RU2784942C1

RU2784942C1 - Method for electrolyte-plasma polishing of turbomachine blades

Info

Publication number: RU2784942C1
Application number: RU2022113539A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Смыслов; Дамир Рамилевич Таминдаров; Николай Владимирович Плотников; Аскар Джамилевич Мингажев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология"
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2022-12-01

Abstract

FIELD: metal products electrolytic-plasma polishing.

SUBSTANCE: invention relates to electrolytic-plasma polishing of metal products, mainly from titanium, nickel and iron-nickel alloys, and can be used in turbomachinery when processing blades to ensure the necessary physical, mechanical and operational characteristics of turbomachinery parts, and also as a preparatory operation before ion-implantation modification of the surface of the part and the application of protective ion-plasma coatings. The method includes immersing a blade in a bath with an electrolyte, forming a vapor-gas shell around the treated surface of the blade, and igniting a discharge between the blade and the electrolyte by applying an electric potential to the blade. At the same time, before the blade is immersed in the electrolyte, one metal rod is installed in front of the input and output edges of the blade along their entire length with a uniform gap between the rod and the input and output edges of the blade, a positive electric potential is applied to the blade and rods, and a negative electric potential is applied to the electrolyte, and polishing the blades lead during the formation of a vapor-gas shell common to the rods and blades.

EFFECT: invention ensures the necessary physical, mechanical and operational characteristics of turbomachinery parts.

5 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию металлических изделий, преимущественно из титановых, никелевых и железоникелевых сплавов, и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей, для обеспечения необходимых физико-механических и эксплуатационных свойств деталей турбомашин, а также в качестве подготовительной операции перед ионно-имплантационным модифицированием поверхности детали и нанесением защитных ионно-плазменных или гальванических покрытий.The invention relates to electrolytic-plasma polishing of metal products, mainly from titanium, nickel and iron-nickel alloys, and can be used in turbomachinery in the processing of working and guide vanes of steam turbines, blades of gas compressors and compressors of gas turbine engines, to provide the necessary physical, mechanical and operational properties of turbomachine parts, as well as a preparatory operation before ion-implantation modification of the surface of the part and the application of protective ion-plasma or galvanic coatings.

Рабочие лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) и газотурбинной установки (ГТУ), а также паровых турбин в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок.The rotor blades of the compressor of a gas turbine engine (GTE) and a gas turbine unit (GTU), as well as steam turbines, are subjected to significant dynamic and static loads during operation.

Поэтому поверхностные дефекты, образующиеся в процессе изготовления этих деталей и, в последствии приводящие к преждевременному их разрушению, недопустимы. В этой связи развитие способов получения высококачественных поверхностей деталей турбомашин является весьма актуальной задачей.Therefore, surface defects that form during the manufacture of these parts and subsequently lead to their premature destruction are unacceptable. In this regard, the development of methods for obtaining high-quality surfaces of turbomachine parts is a very urgent task.

Наиболее перспективными методами обработки лопаток турбомашин являются электрохимические методы полирования поверхностей [Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование: Теория и практика. Влияние на свойства металлов. Л., Машиностроение, 1987.], при этом наибольший интерес для рассматриваемой области представляют методы электролитно-плазменного полирования (ЭПП) деталей [например, Патент ГДР (DD) №238074 (A1), МПК C25F 3/16, опубл. 06.08.86., а также Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ №3].The most promising methods for processing turbomachine blades are electrochemical methods for polishing surfaces [Grilikhes S.Ya. Electrochemical and chemical polishing: Theory and practice. Influence on the properties of metals. L., Mashinostroenie, 1987.], while the methods of electrolytic-plasma polishing (EPP) of parts are of the greatest interest for this area [for example, GDR Patent (DD) No. 238074 (A1), IPC C25F 3/16, publ. 08/06/86., as well as Patent RB No. 1132, IPC C25F 3/16, 1996, BI No. 3].

