкс (Н.Р.);- pulse period from 50 μs to 10 μs: 60 μs (N.R.), 50 μs (U.R.), 40 μs (U.R.), 30 μs (U.R.), 20 μs ( U.R.), 10 μs (U.R.), 5 μs (N.R.);
- амплитуда тока положительной полярности во время импульса +50 А и их длительности 0,4 мкс до 0,8 мкс : 0,2 мкс (Н.Р.), 0,4 мкс (У.Р.), 0,6 мкс (У.Р.), 0,8 мкс (У.Р.), 10,0 мкс (Н.Р.);- amplitude of the current of positive polarity during a pulse of +50 A and their duration of 0.4 μs to 0.8 μs: 0.2 μs (N.R.), 0.4 μs (U.R.), 0.6 μs (U.R.), 0.8 μs (W.R.), 10.0 μs (N.R.);
- при амплитуде тока отрицательной полярности во время импульса - 20 А, и их длительности 0,2 мкс до 0,4 мкс, 0,1 мкс (Н.Р.), 0,2 мкс (У.Р.), 0,3 мкс (У.Р.), 0,4 мкс (У.Р.), 0,5 мкс (Н.Р.);- when the amplitude of the current of negative polarity during the pulse is 20 A, and their duration is 0.2 μs to 0.4 μs, 0.1 μs (N.R.), 0.2 μs (U.R.), 0, 3 μs (W.R.), 0.4 μs (W.R.), 0.5 μs (N.R.);
- при прямоугольной форме выходных импульсов тока(У.Р.),- with a rectangular shape of output current pulses (U.R.),
- и длительности пауз между импульсами от 49,6 мкс до 9,2 мкс - (У.Р.) выход за пределы диапазона - (Н.Р.).- and the duration of pauses between pulses from 49.6 μs to 9.2 μs - (U.R.) out of range - (N.R.).
При режиме без смены полярности: электрополирование проводили подавая на деталь положительный, а на ленту (внешний электрод) отрицательный электрический потенциал от 12 до 35 В: 8 В (Н.Р.), 12 В (У.Р.), 20 В (У.Р.), 30 В (У.Р.), 35 В (У.Р.), 45 В (Н.Р.),In the mode without polarity change: electropolishing was carried out by applying a positive electric potential to the part and a negative electric potential from 12 to 35 V to the tape (external electrode): 8 V (N.R.), 12 V (U.R.), 20 V ( U.R.), 30 V (U.R.), 35 V (U.R.), 45 V (N.R.),
Первая группа: детали из легированных сталей.First group: alloy steel parts.
Обработке подвергались детали (образцы и лопатки) из легированных сталей ЭП718-ИД, ВЖ105-ИД, ЭП718-ПД, ВЖ105-ПД.Parts (samples and blades) made of EP718-ID, VZh105-ID, EP718-PD, VZh105-PD alloy steels were processed.
Условия обработки по предлагаемому способу.Processing conditions for the proposed method.
