Способ электрохимической обработки

ЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСКИспуБлик 1) 1 19) 1)5 В 23 Н 7/22 ПИСАН ВТОРСКОМУ И ДЕТЕЛ ЬСТВ те 1 ьи1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-технический центр "Класс" и Тольяттинский политехнический институт (72) В.Б.Гайдуллин, В,И.Кузнецов, А.А.Викарчук, В,И.Скиданенко, С,Т.Морозов и А,С.Подкопаев(56) Авторское свидетельство СССР М 846210, кл. В 23 Н 7/22, 1977. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ57) Использование: снятие металлических покрытий с поверхности деталей при больших плотностях тока. Сущность изобре Изобретение относится к электрохимй-. ческой обработке деталей, в частности для снятия металлических покрытий с поверхности деталей прибольших плотностях тока.. Целью изобретения является повышение качества обработки поверхности путем улучшения гидродинамического режима электролитного потока в межэлектродном зазоре.На фиг. 1 представлена схема электро- химической обработки с использованием электрода-инструмента с пластинчатыми токоподводящими элементами; на фиг. 2 - схема электрохимической Обработки процесса одновременного двухстороннего снятия жаростойкого покрытия лопатки газотурбинных двигателей с использованием электрода-инструмента с пластинчатыми токоподводящими элементами; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг, 2; на фиг. 4 - электродния: обработку ве ментом с дискретно верхностью, раб выполнена из отд элементов, наприм лельных пластин, 3 ностью вертикал установленных с и но друг дуга при шайб, а величину э ляют из условия: Ь межэлектродн ого между токоподвод стинами).5 ил. дут электродом-инструй формообразующей поочая часть которого ельных токоподводящих ер, в виде пакета паралакрепленных с возможьного перемещения и ромежутком относительомощи разделительных ого промежутка опреде-я а, где а - величина зазора; Ь - расстояние щими элементами (плаинструмент с пластинчатыми токоподводя-. щими элементами, вид спереди, взаимное расположение электрода-инструмента и обрабатываемой детали; на фиг, 5 - то же, вид сверху.Схемы ЭХО (фиг.1 и 2) включают электрод-инструмент 1, обрабатываемую деталь (лопатку) 2, межэлектродный зазор 3, источник энергопитания 4 с условным местом токоподвода к электродам, измеряющий рабочий ток амперметр 5 и вольтметр 6, определяющий напряжение между электродами.Электрод-инструмент, выполненный в виде пакета параллельных пластин, состоит иэ токоподводящих пластин 7, прижимных планок 8, разделительных шайб 9, стягивающих болтов 10 и фиксирующих гаек 11Процесс электрохимической обработки производится следующим образом. НапряО=а Е,(3) жение положительной полярности подают к обрабатываемой детали (лапэтке) и отрицательный - к электроду-инструменту или в зависимости от технологических задач, отдельно к каждой из пластин, изолированных между собой шайбой из диэлектрического материала. Величину межзлектродного зазора устанавливают; исходя из условия и.в соответствии с требованиями технологической задачи электрохимической обработки, Затем подаот электролит и включают источник электропитания. При необходимости принудительной подачи электролита в межэлектродный зазор, предлагаемая конструкция электродов-инструментов позволяет подавать электролит под любым углом к обрабатываемой поверхности детали.Как известно, электрохимический процесс сопровождается бурным выделением газа и тепла в межэлектроднам зазоре. Периодичность пластин не препятствует естественному конвективному тепло- и массообмену межзлектрадного зазора с основным объемам электролита, что происходит практически равномерно со всей поверхности абрабать 1 ваемай площади.Особенность предлагаемого способасостоит в том, что распределенйая дискрет- ным образом в пространстве активная площадь формообразующей поверхности электрода-инструмента гораздо меньше охватывэемой рабочей частью площади обрабатываемой поверхности, потому что электрические палл каждого дискретного такаподвадящего элемента, рассеиваясь и перекрываясь между собой по принципу суперпозиции полей, образуют практически однородное электрическое поле на обрабатываемой поверхности детали, если соблюдено условие где Ь - расстояние междутокоподводящими элементами,.а - величина межзлектродного зазора.