Voronezh, Voronezh, Russian Federation
UDK 621 Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
The paper reflects the results of experimental studies and testing of the processes of com-bined formation of surfaces with a complex profile, such as bladder machines. The methods of activation of such surfaces before applying plasma sputtering were proposed, technological schemes of combined processing were devel-oped, experimental research results were shown.
HARDENING COMBINED, ELECTROEROSION, MICRO-STEPS, ANODIC DISSOLUTION, COATING, SUBSTRATE ACTIVATION.
|
DOI:
|
|
УДК 621.9.068
|
|
|
05.02.07 – технология и оборудование механической и физико-технической обработки
|
|
|
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛОПАТОК
|
TECHNOLOGICAL SUPPORT OF THE PROCESS OF COMBINED HARDENING SURFACES OF THE BLADES
|
|
к.т.н., ведущий инженер-конструктор Конструкторского бюро химавтоматики (Россия), e-mail: luckymessages@yandex.ru
|
cand. of tech. sc., leading design engineer, Design Bureau of Chemical Automation (Russia), e-mail: luckymessages@yandex.ru
|
|
Коденцев Сергей Николаевич к.т.н., доцент
|
Kodentsev Sergei Nikolaevich cand. of tech. sc., assistant professor
|
|
Гореликов Владимир Николаевич к.т.н., заместитель начальника отделения Исследовательского центра имени М.В. Келдыша
|
Gorelikov Vladimir Nikolaevich cand. of tech. sc., deputy head of the department Research Center named after M. V. Keldysh»
|
|
Аннотация. В работе отражены результаты экспериментальных исследований и апробации процессов комбинированного формообразования поверхностей со сложным профилем, таким как лопаточные машины. Предложены методы активации таких поверхностей перед нанесением покрытий плазменным напылением, разработаны технологические схемы комбинированной обработки, показаны экспериментальные результаты исследований.
|
Annotation. The paper reflects the results of experimental studies and testing of the processes of combined formation of surfaces with a complex profile, such as bladder machines. The methods of activation of such surfaces before applying plasma sputtering were proposed, technological schemes of combined processing were developed, experimental research results were shown. |
|
Ключевые слова: упрочнение комбинированное, электро-эрозия, микро-выступы, анодное растворение, покрытие, активация подложки.
|
Keywords: hardening combined, electroerosion, micro-steps, anodic dissolution, coating, substrate activation. |
|
1 Автор для ведения переписки
|
|
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Эксплуатационные знакопеременные нагрузки, действующие на детали машин, прежде всего, двигателей (ракетных, авиационных), отличаются высоким градиентом температур и многовекторным сложнонапряженным состоянием, которые вызывают макродефекты и микротрещины на поверхности лопаточных деталей. Подобные воздействия приводят к отказам при работе агрегатов с лопаточными деталями [1-10].
Известны эффективные способы решения указанной проблемы, среди которых к эффективным относится подход нанесения защитных от воздействия циклических механических нагрузок и высоких температур покрытий. В данном подходе к прогрессивным относят метод плазменного напыления. Обеспечение стойкого соединения покрытия с основой в данном методе определяется многими факторами, а среди них, таким важным фактором, как шероховатость и состояние поверхности перед напылением. Поверхность должна иметь профиль анкерного типа, быть активирована с шероховатостью Ra не менее 60 мкм и не иметь микротрещин и других дефектов. Для межлопаточных каналов с углом раскрытия до 450, представляющих труднодоступные поверхности, подготовка поверхности лопаток под напыление и последующее на них плазменное напыление представляет сложную задачу [2].
Это приводит к необходимости поиска более подходящих эффективных решений. Для этого предлагается подход на основе комбинированного эрозионно-химико-термического процесса, который позволяет обрабатывать поверхности со сложным профилем, к которым относятся лопатки турбин. Метод на основе данного подхода дополнительно позволяет выравнивать и активировать микрорельеф под напыление с помощью микрошариков.