Известен способ полирования металлических поверхностей, включающий анодную обработку в электролите [Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ №3], а также способ электрохимического полирования [Патент США №5028304, МПК B23H 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.91.]A known method of polishing metal surfaces, including anodic treatment in an electrolyte [Patent RB No. 1132, IPC C25F 3/16, 1996, BI No. 3], as well as a method of electrochemical polishing [US Patent No. 5028304, IPC B23H 3/08, C25F 3/ 16, C25F 5/00, publ. 02.07.91.]

Известные способы электрохимического полирования не позволяют производить качественное полирование поверхности лопаток турбомашин Known methods of electrochemical polishing do not allow high-quality polishing of the surface of turbomachine blades.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ электролитно-плазменного полирования лопаток турбомашин, включающий погружение детали в электролит, содержащий окислитель, фторсодержащее соединение и воду, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала [Патент РФ №2552203, МПК C25F 3/16. Способ полирования деталей из титановых сплавов. Бюл №16, 2015].The closest to the claimed technical solution is a method of electrolytic-plasma polishing of turbomachine blades, which includes immersing the part in an electrolyte containing an oxidizing agent, a fluorine-containing compound and water, forming a vapor-gas shell around the workpiece surface and igniting a discharge between the workpiece and the electrolyte by supplying an electric potential [RF Patent No. 2552203, IPC C25F 3/16. Method for polishing parts made of titanium alloys. Bulletin No. 16, 2015].

Однако известный способ [Патент РФ №2552203, МПК C25F 3/16] не позволяет произвести равномерное полирование на всех участках поверхности пера лопатки. В частности, унос материала лопатки с корыта и спинки с одной стороны и унос материала лопатки с входной и выходной кромок резко отличается в пользу кромок, что приводит к изменению размерных и геометрических характеристик обработанной лопатки.However, the known method [RF Patent No. 2552203, IPC C25F 3/16] does not allow for uniform polishing in all areas of the surface of the blade feather. In particular, the removal of blade material from the trough and back on one side and the removal of blade material from the leading and trailing edges differ sharply in favor of the edges, which leads to a change in the dimensional and geometric characteristics of the machined blade.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение равномерности уноса материала при полировании со всей поверхности пера лопатки.The task to be solved by the claimed invention is to ensure the uniformity of material removal during polishing from the entire surface of the blade airfoil.

Техническими результатом является повышение качества и равномерности обработки лопаток турбомашин. The technical result is to improve the quality and uniformity of the processing of turbomachine blades.

Технический результат достигается за счет того, что в способе электролитно-плазменного полирования лопаток турбомашин, включающий погружение лопатки в ванну с электролитом, формирование вокруг обрабатываемой поверхности упомянутой лопатки парогазовой оболочки и зажигание разряда между упомянутой лопаткой и электролитом путем подачи на упомянутой лопатку электрического потенциала, в отличие от прототипа, перед погружением лопатки в электролит перед входной и выходной кромками лопатки по всей их протяженности устанавливают по одному металлическому стержню с равномерным зазором между упомянутым стержнем и упомянутой входной и выходной кромками лопатки, подают на лопатку и стержни положительный, а на электролит отрицательный электрический потенциал, а полирование лопатки ведут при формировании общей для упомянутых стержней и упомянутой лопатки парогазовой оболочки.The technical result is achieved due to the fact that in the method of electrolytic-plasma polishing of turbomachine blades, which includes immersing the blade in a bath with electrolyte, forming a vapor-gas shell around the treated surface of said blade and igniting a discharge between said blade and electrolyte by applying an electric potential to said blade, in unlike the prototype, before immersing the blade in the electrolyte in front of the input and output edges of the blade along their entire length, one metal rod is installed with a uniform gap between the said rod and the mentioned input and output edges of the blade, positive is applied to the blade and rods, and negative electric is applied to the electrolyte potential, and the polishing of the blades is carried out during the formation of a vapor-gas shell common to the said rods and the said blade.

