Способ уплотнения анодных красок со столкновением струй пескоструйной обработки

Способ уплотнения анодных красок со столкновением струй пескоструйной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области поверхностной обработки механических деталей и, в частности, к уплотнению анодных красок для защиты деталей газотурбинных двигателей.

Некоторые детали авиационных двигателей подвержены повышенным механическим нагрузкам, и только специальные материалы могут отвечать предъявляемым им требованиям механической прочности. Как правило, недостатком этих материалов является их высокая чувствительность к коррозии; следовательно, их необходимо обязательно защищать средством, которое может противостоять условиям окружающей среды, в которой работают эти детали (повышенная температура, присутствие моторного масла, керосина и т.д.). Применяемая в настоящее время антикоррозийная защита представляет собой покрытие детали краской, противостоящей повышенным температурам и вышеупомянутым различным текучим средам. Однако, поскольку эта краска относится к так называемому классу CMR (канцерогенная, мутагенная, репротоксичная), она регламентирована нормами REACH, касающимися регистрации, оценки, разрешений и ограничений применения химических веществ. Поэтому, чтобы избежать проблем, связанных с этим регламентированием, необходимо разработать новый метод защиты.

Согласно первому решению система защиты основана не только на одном принципе нанесения покрытия из краски, но также на физико-химическом способе, называемом анодной покраской. Этот способ состоит в напылении на поверхность детали жидкости с наполнителем из металлических пигментов, таких как алюминий или цинк, затем деталь нагревают в печи для полимеризации нанесенного вещества. В результате получают твердый защитный слой, который защищает от окисления, пока его не поцарапают, но который характеризуется тем, что не является проводящим. Как только на детали появляются царапины или риски, защита перестает действовать, и деталь становится чувствительной к электрохимической коррозии. Для устранения этого риска поверхностный слой необходимо сделать проводящим, чтобы он подвергался коррозии в первую очередь вместо металла защищаемой детали.

При этом используют анодную краску для обозначения поверхностного слоя, который становится проводящим. Для этого необходимо ориентировать металлические частицы, включенные в состав краски после полимеризации, посредством механического действия, но не нарушая при этом эстетического аспекта. Для этого обычно применяют два способа:

- воронение, при котором окрашенные части после полимеризации натирают в одном направлении при помощи металлической губки. Это действие позволяет получить электрическую непрерывность на обработанных частях. Однако в данном случае речь идет о ручном действии, которое очень сложно автоматизировать и, следовательно, применять в промышленном масштабе и при котором труднодоступные зоны детали могут не быть обработаны.

- уплотнение, которое состоит в пескоструйной обработке окрашенных частей после полимеризации. Это действие позволяет получить электрическую непрерывность на обработанных частях. Но его необходимо производить при очень слабом давлении, чтобы не повредить обработанные зоны. Однако чтобы пескоструйная установка могла работать нормально, в ней необходимо сохранять относительно высокое рабочее давление, которое в любом случае должно быть достаточно высоким для обработки детали; в настоящее время это приводит к систематическому ухудшению качества получаемого покрытия.

Следовательно, задачей изобретения является разработка способа, который обеспечит уплотнение анодных красок посредством пескоструйной обработки и который позволит сохранять качество покрытия обработанных деталей.

В связи с этим объектом изобретения является способ уплотнения анодных красок посредством пескоструйной обработки, согласно которому направляют по меньшей мере две струи абразивного материала в сторону детали, покрытой упомянутой краской, при этом упомянутые струи ориентируют со схождением, чтобы они соединялись в точке фокусирования, отличающийся тем, что упомянутая точка фокусирования находится перед деталью.

При фокусировании двух струй песка до того, как они достигнут детали, столкновение между частицами песка заставляет струи терять часть своей энергии и делает возможной операцию уплотнения анодной краски.

Предпочтительно расположение струй абразивного материала имеет симметрию относительно направления, перпендикулярного к обрабатываемой поверхности.

В частном варианте выполнения струи абразивного материала производятся по меньшей мере в количестве двух и образуют между собой угол 90°.

Предпочтительно расстояние между точкой фокусирования и поверхностью обрабатываемой детали находится в пределах от 200 до 300 мм.

Предпочтительно давление песка превышает 2 бара. Следовательно, можно использовать существующие установки за счет простого смещения пескоструйных насадок.

Изобретение, его другие цели, детали, отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания варианта выполнения, представленного исключительно в качестве неограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает схематичный фронтальный вид известного устройства для пескоструйной обработки детали.

Фиг. 2 - схематичный вид сверху известного устройства пескоструйной обработки детали.

Фиг. 3 - схематичный фронтальный вид устройства для пескоструйной обработки детали согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг. 4 - схематичный вид сверху устройства пескоструйной обработки детали согласно варианту осуществления изобретения.

На фиг. 1 и 2 соответственно во фронтальной и верхней проекции представлена пескоструйная обработка детали 1, которую обычно применяют для чистовой поверхностной обработки детали газотурбинного двигателя. Классически пескоструйную обработку производят при помощи двух насадок 2, которые ориентированы под углом 90° относительно друг друга и которые направляют, каждая, струю 3 песка перпендикулярно к поверхности детали 1, при этом обе струи распространяются в одной плоскости. Расстояние “d” от прямой, соединяющей две насадки 2, до детали 1 определяют таким образом, чтобы две струи 3 сходились в точке 4 фокусирования, которая находится на детали 1, то есть они вместе достигают одной и той же обрабатываемой песком точки.