2 Материалы и методы
Для снижения стоимости процесса, использующего медь в качестве электрода-инструмента, предлагались варианты с использованием доступных материалов – цинковых и магниевых сплавов. Однако эксперименты показали значительно большую интенсивность эрозионного износа таких электродов (до 200-300 %), что приводило к большим погрешностям обработки [11]. Кумулятивный эффект при этом был полностью терялся, что объяснялось теплофизическими свойствами, приводящими к потере энергии полуволны, необходимой для зажигания обрабатываемого материала. Принципиально задача была решена с помощью нанесения цинкового покрытия на электроды-инструменты толщиной более 60 мкм, при которой стабилизировался кумулятивный эффект [11]. Для поиска материалов электродов-инструментов исследовались латунь Л62 и медь М01.
1. Sukhochev G. A. The quality management of products operating in extreme conditions during non-stationary influences. Voronezh: Publishing VSU. 2003. 287 c.
2. Sukhochev G. A. Fundamentals of the technology of combined formulation of non-polished tool of screw surfaces / G. A. Sukhokhev, E. G. Smoliannikova, V. N. Gorelikov // Metalworking. 2008. №. 1. P. 12-16.
3. Usov S. V. Metallophysical aspects of improving the operational resource of machine parts with the help of combined physico-technical methods / S. V. Usov, I. P. Tchipilin, A. M. Nekrovov, A. O. Rodionov // Strengthening technology and coatings. - 2020. - № 1 (16). - P. 19-22.
4. Sukhochev G. A. Reinforcing and finishing processing of technological hard-to-reach flow channels of parts / G. A. Dryokhev, A. M. Nekrov, A. Yu Grymzin, S. N. Podgornov, V. N. Sokolnikov // High-tech technologies in mechanical engineering. - 2020. - № 7 (109). P. 20-23.
5. Negrov A. M. Study of the strengthening processing modes of inter-pump channels of parts of the rotor group / A. M. Nekrovov, G. A. Dryochiev, A. O. Rodionov // Strengthening technology and coatings. 2019. Volume 15. №. 9 (177). P. 421-426.
6. Negrov A. M. Formation of Quality Of A Complex Surface Afterter Combination Processing / A. M. Nekrovov, G. A. Sukhochev G. A.// Anthropometric sciences : an innovative look at the formation and development of the personality : Matlins of the Vioh. scientific study. conf., March 21-22, 2018 : in 2 parts, h. 1. Voronezh : VSTU, 2018. - P. 313-314.
7. Influence of contact efforts on surface quality of difficult profile under finishing hardening machining / Gennady A. Sukhochev G. A., Vasiliy N. Sokolnikov, Andrey M. Nekrylov // "Solid State Phenomena", Vol. 316, 2021. - Access mode : https://www.scientific.net/ssp.316.738.
8. Patent № 2709072 Russian Federation, B23H 5/06, B24B 39/00. The method of hardening processing of local areas of surfaces of parts of rotors / G. A. Sukhochev G. A., V. N. Sokolnikov, A. M. Necros ; Applicant and Patent holder Voronezh State Technical University. - №. 2019123080, claim. 07.17.2019 ; publ. 12.13.2019, Bul. №35. - 8 p.
9. Sokolnikov V. N. Improving the performance of high-speed rotors in places of adjustment by combined methods / V. N. Sokolnikov, G. A. Dryokhev, A. M. Nekrovov, A. Yu. Grymzin, A. V. Norman // Scientific support of the Voronezh region : Sat. Tr. Winners of the competition of scientific and research. Works of students and graduate students of the WGTU on priority areas of development of science and technology. Voronezh, VSTU, 2019. - pp. 229-232.
10. Sukhochev G. A. The parameters of the technological process of obtaining a high-quality surface layer of parts of the rotor group / G. A. Dryochiev, V. N. Sokolnikov, A. M. Negroles // Modern production technologies in mechanical engineering: Sat. Scientific Tr., Voronezh: FGBOU VPO VSTU, Issue. 12, 2019. - pp. 83-86.
11. Sukhochev G. A., Silayov D. V., Codensev S. N. A method of preparing the surface of a complex profile for gasplasma spraying. Patent 2680333. 2019.
12. Sukhochev G. A. Technological support of the quality of gas-thermal coatings on the surfaces of complex shape / G. A Sukhochev, A. M. Kadyrmetov, D. V. Silayev // Bulletin of Grate named after P. A. Solovyov. - Rybinsk : RGATU, 2017. #. 2 (41). pp. 26-32.