При этом возможно использование следующих дополнительных приемов способа: используют упомянутые лопатки и упомянутые стержни из титана или титановых сплавов, выбирая диаметры упомянутых стержней из диапазона от 1 до 5 мм, располагая их на расстоянии от 1 до 5 мм от кромок лопатки, а к упомянутой лопатке и упомянутым стержням прикладывают электрический потенциал от 250 В до 320 В, причем в качестве электролита используют водный раствор с содержанием от 3 до 7 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, чистого для анализа (ч.д.а.) или технически чистого и содержанием от 0,7 до 0,8 вес.% NaF или KF в качестве фторсодержащего соединения, а полирование ведут при температуре от 70°С до 90°С, при величине тока от 0,2 А/см²до 0,7 А/см² в течение не менее 1,5 минут; полируют лопатки, выполненные из титанового сплава, содержащего, вес.%: V - от 3,5% до 5,3%; Al - от 5,3% до 6,8%; Fe - до 0,3%; С - до 0,1%; N - до 0,05%; Zr - до 0,3%; О - до 0,2%; Н - до 0,015%; Ti - остальное, или содержащего, вес.%: Al - от 5,0% до 7,0%; Мо - от 2,0% до 4,0%; Zr - до 0,5%; Si - от 0,15% до 0,40; Fe - до 0,3%; О - до 0,15%; Н - до 0,015%; N - до 0,05%; С - до 0,1%; Ti - остальное; используют упомянутые лопатки и упомянутые стержни из из никелевых и железоникелевых сплавов, выбирая диаметры упомянутых стержней из диапазона от 1 до 5 мм, располагая их на расстоянии от 1 до 5 мм от кромок лопатки, а к упомянутой лопатке и упомянутым стержням прикладывают электрический потенциал от 250 В до 320 В, причем в качестве электролита используют водный раствор соли сульфата аммония концентрацией 3,5-11,0 г/л, а полирование ведут при температуре от 70 до 90°C; полируют упомянутые лопатки с шероховатостью исходной полируемой поверхности не более Ra 0,80 мкм.In this case, it is possible to use the following additional methods of the method: use the mentioned blades and the mentioned rods made of titanium or titanium alloys, choosing the diameters of the mentioned rods from the range from 1 to 5 mm, placing them at a distance of 1 to 5 mm from the edges of the blade, and to the mentioned blade and said rods apply an electric potential from 250 V to 320 V, and an aqueous solution with a content of 3 to 7 wt. % hydrochloric acid pure, pure for analysis (analytically pure) or technically pure and containing from 0.7 to 0.8 wt.% NaF or KF as a fluorine-containing compound, and polishing is carried out at a temperature of from 70 ° C to 90°C, at a current value of 0.2 A/cm ² to 0.7 A/cm ² for at least 1.5 minutes; polishing blades made of titanium alloy containing, wt.%: V - from 3.5% to 5.3%; Al - from 5.3% to 6.8%; Fe - up to 0.3%; C - up to 0.1%; N - up to 0.05%; Zr - up to 0.3%; O - up to 0.2%; H - up to 0.015%; Ti - the rest, or containing, wt.%: Al - from 5.0% to 7.0%; Mo - from 2.0% to 4.0%; Zr - up to 0.5%; Si - from 0.15% to 0.40; Fe - up to 0.3%; O - up to 0.15%; H - up to 0.015%; N - up to 0.05%; C - up to 0.1%; Ti - the rest; use said blades and said rods made of nickel and iron-nickel alloys, choosing the diameters of said rods from the range from 1 to 5 mm, placing them at a distance of 1 to 5 mm from the edges of the blade, and an electric potential of 250 V up to 320 V, and an aqueous solution of ammonium sulfate salt with a concentration of 3.5-11.0 g/l is used as the electrolyte, and polishing is carried out at a temperature of from 70 to 90°C; polishing said blades with a roughness of the initial polished surface of not more than Ra 0.80 μm.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показано устройство для полирования лопатки (фиг. 1 а - вид сбоку, фиг. 1 b - вид сверху). На фиг. 2 показана схема образования растянутой парогазовой оболочки. Фиг. 1 и фиг. 2 содержат: 1 - лопатка; 2 - кромки лопатки; 3 - стержни; 4 - держатель изделий; 5 - фиксируюшая планка; 6 - паро-газовая оболочка; электролит.The essence of the invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a device for polishing the blade (Fig. 1a - side view, Fig. 1b - top view). In FIG. 2 shows a diagram of the formation of a stretched vapor-gas shell. Fig. 1 and FIG. 2 contain: 1 - shoulder blade; 2 - blade edges; 3 - rods; 4 - product holder; 5 - fixing bar; 6 - steam-gas shell; electrolyte.