Для осуществления пескоструйной обработки обе насадки перемещают одновременно вдоль детали 1 по ее высоте и по ее окружности, сохраняя в любой момент одинаковую геометрию для относительного положения насадок 2 и поверхности детали 1. С учетом телесного угла, характеризующего расхождение струй 3, поверхность, обдуваемая в каждый момент пескоструйной обработки, имеет форму окружности диаметром “l”.

На фиг. 3 и 4 соответственно во фронтальной и верхней проекции представлено уплотнение, в соответствии с изобретением, краски, покрывающей обрабатываемую деталь. Две насадки 2 расположены, как и в предыдущем случае, с ориентацией струй 3 в одной плоскости под углом 90° друг к другу и с одинаковым телесным углом расхождения. В данном случае обдувание детали происходит так же, как и при классической пескоструйной обработке. Однако расстояние, на котором насадки расположены относительно поверхности детали, увеличилось по сравнению с предыдущим случаем таким образом, что соединяющая их прямая находится теперь на расстоянии, превышающем расстояние фокусирования d. К этому расстоянию добавилось расстояние смещения насадок “r”, поэтому струи песка встречаются в точке 4 фокусирования, которая на этот раз находится перед поверхностью детали. Столкновение между двумя струями приводит к явлению дифракции этих струй, которые объединяются в одну струю с более значительным телесным углом. Эта преломленная струя ориентирована перпендикулярно к обрабатываемой стенке за счет симметрии, придаваемой расположению струй относительно направления, перпендикулярного к поверхности детали 1. Следовательно, поверхность, обдуваемая в каждый момент при уплотнении, является более обширной и образует окружность диаметром “L”, превышающим диаметр “l”.

Далее следует описание принципа работы способа уплотнения анодной краски в соответствии с изобретением.

При классической пескоструйной обработке с двумя насадками под углом 90° расстояние насадки/деталь регулируют таким образом, чтобы фокус 4 струи находился на поверхности обрабатываемой детали 1, то есть там, где кинетическая энергия песка является наибольшей. Значения давления, применяемые при пескоструйной обработке, обычно составляют около 3 бар. Длина фокусного расстояния d не меняется, независимо от применяемых значений давления пескоструйной обработки.

Для осуществления уплотнения можно было бы уменьшить давление пескоструйной обработки примерно до 1,5 бар, что соответствует значению давления, минимально допустимому для установок. Но даже это уменьшенное давление остается слишком большим для уплотнения, так как оно может повредить обрабатываемые поверхности с отслаиванием краски. Поэтому необходимо найти решение для уменьшения мощности струи песка.

Согласно изобретению увеличивают расстояние насадки/деталь, не меняя угла схождения 90° струй между собой. Точка 4 фокусирования этих струй больше не находится на уровне самой детали, а на уровне точки схождения, в которой струи песка пересекаются. Столкновение частиц приводит к дифракции струи, в результате чего снижается скорость частиц песка на детали 1 и уменьшается их кинетическая энергия, при этом преломленная струя 5 теряет свою мощность. Это позволяет сохранить косметическую целостность краски и одновременно придать ей свойство электропроводимости.

Удаление насадок 2 относительно детали 1 позволяет поддерживать давление струи песка достаточным для нормальной работы установки. Кроме того, преимуществом этого решения является то, что с учетом большего расхождения преломленной струи 5 оно позволяет покрывать более значительную поверхность детали и, следовательно, увеличить скорость обработки, сокращая, таким образом, продолжительность цикла обработки.

Целью оптимизации расстояния фокусная точка/деталь является обеспечение достаточного давления песка для нормального уплотнения, но не слишком сильного, чтобы не повреждать обрабатываемые поверхности. Для этого изобретением рекомендуется расстояние “r” от детали до фокусной точки порядка 250 мм и в любом случае в пределах от 200 до 300 мм.

Это решение позволяет соблюдать все требования уплотнения краски при идеальной повторяемости способа и обеспечивает существенный выигрыш во времени, поскольку обработку детали можно производить в 2-3 раза быстрее, чем при ручном воронении, в зависимости от формы обрабатываемой детали.

1. Способ уплотнения на детали анодных красок посредством пескоструйной обработки, включающий направление по меньшей мере двух струй (3) абразивного материала в сторону детали (1), покрытой упомянутой краской, при этом упомянутые струи ориентируют со схождением с возможностью соединения в точке (4) фокусирования, отличающийся тем, что упомянутая точка фокусирования находится перед деталью (1).

2. Способ уплотнения по п. 1, в котором струи (3) абразивного материала располагают симметрично относительно направления, перпендикулярного к обрабатываемой поверхности.

3. Способ уплотнения по п. 2, в котором формируют по меньшей мере две струи (3) абразивного материала и образуют между ними угол в 90°.

4. Способ уплотнения по п. 1, в котором расстояние между точкой (4) фокусирования и поверхностью обрабатываемой детали (1) выбирают в пределах от 200 до 300 мм.

5. Способ уплотнения по п. 4, в котором давление струи песка превышает 2 бара.