CC BY
74
Литература
1. Рыбалко А. В., Сахин О., Месяц А. А. Некоторые особенности процесса микродугового оксидирования при высоких плотностях тока // Металлообработка. 2010. № 2. С. 30-38.
2. Суминов И. В., Эпельфельд А. В., Людин В. Б. и др. Микродуговое оксидирование // М.: Экомет, 2005. 352 с.
3. Рыбалко А. В., Сахин О., Крит Б. Л. и др. О возможности снижения энергозатрат процесса микродугового оксидирования // Металлообработка. 2010. №2 1. С.28-33.
4. Слонова А. И., Терлеева О. П. Морфология, структура и фазовый состав микроплазменных покрытий, сформированных на сплаве Al-Cu-Mg // Защита металлов. 2008. Т. 44, № 1. С. 72-83.
УДК 621.719.048.4
Возможности электролитно-плазменного полирования при обработке деталей с различным начальным уровнем шероховатости поверхности
В. И. Новиков, А. И. Попов, М. И. Тюхтяев, М. Н. Зейдан
В настоящее время основными способами обработки деталей со сложными поверхностями (турбинные лопатки, лопасти гребных винтов) все еще остаются шлифование и ручная финишная полировка [1]. Предлагаемый для внедрения электролитно-плазменный метод полирования позволяет отказаться от ручного труда, и лишен недостатков элект-
а)
б) Высота рельефа, мкм 5,0
рохимического полирования, поскольку проводится в среде нетоксичных электролитов малой концентрации. Электролитно-плазмен-ное полирование (ЭПП) — финишная операция, при которой размеры обработанной поверхности практически не изменяются, а изменяется только шероховатость [2]. К технологическим параметрам процесса ЭПП относятся: состав электролита, концентрация и температура электролита, напряжение, сила тока, продолжительность полирования [3].
ОАО «Завод турбинных лопаток» использует традиционный технологический процесс. Полирование электролитно-плазменным методом сталей 15Х11МФШ12Х13, используемых на ОАО «Завод турбинных лопаток», производилось в течение 10 мин в среде водного раствора сернокислого натрия (Ма2804) с кон-
0,0
0£ 3,9 4,0 ДлиНа рельефа, мм
-5,0
з) Высота рельефа, мкм
0,0
-5,0
Л ^ /ч ---
^ V/ УЛ/ - ^ 0,3 - 0,9 -----'"Г - ^ Ч/'Л/^'Д^Л 19 1,9 Длина рельефа, мм
Рис. 1. Полированный образец (а) и профилограммы поверхности до (б) и после (1, б) полирования: а = 0,396 мкм; б — = 0,143 мкм; Яа = 0,86 мкм
№ 1 (61)/2011
бГ
Еа, мкм 3,0
2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0
2,4
2,504
2,211
1,097
ш
0,878
II
1,960
0,862
1_и
0,753
1
0,395
0,143
2 3
Номер образца
Рис. 2. Изменение шероховатости до ( ) и после ( ) электролитно-плазменного полирования
центрацией 0,2 моль/л при напряжении 320 В. Для проведения испытания были предоставлены пять однотипных образцов с различными режимами предварительной обработки поверхности: 3 образца, шлифованных абразивным инструментом с различной величиной зерна (80-120 мкм) при скорости резания V = 35 м/мин, глубине резания £ = 300 мкм и 2 образца после фрезерования при V = 200 м/ мин, £ = 1,5 мм и подаче вг = 0,19 мм/зуб. Для подтверждения результатов испытания были сняты профилограммы поверхности образцов до (рис. 1, б) и после (рис. 1, в) полирования.
За время обработки шероховатость поверхности Яа уменьшилась в 2-3 раза, что видно на соответствующей профилограмме поверхности образца. Обобщенный график изменения уровня шероховатости представлен на рис. 2.
Проведены испытания на группе образцов из того же материала в целях изучения влияния электролитно-плазменного полирования на поверхности различных типов. Измерения производились на выпуклой (а) и вогнутой (б) поверхностях образцов. Соответствующие графики изменения шероховатости поверхности приведены на рис. 3.
В случае высокого начального значения Яа изменение шероховатости поверхности не-
а) В,а, мкм 3,0
2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0
2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0
1 2,6 3,36
1,7 2
0,64 0,94 0,96 1,5
0,61 0,5^^0,42
1 2 3 4 Группа образцов 5
мкм
1 2,72
2,1 1,9 —-2,19 ^2
0,47___ 0,72 0,77
0,38 0,46 049
12 3 4
Группа образцов
Рис. 3. Изменение уровня параметра шероховатости поверхности до (1) и после (2) электролитно-плазменно-го полирования для выпуклой (а) и вогнутой (б) поверхностей
велико (1,1-1,2 раза), тогда как при малом уровне шероховатости наблюдается та же тенденция, что и у предыдущей группы образцов, уровень шероховатости уменьшился до 2,0 раз. Такая ситуация сложилась из-за того, что данная группа образцов подвергалась обработке разных типов перед операцией ЭПП. Образцы с низким начальным Яа (0,8 мкм) получены шлифованием, а образцы с высоким начальным Яа (2,5 мкм) — в результате фрезерования фрезерования, они имеют большую волнистость поверхности, устранить которую методом ЭПП затруднительно.
Испытывались возможности ЭПП образцов с высоким начальным уровнем шероховатости поверхности (22,5-3,2 мкм). Были полированы 10 образцов типа «Кольцо», предва-
Результаты ЭПП образцов типа «Кольцо»
Параметр Номер образца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Подача, мм/об 0,5 0,4 0,35 0,30 0,25 0,20 0,175 0,15 0,125 0,10
Шероховатость, мкм: начальная конечная 22,51 16,72 11,70 9,40 8,44 5,54 7.45 6.46 5,17 4,38 3,47 2,64 5,96 5,04 4,26 3,44 4,40 3,73 3,24 2,51
№ 1 (61)/2011
рительно обработанные точением с различным значением подачи (скорость и глубина резания оставались неизменными: V = 150 м/мин и £ = 1 мм). Результаты испытаний сведены в таблицу. После обработки поверхности с высоким начальным уровнем шероховатости значение параметра Яа снизилось у большинства обработанных образцов на 1 мкм.
Проведенные исследования указывают, что наиболее эффективно процесс ЭПП используется при обработке поверхностей с начальной шероховатостью не более 2 мкм (рис. 3). Применение электролитно-плазменного полирования высоколегированных сталей позволит снизить долю механической обработки поскольку не оставляет острых кромок, а скругляет и притупляет имеющиеся кромки, позволяя отказаться от слесарных операций. Использование ЭПП после фрезерования не
будет эффективным, поскольку для данного метода полирования важно состояние поверхности, полученное на предыдущем этапе обработки.
Литература
1. Шишов Г. А., Михаэль С. Ю., Зубарев Ю. М., Катенев В. И. Технология производства турбин, СПб.: СПИМаш, 1998. 191 с.
2. Веселовский А. П., Кюбарсэп С. В., Ушомир-ская Л. А. Особенности электролитно-плазменной обработки металлов в нетоксичных электролитах // Металлообработка. 2002. № 6. С. 29-31.
3. Локтев Д. Е., Ушомирская Л. А., Новиков В. И. Исследование параметров электролитно-плазменного полирования низколегированной стали методом планирования полного факторного эксперимента // Металлообработка. 2009. № 5. С. 15-18.
№ 1 (б1)/2011