Сущность заявляемого способа, возможность его осуществления и использования иллюстрируются представленными ниже примерами.The essence of the proposed method, the possibility of its implementation and use are illustrated by the examples below.

Заявляемый способ электролитно-плазменного полирования лопатки из титановых сплавов осуществляется следующим образом. Обрабатываемую лопатку 1 (фиг. 1) устанавливают и закрепляют на держателе изделий 4 таким образом, чтобы стержни 3, выполненные из металла были расположены параллельно входной и выходной кромкам 2 лопатки 1 с равномерным зазором, обеспечивающим в процессе полирования формирование общей паро-газовой оболочки 6 для лопатки 1 и стержней 3 (фиг. 2). Лопатку 1 с держателем погружают в ванну с водным раствором электролита 7, прикладывают к лопатке 1 положительный электрический потенциал, а к электролиту 7 - отрицательный, в результате чего достигают возникновения разряда между обрабатываемой лопаткой 1, стержнями 3 и электролитом. Процесс электролитно-плазменного полирования осуществляют электрическом потенциале от 250 В до 320 В.The inventive method of electrolytic-plasma polishing of blades made of titanium alloys is carried out as follows. The processed blade 1 (Fig. 1) is installed and fixed on the holder of products 4 so that the rods 3 made of metal are parallel to the input and output edges 2 of the blade 1 with a uniform gap, which ensures the formation of a common vapor-gas shell 6 during polishing for blades 1 and rods 3 (Fig. 2). The blade 1 with the holder is immersed in a bath with an aqueous solution of electrolyte 7, a positive electric potential is applied to the blade 1, and a negative one is applied to the electrolyte 7, as a result of which a discharge occurs between the blade 1 being processed, the rods 3 and the electrolyte. The process of electrolytic-plasma polishing is carried out at an electric potential from 250 V to 320 V.

В качестве электролита используют:The electrolyte used is:

- для лопаток из титана и титановых сплавов: водный раствор с содержанием от 3 до 7 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, ЧДА или технически чистого, а полирование ведут при температуре от 70°C до 90°C. Полирование в зависимости от параметров детали можно вести при величине тока от 0,2 А/см²до 0,7 А/см²в течение не менее 1,5 минут. Для полирования используются лопатки с шероховатостью исходной полируемой поверхностью не более Ra 0,80 мкм.- for blades made of titanium and titanium alloys: an aqueous solution with a content of 3 to 7 wt. % hydroxylamine hydrochloric acid pure, ChDA or technically pure, and polishing is carried out at a temperature of from 70°C to 90°C. Polishing, depending on the parameters of the part, can be carried out at a current value of 0.2 A/cm ² to 0.7 A/cm ² for at least 1.5 minutes. For polishing, blades with a roughness of the initial polished surface of not more than Ra 0.80 µm are used.

- для лопаток из никелевых и железоникелевых сплавов водный раствор соли сульфата аммония концентрацией 3,5-11,0 г/л, а полирование ведут при температуре от 70 до 90°C.- for blades made of nickel and iron-nickel alloys, an aqueous solution of ammonium sulfate salt with a concentration of 3.5-11.0 g/l, and polishing is carried out at a temperature of 70 to 90°C.

Обработку ведут в среде электролита при поддержании вокруг лопатки 1 со стержнями 3 парогазовой оболочки 6. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита.Processing is carried out in an electrolyte environment while maintaining a gas-vapor shell 6 around the blade 1 with rods 3. A container made of a material resistant to electrolyte is used as a bath.

