RU2706263C1 - Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов - Google Patents
Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706263C1 RU2706263C1 RU2019101785A RU2019101785A RU2706263C1 RU 2706263 C1 RU2706263 C1 RU 2706263C1 RU 2019101785 A RU2019101785 A RU 2019101785A RU 2019101785 A RU2019101785 A RU 2019101785A RU 2706263 C1 RU2706263 C1 RU 2706263C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- mol
- concentration
- polishing
- fluoride
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 30
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N chromium iron nickel Chemical compound [Cr].[Fe].[Ni] BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 57
- -1 fluorine ions Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 17
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 9
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004267 EU approved acidity regulator Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical class F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine hydrochloride Chemical compound Cl.ON WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 4-[7-hydroxy-2-[5-[5-[6-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-3,5-dimethyloxan-2-yl]-3-methyloxolan-2-yl]-5-methyloxolan-2-yl]-2,8-dimethyl-1,10-dioxaspiro[4.5]decan-9-yl]-2-methyl-3-propanoyloxypentanoic acid Chemical compound C1C(O)C(C)C(C(C)C(OC(=O)CC)C(C)C(O)=O)OC11OC(C)(C2OC(C)(CC2)C2C(CC(O2)C2C(CC(C)C(O)(CO)O2)C)C)CC1 ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000378 hydroxylammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 4
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 102220411551 c.74G>T Human genes 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию металлических изделий, преимущественно из титановых и железохромоникелевых сплавов. Способ включает погружение детали в электролит на основе водного раствора соли плавиковой кислоты с концентрацией фтор-ионов от 0,12 моль/л до 0,23 моль/л, причем в качестве соли используют фторид аммония, или фторид натрия, или фторид калия, формирование вокруг детали парогазовой оболочки, зажигание разряда и полирование до получения заданной шероховатости, при этом температуру электролита устанавливают по формуле: Т=(-222,4)*К(F)+122,0, где T – температура электролита, в °C, К(F) - концентрация фтор-ионов, моль/л, (-222,4) и 122,0 – эмпирические коэффициенты, причем в процессе полирования электролит охлаждают с поддержанием рассчитанной температуры Т ± 2,5°C в диапазоне 70-95°C и концентрации фтор-ионов К (F) ± 0,02 моль/л, а к детали прикладывают потенциал от 270 В до 290 В, используют электролит, содержащий регуляторы кислотности до рН 4,5-6,5 и неорганическую легкорастворимую соль сильного основания и сильной кислоты 0,4-0,5 моль/л. Изобретение позволяет повысить стабильность полирования и увеличить количество циклов обработки без корректировки состава электролита и без потери качества. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к электролитно-плазменному полированию металлических изделий, преимущественно из титановых и железохромоникелевых 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.
Рабочие лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) и газотурбинной установки (ГТУ), а также паровых турбин в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок, а также коррозионному и эрозионному разрушению. Весьма перспективными для изготовления рабочих лопаток ГТД и ГТУ являются сплавы на основе железа, никеля и хрома типа ХН45МВТЮБР-ИД (ЭП718-ИД, ВЖ105-ИД), ХН45МВТЮБР-ПД (ЭП718-ПД, ВЖ105-ПД) и титановые сплавы, которые по сравнению с техническим титаном имеют более высокую прочность, в том числе и при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость. Обработка данных сплавов резанием и другими традиционными методами затруднена. В связи с этим наряду с электрофизическими методами обработки данных материалов применяются электрохимические методы обработки. Однако, после электрохимической обработки на поверхности образуются оксидные пленки, которые необходимо удалять.
Рабочие лопатки турбин и компрессора из титановых и железохромоникелевых сплавов обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжения. Поэтому дефекты, образующиеся в процессе изготовления этих деталей, недопустимы, поскольку вызывают возникновение интенсивных процессов разрушения. Это вызывает проблемы при механической обработке поверхностей деталей турбомашин. В этой связи развитие способов получения высококачественных поверхностей деталей турбомашин является весьма актуальной задачей.
