ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ELECTROLITE FOR ELECTROCHEMICAL PROCESSING

Изобретение относится к электрохимическим и электрофизическим способам обработки материалов, а именно к электролитам для электрохимической обработки острых кромок после слесарной зачистки в изделиях, преимущественно из нержавеющих и жаропрочных сплавов.
Известен электролит (Патент №2163525; МПК B23H 3/08, C25F 3/16; опубликовано 27.02.2001) для размерной электрохимической обработки металлов, на основе водного раствора нитрата натрия дополнительно введены органическая добавка 8-оксихинолин и поверхностно-активное вещество - катионный жир при следующем соотношении компонентов, %:
Азотнокислотный натрий
8
8-Оксихинолин-орто (8-оксихинолин)
0,005
Катионный жир
0,05
Вода
Остальное
Известен электролит (Патент №2053062; МПК B23H 3/08; опубликовано 27.01.1996) для размерной электрохимической обработки металлов, на основе водного раствора хлорида натрия или калия, содержащий изопропиловый или н-пропиловый спирт и глицирин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлорид натрия или калия
5,0-7,0
Изопропиловый или н-пропиловый спирт
15,3-23,0
Глицерин
12,6-22,0
Вода
Остальное
Известен электролит (Авторское свидетельство №SU 1756045; МПК B23H 3/08; опубликовано 23.08.1992) для размерной электрохимической обработки металлов, на основе суспензии окиси хрома в водном растворе азотнокислотного натрия, полиоксиэтилен-полиоксипропилен-N,N'-тетра-(2-оксипропил)-1,3-диаминопропанол-2 и глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Азотный натрий
10-15
Окись хрома
10-15
Полиоксиэтилен-
1,0-3,5
полиоксипропилен-N,N'-
тетра-(2-оксипропил)-1,3-
диаминопропанол-2
Глицерин
0,5-1,5
Вода
Остальное
Известен электролит (Авторское свидетельство №1646726; МПК B23H 3/08; опубликовано 07.05.91) для ЭХРО металлов, на основе водного раствора хлорида и нитрата щелочного металла, содержащий этилцеллозольв при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хлорид щелочного металла
15-18
Нитрат щелочного металла
2-3
Этилцеллозольв
10-15
Вода
Остальное
Общим недостатком приведенных составов электролитов является то, что все они предназначены для увеличения производительности процесса и приводят к большому съему металла с поверхности деталей. Кроме того, приведенные выше электролиты обладают свойством локализации процесса при размерной электрохимической обработке на малых зазорах, при больших межэлектродных зазорах эти электролиты не работают или происходит неравномерный съем металла с поверхности деталей. Не обеспечивают задачу: скруглить кромки отверстий, сгладить микронеровности на поверхности деталей сложной формы, и обеспечить минимальный съем металла с деталей, чтобы не испортить геометрию профиля детали.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному электролиту является электролит (Патент US 7501051 B2; дата публикации 10.03.2009; МПК B23H 11/00) для размерной электрохимической обработки металлов, содержащий глицерин.
Недостатком данного электролита является низкая производительность, плохое локализующее свойство и, как следствие, невозможность обработки жаропрочных сплавов.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение производительности, улучшение качества обрабатываемой поверхности при минимальном изменении размеров детали, уменьшение шероховатости, скругление отверстий в случае перфорированной детали, за счет используемых компонентов хлорной кислоты, бутилового спирта и глицерина.
Указанный технический результат достигается тем, что в электролите используется более сильная основа - хлорная кислота, увеличена концентрация глицерина и применяется бутиловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бутиловый спирт
77
Хлорная кислота
6
Глицерин
17
Для проверки эффективности предлагаемого электролита были проведены экспериментальные исследования по электрохимической обработке нержавеющих и жаропрочных сплавов при различных концентрациях компонентов в электролите.