При этом расстояние для переноса ионов между электродами остается прежним, как в случае для сплошного катода, но устраняется стенка, которая ограничивала и направляла бы поток электролита по узкому коридору межзлектродного зазора, и, как следствие этого, исчезает вязкий пограничный слой Прандтля, происходит практически мгновенный вынос в щели между пластинами, прореагировавших частиц электролита с прианадной области конвективным, турбулентным или принудитель-.ным потоком,5 С использованием электрода-инструмента предлагаемого типа конструкции проводилась работа по снятию жаропрочных, отработавших свой ресурс покрытий лопаток габотурбинных двигателей с целью "0 их последующего восстановления. Была изготовлена установка электрохимической ячейки лабораторного типа.Для проведения электрохимической обработки поверхности лопаток ГТД пло щадью Я = 0,91 дм использовалсявыпрямительный агрегат БАКР-12 для промышленных гальванических установок.Установка работает при двух постояйных режимах напряжения в цепи 6 В и 12 В.20 Для прокачки использовался электронасас "Кама"3", Было изготовлено также цесколько вариантов конструкций электрода-инструмента дискретного типа.Полный объем покрытия партии лопаток 25 производится в свободно проточном электролите 15% раствора КаС одновременно со.спинки и с корыта лопатки двусторонним электродом-инструментом с дискретным катодам, Время полного снятия покрытия со ставляет в сред 2 нем 1 мин 30 с при плотноститока 280 А/дм . Межэлектродный зазор состороны лопатки составлял а = 3-5 мм со .стороны корыта и а = 5-7 мм со стороны,1 спинки, Ь =3 мм.35 . Качество обработанной поверхности соответствовало 7.-8 классу чистоты.Величины параметров а и Ь могут бытьрассчитаны следующим образом.Согласно дифференциальному закону 40 0 ма плотность тока выражается формулой где Е - напряженность электрического поля;45 О- удельная электропроводность проводящей среды,С другой стороны, по определению" где- сила тока в цепи;Я - площадь электродов.Падение напряжения на электрохими 55 ческой ячейке 0 связано с напряженностьюэлектрического полл Е формулой где а - расстояние между электродами,(4) из формулы (1),(5) приравнивая правые части (4) и (5), получим 0а оТаким образом, а = О 6 см = 6 мм.Подставив полученное значение а в условие, определяющее промежуток между токоподводящими пластинами Ь л а, получим Ь 5 18 мм,Величина была выбрана Ь = 3 мм,Для предварительной оценки межэлектродного зазора а были применены следующиеданные: Я=1 м =100 см; 0=68;,=300 А; и =0,3 Ом см ,Величина плотности тока ) = 300 А/дм,при которой начинается эффективный процесс рятия покрытий, была определена эмпирическим путем при обработке пробныхобразцов.Величина удельной электропроводнасти сг для йаС взята иэ справочных данных.Тогда по формуле (7) Использование в процессе всей площа- .ди рабочей поверхности электрода-инструмента в оптимальном режиме позволяетповысить выход продукции по току, исклю 5 чить нежелательные побочные явления, вызванные концентрационными градиентамив межэлектродном зазоре, и, в конечномсчете, снизить энергозатраты электрохимическай обработки металла,10 Предлагаемый способ обеспечиваетсвободный и необходимый гидродинамический режим по высоте обрабатываемой детали, что снижает степень газонаполнениямежзлектродного зазора и обеспечивает бо 15 лее равномерное распределение плотноститока по высоте анода, что снижает рабочеенапряжение на электрахимической ячейке,улучшая тем самым качество обработки поверхности детали, Кроме того, испальзова 20 ние предлагаемого способа позволяет наоснове единообразных элементов получатьэлектроды-инструменты для обработкикрупногабаритных изделий, а также обеспечивать возможность изменения формы абра 25 батывающей , поверхностиэлектрода-инструмента в процессе обцаботки.Формула изобретенияСпособ электрохимической обработки30 электродом-инструментом с дискретной ра. бочей поверхностью, содержащлм каналыдля прокачки электролита, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качестваобработки путем интенсификации гидради 35 намического режима электрода, обработкуведут электродом-инструментом, рабочаячасть которого выполнена в виде пакета параллельных пластин, закрепленных с возможностью вертикального перемещения и. 40 установленных с промежутками одна отно сительно другой при помощи разделитель: ных шайб, а величину промежуткаопределяют иэ соотношенияЬ да,45 где а - величина межэлектрадного зазора;Ь - расстояние между такоподвадящими элементами (пластинами).1815040 ставитель В.Га хред М.Морген йдуллин ректор: ЛФиль актор 1607 Тираж . ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Произ