Наиболее перспективными методами обработки лопаток турбомашин являются электрохимические методы полирования поверхностей [Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование: Теория и практика. Влияние на свойства металлов. Л., Машиностроение, 1987.], при этом наибольший интерес для рассматриваемой области представляют методы электролитно-плазменного полирования (ЭПП) деталей [например, Патент ГДР (DD) №238074 (А1), МПК C25F 3/16, опубл. 06.08.86., а также Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ №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 В23Н 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.91.]
Известные способы электрохимического полирования не позволяют производить качественное полирование поверхности деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых сплавов с содержанием ванадия, на основе водного раствора соли плавиковой кислоты [Патент РФ №2552203. МПК C25F 3/16. Способ полирования деталей из титановых сплавов. Бюл. №16. 2015 г.]. Электролит для полирования представляет собой 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.
Однако известный способ [Патент РФ №2552203, МПК C25F 3/16] не позволяет получать качественную полированную поверхность деталей из-за невысокой стабильности в процессе обработки.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение стабильности процесса полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов и увеличения количества циклов обработки без корректировки состава электролита при этом без потери качества.
Поставленная задача решается за счет того, что способ включает погружение детали в электролит на основе водного раствора соли плавиковой кислоты с концентрацией фтор-ионов от 0,12 моль/л до 0,23 моль/л, причем в качестве соли используют фторид аммония или фторид натрия, или фторид калия, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки, зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала и полирование детали до получения заданной шероховатости ее поверхности, при этом температуру электролита устанавливают в зависимости от концентрации фтор-ионов в электролите по следующей формуле:
Т=(-222,4) * К(F-)+122,0
где T – температура электролита, °C,
К(F-) - концентрация фтор-ионов, моль/л,
(-222,4) и 122,0 – эмпирические коэффициенты,
при этом в процессе полирования электролит охлаждают с поддержанием рассчитанной температуры Т ± 2,5°C в диапазоне 70-95°C и концентрации фтор-ионов К (F-) ± 0,02 моль/л, а к обрабатываемой детали прикладывают электрический потенциал от 270 В до 290 В, причем используют электролит, содержащий регуляторы кислотности для достижения рН раствора в диапазоне 4,5-6,5 рН и неорганическую легкорастворимую соль сильного основания и сильной кислоты концентрацией 0,4-0,5 моль/л.
Кроме того, способ может включать следующие дополнительные приемы: в качестве неорганической легкорастворимой соли сильного основания и сильной кислоты может быть использован хлорид натрия или хлорид калия концентрацией 0,4-0,5 моль/л; в качестве регуляторов кислотности может использоваться гидроксиламин солянокислый или гидроксиламин сернокислый; в качестве детали используют лопатку компрессора газотурбинного двигателя или установки.
Сущность заявляемого способа, возможность его осуществления и использования иллюстрируются представленными ниже примерами.
Заявляемый способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов осуществляется следующим образом. Обрабатываемую деталь из титанового и/или железохромоникелевого сплава погружают в ванну с водным раствором электролита, прикладывают к изделию положительный электрический потенциал, а к электролиту - отрицательный, в результате чего достигают возникновения разряда между обрабатываемым изделием и электролитом. Процесс электролитно-плазменного полирования осуществляют электрическом потенциале, выбранном в диапазоне от 270 В до 290 В, при температуре 70-95°С. В качестве электролита используют водный раствор соли плавиковой кислоты с концентрацией фтор-ионов в диапазоне от 0,12 моль/л до 0,23 моль/л, в качестве соли используют фторид аммония либо фторид натри, либо фторид калия Причем, концентрацию фторид ионов в электролите устанавливают в зависимости от температуры электролита по следующей расчетной формуле:
Т(°C)=(-222,4)*K(F-)+122,0,
где Т - температура электролита, в °С,
K(F-) - концентрация фторид ионов, моль/л,
(-222,4) и 122,0 - эмпирические коэффициенты.