Режим обработки: напряжение - 25…30 B; ток - (4…6) до 20 A; величина межэлектродного зазора - 5…10 мм; температура электролита - 20°…30°C.
a
Пример 1. Готовят электролит следующим образом: в 90 мас.% бутилового спирта добавляют хлорную кислоту 10%, хорошо перемешивают при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают перфорированные образцы с диаметром отверстий 0,3…0,5 мм из сплава ЖС6У, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки получены результаты: изменение толщины образца - от 0,15 до 0,2 мм; светлая поверхность; R=0,6-0,8 мкм.
a
Пример 2. Готовят электролит следующим образом: в 77 мас.% бутилового спирта добавляют глицерин 15% и хлорную кислоту 8%, хорошо перемешивают при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают перфорированные образцы с диаметром отверстий 0,3…0,5 мм из сплава ЖС6У, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки получены результаты: изменение толщины образца - от 0,08 до 0,1 мм; светлая поверхность; R=0,4-0,7 мкм.
a
Пример 3. Готовят электролит следующим образом: в 77 мас.% бутилового спирта добавляют глицерин 17% и хлорную кислоту 6%, хорошо перемешивают при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают перфорированные образцы с диаметром отверстий 0,3…0,5 мм из сплава ЖС6У, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки получены результаты: изменение толщины образца - от 0,005 до 0,02 мм; R=0,4-0,8 мкм.
a
Пример 4. Готовят электролит следующим образом: в 77 мас.% бутилового спирта добавляют глицерин 18% и хлорную кислоту 5%, хорошо перемешивают при комнатной температуре. В этом электролите обрабатывают перфорированные образцы с диаметром отверстий 0,3…0,5 мм из сплава ЖС6У, при вышеуказанном режиме. По окончании обработки получены результаты: изменение толщины образца - от 0,005 до 0,01 мм; светло-серая поверхность; R=0,5-0,9 мкм.
Результаты исследования сплава ЖС6У представлены в таблице 1. Анализ полученных результатов позволил установить, что съем материала происходит равномерно по всей поверхности, полностью удалены оставшиеся заусенцы с деталей, изготовленных из жаропрочных литейных сплавов, кромки отверстий скруглены равномерно. Уменьшение или увеличение концентрации бутилового спирта, хлорной кислоты или глицерина приводит к неравномерному удалению заусенцев и существенному ухудшению качества обработанной поверхности. Благодаря замене воды на бутиловый спирт повышается производительность электролита, а использование глицерина способствует улучшению локализации процесса.
Электролит прост по приготовлению и стабилен в работе. Применение данного электролита позволяет исключить трудоемкую ручную доводку кромочных элементов. При подборе режимов обработки он так же может быть использован в ремонтных технологиях, в частности для снятия нагара на деталях ГТД для дальнейшего восстановления их формы и размеров.
Таблица 1.
Электрохимические характеристики сплава ЖС6 в различных электролитах
№
Электролиты
Изменение толщины образца
Шероховатость
Внешний вид обрабатываемой поверхности
R<sub>a исх</sub> мкм
R<sub>a к</sub> мкм
1
90% C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH + 10% HClO<sub>4</sub>
0,15
1-1,23
0,6-0,8
Кромки отверстий скруглены неравномерно, поверхность светлая
2
77% С<sub>4</sub>Н<sub>9</sub>ОН + 15% C<sub>3</sub>H<sub>5</sub>(OH)<sub>3</sub> + 8% HClO<sub>4</sub>
0,08
1-1,23
0,4-0,7
Кромки отверстий скруглены, поверхность светлая
3
77% C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH + 17% C<sub>3</sub>H<sub>5</sub>(OH)<sub>3</sub> + 6% HClO<sub>4</sub>
0,005-0,02
1,23-1
0,8-0,4
Кромки отверстий скруглены, поверхность светлая
4
77% C<sub>4</sub>H<sub>9</sub>OH + 18% C<sub>3</sub>H<sub>5</sub>(OH)<sub>3</sub> + 5% HClO<sub>4</sub>
0,005
1-1,23
0,5-0,9
Кромки отверстий скруглены слабо, поверхность светло-серая