При осуществлении способа происходят следующие процессы. Под действием протекающих токов происходит нагрев поверхности лопатки 1 и стержней 3 с образованием вокруг них общей парогазовой оболочки 6. Излишняя теплота, возникающая при нагреве детали и электролита, отводится через систему охлаждения. При этом поддерживают заданную температуру процесса. Под действием электрического напряжения (электрического потенциала между лопаткой 1 со стержнями 3 и электролитом) в парогазовой оболочке возникает разряд, представляющий из себя ионизированную электролитическую плазму, обеспечивающую протекание интенсивных химических и электрохимических реакций между обрабатываемой деталью и средой парогазовой оболочки.When implementing the method, the following processes occur. Under the action of flowing currents, the surface of the blade 1 and rods 3 are heated with the formation of a common vapor-gas shell 6 around them. Excessive heat that occurs when the part and electrolyte are heated is removed through the cooling system. At the same time, the set process temperature is maintained. Under the action of electric voltage (electric potential between blade 1 with rods 3 and electrolyte), a discharge occurs in the vapor-gas shell, which is an ionized electrolytic plasma that ensures the occurrence of intense chemical and electrochemical reactions between the workpiece and the environment of the vapor-gas shell.

При подаче положительного потенциала на лопатку 1 и стержни 3, в процессе протекания указанных реакций, происходит анодирование поверхности детали с одновременным химическим травлением образующегося окисла. Причем при анодной поляризации парогазовый слой состоит из паров электролита, анионов и газообразного кислорода. Поскольку травление происходит, в основном, на микронеровностях, где образуется тонкий слой окисла, а процессы анодирования продолжаются, то в результате совместного действия этих факторов происходит уменьшение шероховатости обрабатываемой поверхности и, как следствие, полирование последней.When a positive potential is applied to the blade 1 and rods 3, in the course of these reactions, anodization of the surface of the part occurs with simultaneous chemical etching of the resulting oxide. Moreover, during anodic polarization, the vapor-gas layer consists of electrolyte vapors, anions, and gaseous oxygen. Since etching occurs mainly on microroughnesses, where a thin oxide layer is formed, and anodizing processes continue, as a result of the combined action of these factors, the roughness of the treated surface decreases and, as a result, the latter is polished.

Пример 1. Обработке подвергали лопатки компрессора ГТД из титановых сплавов марок ВТ6, ВТ8, ВТ8М, ВТ1-0. По двум вариантам: без оснастки со стержнями [по прототипу: патент РФ №2552203] и по предлагаемому изобретению с оснасткой со стержнями. Обрабатываемые лопатки погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к лопатке со стержнями положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. К обрабатываемой лопатке со стержнями прикладывали электрический потенциал 250 В, 300 В, 320 В. Лопатки обрабатывались в среде электролита на основе водного раствора с содержанием от 3 до 7 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, ЧДА или технически чистого. При обработке производили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале 70°…90°C). Время обработки составляло 2 минуты. Исходная шероховатость обрабатываемой поверхности составляла Ra 0,15 мкм, после полирования Ra 0,02 мкм. По сравнению с прототипом [Патент РФ №2552203] обработка кромок лопатки обеспечила заданные размерные и геометрические параметры лопатки, в то время как обработка по прототипу привела к возникновению брака по этим характеритстикам.Example 1. The blades of the GTE compressor made of titanium alloys of grades VT6, VT8, VT8M, VT1-0 were subjected to processing. According to two options: without equipment with rods [according to the prototype: RF patent No. 2552203] and according to the proposed invention with equipment with rods. The treated blades were immersed in a bath with an aqueous electrolyte solution and a positive voltage was applied to the blade with rods, and a negative voltage was applied to the electrolyte. An electrical potential of 250 V, 300 V, 320 V was applied to the treated blade with rods. The blades were processed in an electrolyte medium based on an aqueous solution with a content of 3 to 7 wt. % hydroxylamine hydrochloric acid pure, analytical grade or technically pure. During processing, the electrolyte was circulating cooled (the average temperature of the process was maintained in the range of 70°–90°C). The processing time was 2 minutes. The initial roughness of the treated surface was Ra 0.15 µm, after polishing Ra 0.02 µm. Compared with the prototype [RF Patent No. 2552203], the processing of the blade edges provided the specified dimensional and geometric parameters of the blade, while processing according to the prototype led to the occurrence of defects according to these characteristics.