Реальная температура электролита может отличаться от рассчитанной по приведенной расчетной формуле на ±2,5°С, а концентрация фторид ионов в электролите отличаться от рассчитанной по приведенной расчетной формуле на ±0,02 моль/л, также электролит содержит регуляторы кислотности для достижения рН раствора в диапазоне 4,5-6,5 рН и неорганическую легкорастворимую соль сильного основания и сильной кислоты концентрацией 0,4-0,5 моль/л. В качестве регулятора кислотности для раствора фторида аммония используют гидроокись щелочного металла, а для растворов фторида натрия или фторида калия используют соляную кислоту, либо гидроксиламин солянокислый, либо гидроксиламин сернокислый. В качестве неорганической легкорастворимой соли сильного основания и сильной кислоты может быть использован хлорид натрия или хлорид калия концентрацией.
Обработку ведут в среде электролита при поддержании вокруг детали парогазовой оболочки. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита.
При осуществлении способа происходят следующие процессы. Под действием протекающих токов происходит нагрев поверхности детали и образование вокруг нее парогазовой оболочки. 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 деталью и электролитом) в парогазовой оболочке возникает разряд, представляющий из себя ионизированную электролитическую плазму, обеспечивающую протекание интенсивных химических и электрохимических реакций между обрабатываемой деталью и средой парогазовой оболочки.
При подаче положительного потенциала на деталь, в процессе протекания указанных реакций, происходит анодирование поверхности детали с одновременным плазмохимическим 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.
Формула зависимости температуры электролита Т (°С) от концентрации фторид ионов K(F-) (моль/л) была получена авторами изобретения аппроксимацией экспериментально полученных данных методом наименьших квадратов. В ходе данного эксперимента лопатки компрессора ГТД из железохромоникелевого сплава ЭП718-ИД и титанового сплава ВТ-6 подвергали серии испытаний электролитно-плазменного полирования в среде раствора фторида натрия в течении 2 минут, прикладываемый к детали потенциал - 280 В, концентрация фторид ионов изменялась в диапазоне от 0,09 моль/л до 0,27 моль/л с шагом 0,03 моль/л, температура электролита изменялась в диапазоне от 65°C до 100°C с шагом 5°С.
Примеры. Обработке подвергали лопатки компрессора ГТД из железохромоникелевого сплава марки ЭП718-ИД. Обрабатываемые лопатки погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к деталям положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. К обрабатываемой детали прикладывали электрический потенциал 280 В. Детали обрабатывались в среде электролита на основе водного раствора фторида аммония концентрацией 5,4 г/л. Температуру процесса устанавливали в зависимости от концентрации фторид ионов по расчетной формуле:
Т(°С)=(-222,4)*K(F-)+122,0,
K(F-)=0,146 (моль/л)
Т(°С)=89,5°С
или с учетом допуска Т(°С)=89,5°С±2,5°С
При обработке производили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась температура процесса 89,5°С±2,5°С). Время обработки составляло 2 минуты. Исходная шероховатость обрабатываемой поверхности составляла Ra 0,15 мкм, после полирования Ra 0,02 мкм.
Далее была проведена серия экспериментов, обработке подвергали лопатки компрессора ГТД из титановых сплавов марок ВТ6, ВТ8, ВТ8М, ВТ1-0 и железохромоникелевых сплавов марки ЭП718-ИД, ВЖ105-ИД, ЭП718-ПД, ВЖ105-ПД. (За неудовлетворительный результат (Н.Р.) брался результат, при котором не происходило полирование детали, за удовлетворительный результат (У.Р.), когда эффект полирования наблюдался, шероховатость обрабатываемой поверхности Ra после полирования не превышает 0,06 мкм). Процесс проводили при электрическом потенциале, выбранном в диапазоне от 250 В до 300 В, при температуре 65-100°С, в качестве электролита были использованы растворы фторид аммония, фторид натрия и фторид калия.
Концентрацию фторид ионов в электролите устанавливали в зависимости от температуры электролита по следующей расчетной формуле:
Т(°С)=(-222,4)*K(F-)+122,0,
где Т - температура электролита, в °С;
K(F-) - концентрация фторид ионов, моль/л,
(-222,4) и 122,0 - эмпирические коэффициенты.
Результаты экспериментов приведены в таблице 1.
