УДК 621.0 Теория машиностроения (машиноведение). Ядерная техника
В статье приведена информация по спроектированным и внедренным процессам комбинированной обработки нагруженных деталей перспективных энергетических установок, описаны оригинальные средства технологического оснащения, рассмотрены перспективы расширения их технологических возможностей и влияния на повышение производственной технологичности изделий.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, КОМБИНИРОВАННОЕ УПРОЧНЕНИЕ, ПРОТОЧНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ.
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Для достижения нужных параметров экспериментальных образцов в отраслях промышленности, выпускающих энергетические двигательные установки, применяются конструкторско-технологические подходы в их разработке, сочетающие различные технологические схемы и методы изготовления. Используются как традиционные технологии, включающие металлообработку со снятием стружки, штамповку, сварку и прессование, так и непривычные или редко используемые в машиностроительном производстве физико-технические способы формообразующих воздействий (лазерных, химических, лучевых, плазменных, электрических и др.), для практической реализации которых проводится объединение их в общий технологический процесс [1-4].
Чтобы достичь наилучших результатов все более обширно используются способы комбинированной обработки. При помощи таких способов становится возможным более качественно и быстро обрабатывать такие материалы, как высокопрочные сплавы, обладающие высокой вязкостью, сложнолегированные коррозионностойкие стали и непроводящие ток конструкционные материалы. Этим достигается возможность обработки деталей более сложных конфигураций с обеспечением высокого качества их поверхностей, повышается ресурс работы и другие эксплуатационные показатели перспективных изделий ведущих отраслей отечественного машиностроения [5-8].
Актуальность при изготовлении высокоэкономичных энергоустановок и двигателей состоит в том, что данная отрасль занимает весомую часть рынка, а повышение технологичности их изготовления дает существенно лучшие производственные результаты, сокращает затраты времени на изготовление деталей и узлов, и повышает конкурентоспособность на мировом рынке в данной отрасли.
2 Материалы и методы
В различных технологических задачах могут использоваться различные пути решений в зависимости от заданных требований к изделию и стоимости, и целесообразности использования методов тех или иных методов обработки. Также рассматривается и целесообразность использования комбинированных обработок с учетом их способности решать несколько задач и возможности использования для различных формообразующих воздействий.
По этой причине научно обоснованы и предложены технологические методики повышения параметров качества поверхностей в узком межлопаточном пространстве лопастных деталей, поверхности которых имеют кривизну второго порядка (рис. 1). По существующей технологии у лопаток, исключая практически недоступные локальные участки в глубине канала, обрабатывают поверхности на входе и выходе из межлопаточного пространства [9-12].
Для удаления заусенцев, формирования регулярного микрорельефа, избирательного локального снятия припуска по профилю мелкоразмерных каналов оребренных охлаждаемых стенок камер сгорания (рис. 2) используется размерное электрохимическое травление металла. После необходимой трансформации данная технология применима в комбинированном процессе отделки и импульсно-ударного поверхностного упрочнения сужающихся криволинейных межлопаточных каналов лопастных деталей высокооборотных роторов.
Для нормируемого завихрения с целью определенного торможения тока проходящей по каналам теплоснимающей жидкости по дну последнего с заданной последовательностью формируются небольшие углубления (рис. 2). В настоящее время на их получение электроискровым методом по всей поверхности охлаждаемой оболочки требуется трудоемкость более одной станко-смены.
Очень низкая конструктивная технологичность усугубляется наличием предварительной операции не просто немеханизированного, а сугубо ручного снятия заусенцев фрезерного происхождения по вершинам оребрения. Трудоемкость этой слесарной операции (до 10-12 часов на одну оребренную оболочку оживального профиля) снижается до 1-2 часов только при использовании комбинированных отделочно-зачистных методов обработки.
1. Сухочев, Г. А. Управление качеством изделий, работающих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях / Г. А. Сухочев. – Воронеж: ВГУ, 2003. – 286 с.
2. Грилихес, С. Я. Электрохимическое полирование. Теория и практика. Влияние на свойства металлов / С. Я. Грилихес. – Л. : Машиностроение, 1976. – 208 с.
3. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов / М. В. Щербак, М. А. Толстая, А. П. Анисимов, В. Х. Постаногов. – М. : Машиностроение, 1981. – 263 с.
4. Подураев В. Н. Технология физикохимических методов обработки / В. Н. Подураев. – М. : Машиностроение, 1985. – 264 с.