Применяемые электролиты для пропитки ленты, выполненной из анионитов:Applied electrolytes for impregnating a tape made of anion exchangers:
1) NH4F, концентрацией от 6 до 24 г/л (выход за пределы концентраций NH4F от 6 до 24 г/л дает отрицательный результат);1) NH 4 F, concentration from 6 to 24 g / l (going beyond the concentration range of NH 4 F from 6 to 24 g / l gives a negative result);
2) NаF, концентрацией от 4 до 18 г/л, (выход за пределы концентраций от 4 до 18 г/л, дает отрицательный результат);2) NaF, concentration from 4 to 18 g / l, (going beyond the concentration range from 4 to 18 g / l, gives a negative result);
3) KF концентрацией от 35 до 55 г/л, (выход за пределы концентраций от 35 до 55 г/л, дает отрицательный результат);3) KF concentration from 35 to 55 g / l, (going beyond the concentration range from 35 to 55 g / l, gives a negative result);
4) смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л (выход за пределы концентраций NH4F - от 5 до 15 г/л, дает отрицательный результат) и KF - от 30 до 50 г/л (выход за пределы концентраций KF - от 30 до 50 г/л, дает отрицательный результат),4) NH mixtures4F and KF with NH content4F - from 5 to 15 g / l (going beyond the concentration of NH4F - from 5 to 15 g / l, gives a negative result) and KF - from 30 to 50 g / l (going beyond the concentration of KF - from 30 to 50 g / l, gives a negative result),
5) смеси NаF и KF при содержании NаF - от 3 до 14 г/л (выход за пределы концентраций NаF - от 3 до 14 г/л, дает отрицательный результат), и KF - от 35 до 60 г/л (выход за пределы концентраций KF - от 35 до 60 г/л, дает отрицательный результат),5) mixtures of NaF and KF with NaF content - from 3 to 14 g / l (going beyond the concentration of NaF - from 3 to 14 g / l, gives a negative result), and KF - from 35 to 60 g / l (going beyond the concentration of KF - from 35 to 60 g / l, gives a negative result),
6) смеси NH4F и NaF при содержании NH4F - от 4 до 12 г/л (выход за пределы концентраций NH4F - от 4 до 12 г/л, дает отрицательный результат) и KF - от 35 до 55 г/л (выход за пределы концентраций KF - от 35 до 55 г/л, дает отрицательный результат),6) NH mixtures4F and NaF with NH content4F - from 4 to 12 g / l (going beyond the concentration of NH4F - from 4 to 12 g / l, gives a negative result) and KF - from 35 to 55 g / l (going beyond the concentration of KF - from 35 to 55 g / l, gives a negative result),
7) смеси NH4F , NаF и KF при содержании NH4F - от 3 до 9 г/л (выход за пределы концентраций NH4F - от 3 до 9 г/л, дает отрицательный результат), и KF - от 20 до 30 г/л, (выход за пределы концентраций KF - от 20 до 30 г/л, дает отрицательный результат), и NaF - от 10 до 25 г/л (выход за пределы концентраций NaF - от 10 до 25 г/л, дает отрицательный результат),7) NH mixtures4F, NaF and KF with NH content4F - from 3 to 9 g / l (going beyond the concentration of NH4F - from 3 to 9 g / l, gives a negative result), and KF - from 20 to 30 g / l, (going beyond the concentration of KF - from 20 to 30 g / l, gives a negative result), and NaF - from 10 to 25 g / l (going beyond the concentration of NaF - from 10 to 25 g / l, gives a negative result),
8) смеси NH4F и НF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л (выход за пределы концентраций NH4F - от 5 до 15 г/л, дает отрицательный результат), и НF - от 3 до 5 г/л (выход за пределы концентраций НF от 3 до 5 г/л, дает отрицательный результат),8) NH mixtures4F and НF with NH content4F - from 5 to 15 g / l (going beyond the concentration of NH4F - from 5 to 15 g / l, gives a negative result), and HF - from 3 to 5 g / l (going beyond the concentration of HF from 3 to 5 g / l, gives a negative result),
9) от 8 до 14% водном растворе NaNO3 (выход за пределы концентраций NaNO3 от 8 до 14% , дает отрицательный результат).9) from 8 to 14% aqueous solution of NaNO 3 (going beyond the concentration of NaNO 3 from 8 to 14%, gives a negative result).
Вторая группа: детали (образцы и лопатки) из титановых сплавов марок ВТ9, ВТ-1, ВТ3-1, ВТ8. Лопатки обрабатывали лентой из волокон анионитов, пропитанных электролитом состава водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 8 до 14 г/л и KF - от 36 до 48 г/л и проводили полирование при плотности тока 1,2 до 1,8 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.The second group: parts (samples and blades) made of titanium alloys of grades VT9, VT-1, VT3-1, VT8. The blades were treated with a ribbon of anionite fibers impregnated with an electrolyte of the composition an aqueous solution of a mixture of NH4F and KF with NH content4F - from 8 to 14 g / l and KF - from 36 to 48 g / l and polished at a current density of 1.2 to 1.8 A / cm2 until the minimum possible surface roughness is reached.
Условия обработки по предлагаемому способу.Processing conditions for the proposed method.