Условия обработки по предлагаемому способу: электрический потенциал (напряжение) от 250 В до 320 В; электролит - водный раствор с содержанием от 4 до 6 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, ЧДА или технически чистого. Температура процесса от 70°C до 90°C. Время полирования от 1,5 до 2 минут. Значения исходной шероховатости поверхности составляло Rа=0,20, шероховатость после обработки по способу-прототипу от Rа=0,08 до Rа=0,10, шероховатость после обработки полученные по предлагаемому способу от Rа=0,03 до Rа=0,05.Processing conditions according to the proposed method: electrical potential (voltage) from 250 V to 320 V; electrolyte - an aqueous solution with a content of 4 to 6 wt. % hydroxylamine hydrochloric acid pure, analytical grade or technically pure. Process temperature from 70°C to 90°C. Polishing time from 1.5 to 2 minutes. The values of the initial surface roughness were Ra=0.20, the roughness after processing according to the prototype method was from Ra=0.08 to Ra=0.10, the roughness after processing obtained by the proposed method was from Ra=0.03 to Ra=0.05 .

Кроме того, были проведены исследования следующих режимов обработки деталей из титановых сплавов марок ВТ6, ВТ6с, ВТ6ч, ВТ8, ВТ8М, ВТ1-0, ВТ16, ВТ22, ВТ23, ВТ3, ВТ18У, ВТ14, ВТ9. Электрический потенциал: 235 В неудовлетворительный результат (Н.Р.); 250 В - удовлетворительный результат (У.Р.); 300 В - (У.Р.); 320 В - (У.Р.); 335 В - (Н.Р.). Электролит - водный раствор с содержанием (содержанием от 3 до 7 вес. % гидроксиламина солянокислого чистого, ЧДА или технически чистого), вес. %: 2% - (Н.Р.); 3% - (У.Р.); 4% - (У.Р.); 7% - (У.Р.); 8,5% - (Н.Р.). Фторсодержащее соединения: NaF, концентрацией, вес. %: 0,55% - (Н.Р.); 0,7% - (У.Р.); 0,8% - (У.Р.); 0,95% - (Н.Р.); KF, концентрацией, вес. %: 0,55% - (Н.Р.); 0,7% - (У.Р.); 0,8% - (У.Р.); 0,95% - (Н.Р.).In addition, studies were carried out on the following modes of machining parts made of titanium alloys of grades VT6, VT6s, VT6ch, VT8, VT8M, VT1-0, VT16, VT22, VT23, VT3, VT18U, VT14, VT9. Electric potential: 235 V unsatisfactory result (N.R.); 250 V - satisfactory result (U.R.); 300 V - (U.R.); 320 V - (U.R.); 335 V - (N.R.). The electrolyte is an aqueous solution with a content (content of 3 to 7 wt. % pure hydrochloric acid hydroxylamine, analytical grade or technically pure), wt. %: 2% - (N.R.); 3% - (U.R.); 4% - (U.R.); 7% - (U.R.); 8.5% - (N.R.). Fluorinated compounds: NaF, concentration, wt. %: 0.55% - (N.R.); 0.7% - (U.R.); 0.8% - (U.R.); 0.95% - (N.R.); KF, concentration, weight. %: 0.55% - (N.R.); 0.7% - (U.R.); 0.8% - (U.R.); 0.95% - (N.R.).