Также была проведена серия экспериментов, где в состав электролита для обработки лопаток компрессора ГТД из титанового сплава марки ВТ6 и железохромоникелевого сплава марки ЭП718-ИД, содержащего фторид натрия концентрацией 6,5 г/л, были введены гидроксиламин солянокислый или гидроксиламин сернокислый в качестве регулятора кислотности в концентрации, необходимой для достижения рН раствора 4,0-6,9, электрический потенциал - 280 В, температура процесса поддерживалась в диапазоне 87,5°С±2,5°С, время обработки - 2 минуты. Результаты экспериментов приведены в таблице 2.
Также была проведена серия экспериментов, где в состав электролита для обработки лопаток компрессора ГТД из титанового сплава марки ВТ6 и железохромоникелевого сплава марки ЭП718-ИД, содержащего фторид аммония концентрацией 5,4 г/л, был введен хлорид калия концентрацией 0,35-0,55 моль/л, электрический потенциал - 280 В, температура процесса поддерживалась в диапазоне 89,5°С±2,5°С, время обработки - 2 минуты. Результаты экспериментов приведены в таблице 3.
Таким образом, проведенные исследования показали, что применение предлагаемого способа полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов позволяет повысить, по сравнению с прототипом, стабильность процесса, в том числе увеличить количество циклов полирования деталей без корректировки состава электролита без потери качества. Средние значения шероховатости полированной поверхности для прототипа составили Ra 0,05-0,02 мкм, для предлагаемого способа - Ra 0,04-0,02 мкм. Меньший разброс значений шероховатости полированной поверхности, обработанной по предлагаемому способу, указывает на повышение надежности процесса обработки.
Повышение надежности процесса и количества циклов полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов по предлагаемому способу указывает на то, что использование электролитно-плазменного полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов, включающего погружение детали в электролит, содержащий фторсодержащее соединение и воду, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки, зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала и обработку детали до получения заданной шероховатости ее поверхности, установку концентрации фторид ионов в электролите в зависимости от температуры электролита по следующей расчетной формуле:
Т(°С)=(-222,4)*K(F-)+122,0,
где Т - температура электролита, в °С;
K(F-) - концентрация фторид ионов, моль/л,
(-222,4) и 122,0 - эмпирические коэффициенты,
при условии поддержания реальной температуры электролита ±2,5°С от рассчитанной по приведенной расчетной формуле, при условии поддержания концентрации фторид ионов в электролите ±0,02 моль/л от рассчитанной по приведенной расчетной формуле, при условии, что температуру Т берут в диапазоне от 70 до 95°С, а к обрабатываемой детали прикладывают электрический потенциал, выбранный в диапазоне от 270 В до 290 В, позволяют достичь технического результата заявляемого способа - повысить качество процесса полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов.
Claims (9)
1. Способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых и железохромоникелевых сплавов, включающий погружение детали в электролит на основе водного раствора соли плавиковой кислоты с концентрацией фтор-ионов от 0,12 моль/л до 0,23 моль/л, причем в качестве соли используют фторид аммония, или фторид натрия, или фторид калия, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки, зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала и полирование детали до получения заданной шероховатости ее поверхности, отличающийся тем, что температуру электролита устанавливают в зависимости от концентрации фтор-ионов в электролите по следующей формуле:
Т=(-222,4)*К(F-)+122,0
где T – температура электролита, °C,
К(F-) - концентрация фтор-ионов, моль/л,
(-222,4) и 122,0 – эмпирические коэффициенты,
при этом в процессе полирования электролит охлаждают с поддержанием рассчитанной температуры Т±2,5°C в диапазоне 70-95°C и концентрации фтор-ионов К(F-)±0,02 моль/л, а к обрабатываемой детали прикладывают электрический потенциал от 270 В до 290 В, причем используют электролит, содержащий регуляторы кислотности для достижения рН раствора в диапазоне 4,5-6,5 рН и неорганическую легкорастворимую соль сильного основания и сильной кислоты концентрацией 0,4-0,5 моль/л.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганической легкорастворимой соли сильного основания и сильной кислоты используют хлорид натрия или хлорид калия концентрацией 0,4-0,5 моль/л.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве регуляторов кислотности используют гидроксиламин солянокислый или гидроксиламин сернокислый.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют полирование детали в виде лопатки компрессора газотурбинного двигателя или установки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101785A RU2706263C1 (ru) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101785A RU2706263C1 (ru) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2706263C1 true RU2706263C1 (ru) | 2019-11-15 |