Состав электролита: водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F (6 г/л - Н.Р., 8 г/л - У.Р., 10 г/л - У.Р., 12 г/л - У.Р., 14 г/л - У.Р., более14 г/л- Н.Р.) и KF ( 32 г/л - Н.Р., 36 г/л - У.Р., 42 г/л - У.Р., 45 г/л - У.Р., 48 г/л - У.Р., 52 г/л - Н.Р.)Electrolyte composition: aqueous solution of NH mixture4F and KF with NH content4F (6 g / L - N.R., 8 g / L - U.R., 10 g / L - U.R., 12 g / L - U.R., 14 g / L - U.R. - U.R., 48 g / l - U.R., 52 g / l - N.R.)
Третья группа: детали (образцы и лопатки) из никелевых сплавов марок ЖС6У, ЖС32. Лопатки обрабатывали лентой из волокон анионитов, пропитанными электролитом и проводили полирование при плотности тока 1,5 до 2,1 А/см2 до достижения минимально возможной шероховатости поверхности.The third group: parts (samples and blades) from nickel alloys of grades ZhS6U, ZhS32. The blades were treated with a tape of anion resin fibers impregnated with an electrolyte and polished at a current density of 1.5 to 2.1 A / cm 2 until the minimum possible surface roughness was achieved.
Условия обработки по предлагаемому способу.Processing conditions for the proposed method.
Лента, пропитанная электролитом состава: водный раствор соли фторида аммония концентрацией 6 - 9,0 г/литр (5,0 г/литр (Н.Р.), 6,0 г/литр (У.Р.), 7,0 г/литр (У.Р.), 8,0 г/литр (У.Р.), 10,0 г/литр (У.Р.), 12,0 г/литр (Н.Р.) ) и при плотности тока 1,5 до 2,1 А/см2 (1,3 А/см2 (Н.Р.), 1,5 А/см2 (У.Р.), 1,6 А/см2 (У.Р.), 1,9 А/см2 (У.Р.), 2,1 А/см2 (У.Р.), 2,3 А/см2 (Н.Р.)).Tape impregnated with electrolyte composition: an aqueous solution of ammonium fluoride salt with a concentration of 6 - 9.0 g / liter (5.0 g / liter (N.R.), 6.0 g / liter (U.R.), 7.0 g / liter (U.R.), 8.0 g / liter (U.R.), 10.0 g / liter (U.R.), 12.0 g / liter (N.R.)) and at a current density of 1.5 to 2.1 A / cm 2 (1.3 A / cm 2 (N.R.), 1.5 A / cm 2 (U.R.), 1.6 A / cm 2 (U.R.), 1.9 A / cm 2 (U.R.), 2.1 A / cm 2 (U.R.), 2.3 A / cm 2 (N.R.)).
По сравнению с известным способом полирования [Патент РФ № 2734206.] при обработке пера лопатки и перьев лопаток в составе сектора из легированных сталей, никелевых и титановых сплавов по предлагаемому способу образование дефектов в виде неполированных участков поверхности, неоднородноймикрогеометрии, недопустимое изменение геометрии пера лопатки практически не наблюдалось, в то время как при обработке по известному способу полирования [Патент РФ № 2734206.] происходило образование перечисленных дефектов. В среднем, при обработке по способу-прототипу [Патент РФ № 2734206.] наблюдалось около 98% случает возникновения дефекта в виде изменения геометрии пера лопатки.Compared with the known polishing method [RF Patent No. 2734206.] when processing the blade airfoil and blade blades as part of a sector of alloy steels, nickel and titanium alloys according to the proposed method, the formation of defects in the form of unpolished surface areas, inhomogeneous microgeometry, an unacceptable change in the geometry of the blade airfoil is practically was not observed, while during processing by the known polishing method [RF Patent No. 2734206.] the formation of the listed defects occurred. On average, when processing according to the prototype method [RF Patent No. 2734206.], about 98% of the occurrence of a defect in the form of a change in the geometry of the blade airfoil was observed.