Температура процесса: 60°C - (Н.Р.); 70°C - (У.Р.); 80°C - (У.Р.); 90°C - (У.Р.); 100°C - (Н.Р.). Время обработки: 1,0 мин. - (Н.Р.); 1,5 мин. - (У.Р.); 2,0 мин. - (У.Р.); 6,0 мин. - (У.Р.); 10 мин. - (У.Р.); 20 мин. - (У.Р.). Величины тока: от 0,2 А/см² до 0,7 А/см²: 0,1 А/см²- (Н.Р.); 0,2 А/см²- (У.Р.); 0,5 А/см²- (У.Р.); 0,7 А/см²- (У.Р.); 0,85 А/см² - (Н.Р.).Process temperature: 60°C - (N.R.); 70°C - (U.R.); 80°C - (U.R.); 90°C - (U.R.); 100°C - (N.R.). Processing time: 1.0 min. - (N.R.); 1.5 min. - (U.R.); 2.0 min. - (U.R.); 6.0 min. - (U.R.); 10 min. - (U.R.); 20 minutes. - (U.R.). Current values: from 0.2 A/cm ² to 0.7 A/cm ² : 0.1 A/cm ² - (N.R.); 0.2 A/cm ² - (U.R.); 0.5 A/cm ² - (U.R.); 0.7 A/cm ² - (U.R.); 0.85 A / cm ² - (N.R.).

Обработка деталей из титановых сплавов в водных электролитах при использовании гидроксиламина солянокислого чистого (У.Р.), ЧДА (У.Р.), или технически чистого (У.Р.), при использовании технического гидроксиламина солянокислого (Н.Р.).Treatment of parts made of titanium alloys in aqueous electrolytes using pure hydrochloric acid hydroxylamine (U.R.), analytical grade (U.R.), or technically pure (U.R.), using technical hydrochloric acid hydroxylamine (N.R.).

Пример 2. Обрабатываемые образцы лопаток из никелевых железоникелевых сталей и сплавов ( ЖС6У, ЖС32, ХН45МВТЮБР-ИД, ХН45МВТЮБР-ПД) погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Полирование поверхности пера лопатки производили в прикладывая к обрабатываемой лопатке электрический потенциал величиной от 250 до 320 В и проводили полирование до достижения минимально возможной при данном напряжении величины шероховатости поверхности. Полирование проводили в среде электролита: водный раствор соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/л. Кроме того, в ряде случаев в состав электролита дополнительно вводили поверхностно-активные вещества в концентрации 0,6-1,2%. При обработке проводили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале 70…90°С).Example 2. The processed samples of blades made of nickel iron-nickel steels and alloys (ZhS6U, ZhS32, KhN45MVTYuBR-ID, KhN45MVTYuBR-PD) were immersed in a bath with an aqueous electrolyte solution and a positive voltage was applied to the part, and a negative voltage was applied to the electrolyte. Polishing of the surface of the blade feather was carried out by applying an electric potential of 250 to 320 V to the treated blade, and polishing was carried out until the minimum possible surface roughness at a given voltage was achieved. Polishing was carried out in an electrolyte medium: an aqueous solution of ammonium fluoride salt with a concentration of 3.5-11.0 g/L. In addition, in some cases, surfactants were additionally introduced into the composition of the electrolyte at a concentration of 0.6-1.2%. During processing, circulating cooling of the electrolyte was carried out (the average temperature of the process was maintained in the range of 70–90°C).

Неудовлетворительным результатом (Н.Р.) считался результат, при котором отсутствовал эффект полирования или уменьшения шероховатости поверхности детали.An unsatisfactory result (N.R.) was considered a result in which there was no effect of polishing or reducing the surface roughness of the part.

Условия обработки по предлагаемому способу.Processing conditions according to the proposed method.

Электрический потенциал (напряжение): 240 В - Н.Р.; 250 В - удовлетворительный результат (У.Р.); 280 В - У.Р.; 290 В - У.Р.; 320 В - У.Р.; 340 В - Н.Р.Electrical potential (voltage): 240 V - N.R.; 250 V - satisfactory result (U.R.); 280 V - U.R.; 290 V - U.R.; 320 V - U.R.; 340 V - N.R.

Электролит - водный раствор соли сульфата аммония концентрацией: 3,0 г/л - Н.Р.; 3,5 г/л - У.Р.; 5,0 г/литр- У.Р.; 11,0 г/л - У.Р.; 12 г/л - Н.Р.Electrolyte - an aqueous solution of ammonium sulfate salt with a concentration of: 3.0 g / l - N.R.; 3.5 g/l - U.R.; 5.0 g/liter - U.R.; 11.0 g/l - U.R.; 12 g/l - N.R.

