UDK 621 Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
The objects of research in this work are technologies for preparing surfaces of non-rigid finned shells of the ogival profile for assembly for soldering with the exception of defects and ele-ments of abrasive caricature on conjugated surfaces
COMBINED PROCESSING, TECHNOLOGY OF PREPARATION FOR ASSEMBLY, COOLED FINNED SHELL
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Сборки из оребренных нежестких деталей типа оболочек формируют проточные каналы высоконапорных систем теплообмена для экстремально нагруженных силовых агрегатов реактивных двигателей и энергетических установок. Проточные каналы охлаждения по действующей технологии получают в исходно сформованных листовых заготовках по образующей оживальной формы на станках с числовым программным инструментом дисковыми фрезами, спаренными в один блок. Для сборки под пайку высокотемпературном припоем с пониженной текучестью наиболее актуальным и неизученным вопросом является обеспечение гарантированной требуемой формы кромок по выступам ребер и адгезионного состояния поверхностей в зоне сопряжения, что связано с технологически наследованными параметрами поверхностного слоя при предыдущей обработке. Научно-технологический вопрос состоит в подготовке с требуемыми параметрами торцев выступов оребрения, размеры которых составляют 2-3 мм, чтобы получить наиболее эффективную площадь теплосъёма. Выступы с такими размерами формируют парными фрезами на тонкостенной оболочке оживальной формы на станке с ЧПУ. После этого из-за заусенцев вершины выступов невозможно обработать ни абразивными ни лезвийными методами до требуемого под пайку качества поверхности и провести их надежную активацию [1]. Недостаточно изученным остается вопрос по сохранению острых кромок по вершинам ребер, R не более 0,1 мм. Заусенцы на этих кромках остаются в огромных количествах. Их снимают в составе слесарного участка узловой сборки вручную или абразивом, с последующей индивидуальной ручной доработкой по перепускам систем охлаждения, что является очень трудоемкой дорогостоящей операцией. Длительность снятия заусенцев бывает сопоставима с трудоемкостью всей детали [2]. Авторитетными и известными отечественными научными школами (СГПУ, г. Санкт-Петербург, МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, СГТУ, г. Самара, ВГТУ, г. Воронеж и др.) используется как абразивные, так и новые способы активации выступов оболочек с различными физическими явлениями и техническими процессами. Но по-прежнему остаются недостаточно изученными актуальные вопросы теоретического описания механизма образования заданного характера шероховатости различными методами на плоских вершинах оребрения при определенной величине исходной шероховатости и дефектов. В настоящее время решение задач по подготовке поверхностей под пайку нежестких оболочек идет по пути зачистки электродным травлением в химически активных растворах, нанесения различных покрытий с параллельной или последовательной активацией. Решать подобные вопросы предлагается обоснованным включением в комбинированную технологию активирующей электрохимической обработки микрогранулами на завершающем этапе. Работа выполнена в соответствии с научным направлением ВГТУ в соответствии с планом ГБ НИР № 2018.15 «Разработка, исследование и практическое использование нетрадиционных методов и средств проблемно-ориентированного повышения производственной технологичности аэрокосмической техники нового поколения». Целью работы является получение теоретических основ и научно-обоснованных технологий подготовки поверхности нежесткой оребренной оболочки оживального профиля для сборки под пайку с исключением на спрягаемых поверхностях дефектов и элементов шаржирования абразивом. Задачи:
- Создать научно-теоретические принципы надежного технологического сопряжения нежесткой оребренной оболочки оживальной формы с поверхностью другой оболочки, полученной методом ротационной вытяжки, и тоже тонкостенной нежесткой деталью через повышенную активацию поверхностей выступов.
- Установить влияния закономерности абразивных и гальвано-химических режимов обрабатываемости материалов оболочек на гарантированную величину шероховатости и вероятную величину шаржирования сопрягаемых поверхностей.
- Обосновать физически и математически пределы допустимых границ короблений в нежесткой технологической системе «электрокорунд–микрорельеф-дефектный слой» и отклонений при активации в системе «токопроводящие гранулы–активированный микрорельеф» при электро-химико-механическом воздействии.
- На основе экспериментальных исследований определить закономерности влияния параметров комбинированных воздействий в процессах предварительной обработки и активации поверхности сложного профиля на ее рабочие показатели.
- Создать технологическое обеспечение для процессов предварительной обработки и активации поверхности сложного профиля под ее эксплуатационные характеристики, в том числе с комбинированными операциями.