Таким образом, предложенный способ сухого электрополирования пера лопатки турбомашины позволил достигнуть поставленного в изобретении технического результата - повышение качества и надежности обработки поверхности пера лопатки за счет повышения однородности обработки ее поверхности и обеспечения заданной геометрии пера лопатки.Thus, the proposed method for dry electropolishing of the blade of a turbomachine made it possible to achieve the technical result set in the invention - an increase in the quality and reliability of the surface of the blade of the blade by increasing the uniformity of processing of its surface and ensuring the given geometry of the blade of the blade.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021100031A RU2755908C1 (en) | 2021-01-09 | 2021-01-09 | Installation for electropolishing blades of turbomachine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021100031A RU2755908C1 (en) | 2021-01-09 | 2021-01-09 | Installation for electropolishing blades of turbomachine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755908C1 true RU2755908C1 (en) | 2021-09-22 |
Family
ID=77852126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021100031A RU2755908C1 (en) | 2021-01-09 | 2021-01-09 | Installation for electropolishing blades of turbomachine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755908C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114892256A (en) * | 2022-04-22 | 2022-08-12 | 合肥工业大学 | Electrolytic polishing device for blade |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017186992A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Drylyte, S.L. | Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method |
| RU2694941C1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-07-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Blisk blades electropolishing method and working container for its implementation |
| 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 |
| RU2724734C1 (en) * | 2020-03-05 | 2020-06-25 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method of electropolishing part |
-
2021
- 2021-01-09 RU RU2021100031A patent/RU2755908C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017186992A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Drylyte, S.L. | Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method |
| RU2694941C1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-07-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Blisk blades electropolishing method and working container for its implementation |
| 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 |
| RU2724734C1 (en) * | 2020-03-05 | 2020-06-25 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method of electropolishing part |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114892256A (en) * | 2022-04-22 | 2022-08-12 | 合肥工业大学 | Electrolytic polishing device for blade |
| CN114892256B (en) * | 2022-04-22 | 2024-04-09 | 合肥工业大学 | Electrolytic polishing device for blade |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2734206C1 (en) | Method of ion polishing part | |
| US5837120A (en) | Method and apparatus for electrochemical processing | |
| RU2755908C1 (en) | Installation for electropolishing blades of turbomachine | |
| CN104308670A (en) | Ultra-precision processing method based on non-Newtonian fluid shear thickening and electrolyzing combined effect | |
| RU2724734C1 (en) | Method of electropolishing part | |
| RU2734179C1 (en) | Method of polishing inner surface of part | |
| RU2694941C1 (en) | Blisk blades electropolishing method and working container for its implementation | |
| JP5941003B2 (en) | Aluminum substrate for tab lead and tab lead | |
| RU2700229C1 (en) | Blisk blades electropolishing method | |
| CN109807412B (en) | Tool electrode and electrolytic machining device | |
| US3691030A (en) | Process and apparatus for the continuous production of a lithographic surface | |
| RU2715396C1 (en) | Method for electric polishing of gte blade of alloyed steel and device for its implementation | |
| RU2731705C1 (en) | Method of electropolishing of metal part | |
| RU2752835C1 (en) | Method for dry electropolishing of turbomachine blade | |
| RU2697757C1 (en) | Method for dry local electropolishing blisk blades and working container for its implementation | |
| RU2710087C1 (en) | Method of processing perforated holes in hollow blades of turbomachine and installation for its implementation | |
| RU2769105C1 (en) | Method for dry electropolishing of a turbomachine blade | |
| RU2710086C1 (en) | Method of electrically polishing inner channel of metal part and device for its implementation | |
| US3399130A (en) | Apparatus for electrolytically sharpening the edges of a continuous strip | |
| RU2799180C1 (en) | Method for dry electropolishing of turbomachine blade and installation for its implementation | |
| JP3647875B2 (en) | A method of forming the cutting edge of a cutting tool insert to an intended radius by electrolytic polishing technology | |
| CN211760249U (en) | Controllable electrochemical auxiliary force rheological ultraprecise polishing device of three-electrode system | |
| RU2730306C1 (en) | Method of dry electrically polishing of part | |
| CN112077402A (en) | Electrolytic tool electrode and electrolytic finishing method for internal channel of workpiece by using same | |
| RU2715395C1 (en) | Blisk blades electropolishing method and device for its implementation |