5. Балтер, М. А. Влияние структуры стали на ее усталостную прочность после поверхностного пластического деформирования / М. А. Балтер // Исследования по упрочнению деталей машин. – М. : Машиностроение, 1972. – № 11. – С. 226-235.
6. Балтер, М. А. Упрочнение деталей машин / М. А. Балтер. – М. : Машиностроение, 1978. – 183 с.
7. Ножницкий, Ю. А. Конструктивно-технологический облик рабочих лопаток высокотемпературных турбин перспективных ГТД / Новые технологические процессы и надежность ГТД. Выпуск 7. Обеспечение прочностной надежности рабочих лопаток высокотемпературных турбин // Научно-технический сборник под редакцией Ю. А. Ножницкого и Р. И. Ткаченко – М : ЦИАМ, 2008. – С. 3-7.
8. Рыжов, Э. В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Э. В. Рыжов, А. Г. Суслов, В. П. Федоров. – М. : Машиностроение, 1979. – 176 с.
9. Бабичев, А. П. Основы вибрационной технологии / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев. – Ростов н / Д : Изд-во ДГТУ, 1998. – 624 с.
10. А. с. 1316797 СССР, МКИ3 В 24 В 31 / 06. Способ вибрационной обработки деталей сложной формы / А. В. Левченко // Бюллетень изобретений. – 1987. – № 22.
11. А. с. 1593065 СССР, МКИ3 В 24 В 31 / 06. Способ вибрационной обработки деталей сложной формы / Ю. Р. Копылов и др. // Бюллетень изобретений. – 1990. – № 34.
12. Гореликов, В. Н. Упрочнение поверхностей лопаточных деталей для работы в водородосодержащей среде / В. Н. Гореликов, А. И. Портных, С. Н. Коденцев, В. П. Белокуров // В сб. : Современные технологии производства в машиностроении. Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж, 2021. С. 99-104.
13. Сухочев, Г. А. Технологическое обеспечение качества лопаточных деталей с использованием наукоемких нетрадиционных методов обработки / Г. А. Сухочев, А. В. Капустин, Е. Г. Смольянникова, Д. М. Небольсин // Насосы. Турбины. Системы, – Воронеж : ООО ИПЦ «Научная книга», 2011. – № 1. – С. 34-42.
14. Влияние обработки лопаток компрессора шариками в магнитном поле на формирование параметров поверхностного слоя и прочностные характеристики / Г. В. Пухальская, А. Д. Коваль, С. В. Лоскутов, И. Л. Гликсон, Л. П. Степанова, О. Л. Лукьяненко // Вестник двигателестроения : науч.-техн. журнал. – Вып. 2. – Запорожье : ОАО «МоторСич», 2009. – С. 92–101.
15. Крамаровский, Б. И. Повышение выносливости и ресурса лопаток компрессора ГТД упрочняюще-отделочной обработкой с применением микрошариков / Б. И. Крамаровский, К. Ф. Митряев, М. Б. Сазонов // Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин и приборов. – М. : МДНТП, 1986. – С. 47.
16. Родионов, А. О. Процессы комбинированного воздействия при обработке узких каналов деталей гидрооборудования / А. О. Родионов, Г. А. Сухочев, Д. В. Силаев // Насосы. Турбины. Системы. – Воронеж : Научная книга, 2014. – № 4(13). – С. 49-56.
17. Родионов, А. О. Комбинированная обработка узких каналов деталей высоконапорных систем подачи / А. О. Родионов, Г. А. Сухочев, Д. В. Силаев, В. Н. Сокольников // Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства : межвуз. сб. науч. тр. – Воронеж : ВГТУ, 2014. Вып. 14 – С. 87-92.
18. Поляков, М. С. Технология упрочнения : в 2-х т. / М. С. Поляков. – Л. : Машиностроение, 1995. – Т. 1 – 832 с; Т. 2 – 668 с.
19. Бойцов В. Б., Чернявский А. О. Технологические методы повышения прочности и долговечности / В. Б. Бойцов, А. О. Чернявский – М. : Машиностроение, 2005. – 128 с.
20. Васильев, А. С. Направленное формирование свойств изделий машиностроения / А. С. Васильев, А. М. Дальский, Ю. М. Золотаревский, А. И. Кондаков. – М. : Машиностроение, 2005. – 352 с.
21. Инженерия поверхности деталей машин / А. Г. Суслов, В. Ф. Безъязычный, Ю. В. Панфилов. Под ред. А. Г. Суслова – М : Машиностроение, 2008. – 318 с.