Family
ID=68579994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019101785A RU2706263C1 (ru) | 2019-01-23 | 2019-01-23 | Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2706263C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113737268A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 太原理工大学 | 一种纯钛义齿支架的电解质等离子体抛光方法 |
| RU2765553C1 (ru) * | 2020-11-18 | 2022-02-01 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из жаропрочных сплавов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028304A (en) * | 1988-10-21 | 1991-07-02 | Stanishevsky Vladimir K | Method of electrochemical machining of articles made of conducting materials |
| RU2168565C1 (ru) * | 1999-12-30 | 2001-06-10 | Мирзоев Рустам Аминович | Способ электрохимического полирования металлических изделий |
| RU2373306C2 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-11-20 | ООО "НПП Уралавиаспецтехнология" | Способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов |
| RU2552203C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ полирования деталей из титановых сплавов |
-
2019
- 2019-01-23 RU RU2019101785A patent/RU2706263C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028304A (en) * | 1988-10-21 | 1991-07-02 | Stanishevsky Vladimir K | Method of electrochemical machining of articles made of conducting materials |
| RU2168565C1 (ru) * | 1999-12-30 | 2001-06-10 | Мирзоев Рустам Аминович | Способ электрохимического полирования металлических изделий |
| RU2373306C2 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-11-20 | ООО "НПП Уралавиаспецтехнология" | Способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов |
| RU2552203C2 (ru) * | 2013-08-20 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Способ полирования деталей из титановых сплавов |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765553C1 (ru) * | 2020-11-18 | 2022-02-01 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из жаропрочных сплавов |
| CN113737268A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 太原理工大学 | 一种纯钛义齿支架的电解质等离子体抛光方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2373306C2 (ru) | Способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов | |
| Lee | Machining characteristics of the electropolishing of stainless steel (STS316L) | |
| RU2552203C2 (ru) | Способ полирования деталей из титановых сплавов | |
| RU2355829C2 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования металлических изделий | |
| RU2552202C2 (ru) | Способ защиты лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титановых сплавов от пылеабразивной эрозии | |
| RU2706263C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования изделий из титановых и железохромоникелевых сплавов | |
| Zou et al. | Optimization and mechanism of precise finishing of TC4 alloy by plasma electrolytic polishing | |
| RU2552201C2 (ru) | Способ повышения эрозионной стойкости лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титановых сплавов | |
| RU2467098C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного удаления покрытий из нитридов титана или нитридов соединений титана с металлами | |
| JP2008095192A (ja) | ニオブ及びタンタルの電解研磨方法 | |
| RU2461667C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования деталей из титана и титановых сплавов | |
| RU2655563C1 (ru) | Способ защиты блиска газотурбинного двигателя из титановых сплавов от пылеабразивной эрозии | |
| RU2556251C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного удаления полимерных покрытий с поверхности пластинчатого торсина несущего винта вертолета | |
| RU2495966C1 (ru) | Способ полирования деталей из титановых сплавов | |
| RU2533223C1 (ru) | Способ обработки лопатки газотурбинного двигателя | |
| RU2694684C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования лопаток блиска турбомашин и эластичный чехол для его реализации | |
| RU2664994C1 (ru) | Электролит для электролитно-плазменного полирования деталей из тугоплавких сплавов | |
| RU2693235C1 (ru) | Устройство для электролитно-плазменного полирования лопаток блиска | |
| RU2357019C2 (ru) | Способ электролитно-плазменной обработки деталей | |
| RU2551344C1 (ru) | Способ повышения эксплуатационных характеристик лопаток турбомашин из легированных сталей | |
| RU2784942C1 (ru) | Способ электролитно-плазменного полирования лопаток турбомашин | |
| US20060137995A1 (en) | Method for removal of metal from a workpiece | |
| RU2806352C1 (ru) | Способ электролитно-плазменной обработки лопатки турбомашины | |
| RU2693236C1 (ru) | Способ полирования лопаток блиска газотурбинного двигателя из титановых сплавов | |
| GB2554129A (en) | Additive manufacturing processing with oxidation |