Температура процесса обработки: от 60°С - Н.Р.; 70°С - У.Р.; 80°С - У.Р.; 90°С - У.Р.; 97°С - Н.Р.Process temperature: from 60°C - N.R.; 70°C - U.R.; 80°C - U.R.; 90°C - U.R.; 97°C - N.R.

По сравнению с используемым механическим способом полирования (Патент РФ №2379170, МПК В24В 19/14. Способ обработки лопаток газотурбинных двигателей. Бюл. №2. 2010 г. ) производительность процесса по предлагаемому способу обработки лопаток из никелевых и железохромоникелевых сплавов в среднем в 3-4 раза выше, а средние значения шероховатости поверхности по предлагаемому способу улучшаются от Ra 0,65…0,45 мкм до Ra 0,03…0,02 мкм.Compared with the mechanical polishing method used (RF Patent No. 2379170, IPC V24V 19/14. Method for processing gas turbine engine blades. Bull. No. 2. 2010), the process performance of the proposed method for processing blades made of nickel and iron-chromium-nickel alloys is on average 3 -4 times higher, and the average values of surface roughness by the proposed method are improved from Ra 0.65...0.45 µm to Ra 0.03...0.02 µm.

Таким образом, проведенные исследования показали, что применение предлагаемого способа электролитно-плазменного полирования лопаток турбомашин позволяет достичь технического результата заявляемого способа - повысить качество и равномерность обработки лопаток турбомашин.Thus, the conducted studies have shown that the use of the proposed method of electrolytic-plasma polishing of turbomachine blades makes it possible to achieve the technical result of the proposed method - to improve the quality and uniformity of processing of turbomachine blades.

Claims

1. A method for electrolytic-plasma polishing of turbomachine blades, including immersing the blade in a bath with electrolyte, forming a vapor-gas shell around the treated surface of said blade and igniting a discharge between said blade and electrolyte by applying an electric potential to said blade, characterized in that before immersing the blade in one metal rod is installed in front of the leading and trailing edges of the blade along their entire length with a uniform gap between said rod and said leading and trailing edges of the blade, a positive electric potential is applied to the blade and rods, and a negative electric potential is applied to the electrolyte, and polishing of the blade is carried out during formation common for the said rods and said blades of the vapor-gas shell.

2. The method according to claim 1, characterized in that said blades and said rods made of titanium or titanium alloys are used, choosing the diameters of said rods from the range from 1 to 5 mm, placing them at a distance of 1 to 5 mm from the edges of the blade, and an electric potential of 250 V to 320 V is applied to said blade and said rods, and an aqueous solution with a content of 3 to 7 wt. % hydrochloric acid pure, pure for analysis (analytically pure) or technically pure and containing from 0.7 to 0.8 wt.% NaF or KF as a fluorine-containing compound, and polishing is carried out at a temperature of 70 to 90 ° C, at a current value of 0.2 A/cm ² to 0.7 A/cm ² for at least 1.5 minutes.

3. The method according to claim 2, characterized in that polished blades made of titanium alloy containing, wt.%: V - from 3.5 to 5.3; Al - from 5.3 to 6.8; Fe - up to 0.3; C - up to 0.1; N - up to 0.05; Zr - up to 0.3; O - up to 0.2; H - up to 0.015; Ti - the rest or containing, wt.%: Al - from 5.0 to 7.0; Mo - from 2.0 to 4.0; Zr - up to 0.5; Si - from 0.15 to 0.40; Fe - up to 0.3; O - up to 0.15; H - up to 0.015; N - up to 0.05; C - up to 0.1; Ti - the rest.

4. The method according to claim 1, characterized in that said blades and said rods of nickel and iron-nickel alloys are used, choosing the diameters of said rods from the range from 1 to 5 mm, placing them at a distance of 1 to 5 mm from the edges of the blade, and an electric potential from 250 V to 320 V is applied to said blade and said rods, and an aqueous solution of ammonium sulfate salt with a concentration of 3.5-11.0 g/l is used as an electrolyte, and polishing is carried out at a temperature of 70 to 90°C.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said blades are polished with a roughness of the initial polished surface of not more than Ra 0.80 μm.