- Предложить методику выбора режимов технологии подготовки поверхности оболочки оживального профиля без использования свободного абразива в струйной или иной форме, дающей активацию поверхностей вершинам пазов вдоль оживальной формы и обеспечивающей такое повышение энергетического уровня поверхности оболочки, чтобы это дало возможность 10 % повышения эксплуатационных нагрузок на камеры сгорания энергетических установок и двигателей этого класса.
- Спроектировать технологический процесс подготовки поверхностей нежестких оребренных оболочек оживального профиля для сборки под пайку с исключением на спрягаемых поверхностях дефектов и шаржирования абразивом.
Решение этих задач позволит теоретически и методически обосновать порядок оценки и рационального проблемно-ориентированного повышения производственной технологичности процессов сборки под пайку нежестких оболочек [3].
2 Материалы и методы
Объектами исследования являются технологии подготовки поверхностей нежестких оребренных оболочек оживального профиля для сборки под пайку с исключением на спрягаемых поверхностях дефектов и элементов шаржирования абразивом.
Методы исследования. Исследования теории процессов выполнялись на научных основах технологии машиностроения, технической механики, металлофизики, явлений электрохимического и электролитического травлений, вычислительной математики, математического моделирования. Эксперименты выполнены с помощью современных средств и приборов, по методикам планирования эксперимента и анализа результатов, предложенных автором.
Предметом исследования явились научно-теоретические принципы технологического обеспечения надежного технологического сопряжения нежесткой оребренной оболочки оживального профиля с активированной поверхностью выступов с другой тонкостенной оболочкой, полученной методом ротационной вытяжки.
Достоверность результатов обеспечена корректностью постановки задач, обоснованным использованием аналитических зависимостей, строгостью использованного математического аппарата, корректной постановкой экспериментов, обработки экспериментальных данных и подтверждается качественным и количественным соответствием теоретических исследований с экспериментальными данными, а также практическим применением результатов исследований.
1. Nekrylov A.M. Hardening and finishing processing of technologically hard-to-reach flow channels of parts / A.M. Nekrylov, A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, V.N. Sokolnikov, G.A. Su-khochev//High technologies in mechanical engineering. 2020. No. 7 (109). pp. 20-23.
2. Nekrylov A.M. Improving the production manufacturability of working surfaces of loaded parts using hardening combined processing / A.M. Nekrylov, A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev, S.N. Kodentsev, V.G. Gritsyuk // Strengthening technologies and coatings. 2020. Vol. T. 16. No. 4 (184). pp. 182-186.
3. Grymzin A.Yu. Technological methods for combined hardening of surfaces when creating complex profile products / A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev // Pumps. Turbines. Systems. 2021. No. 2 (39). pp. 73-78.
4. Podgornov S.N. Manufacturability and quality indicators of flow surfaces after combined processing / A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, S.N. Kodentsev, G.A. Sukhochev // Voronezhsky Scientific and Technical Bulletin. 2022. No. 4 (42). pp. 22-28.
5. Technological methods for processing non-rigid finned shells of power plants / Suhochev G.A., Podgornov S.N., Grymzin A.U., Yukhnevich S.S. // Materials Today : Proceedings. "Interna-tional Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment 2020, IC-MTMTE 2020". 2021.pp. 1943-1945.
6. Sukhochev G.A. Technological methods of combined hardening of surfaces of a complex profile when creating science-intensive products / G.A. Sukhochev, A.Yu. Grymzin, A.M. Ne-krylov, S.N. Podgornov, S.N. Kodentsev // Proceedings of the XI Intern. scientific-practical. conf. "Innovations in Mechanical Engineering" (InMash-2020), Biysk, October 22-23, 2020, pp. 54-60.
7. Podgornov S.N. Ways of increasing the production manufacturability of finned shells by strengthening combined treatment / S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev, S.S. Yukhnevich // Modern production technologies in mechanical engineering: collection of scientific tr., Voronezh: VSTU, issue 13, 2020. pp.97-101.
8. Grymzin A.Yu. Application of hardening combined processing of loaded parts to improve production manufacturability / A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev // Scientific sup-port of the Voronezh region: Sat. tr. winners of the competition of research works of students and graduate students of VSTU in priority areas of development of science and technology. Voronezh, VSTU, 2020. S. 199-201.
9. Grymzin A.Yu. Technological support of consumable characteristics of parts with small-sized flow channels / A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev, S.S. Yukhnevich // Mod-ern production technologies in mechanical engineering: collection of scientific tr., Voronezh: VSTU, issue 14, 2021. pp.94-98.
10. Grymzin A.Yu. The use of combined processing to increase the quality indicators of blade parts / A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev // Scientific support of the Voro-nezh region: Sat. tr. winners of the competition of scientific research works of students and gradu-ate students of VSTU in priority areas of science and technology development. Voronezh, VSTU, 2021, pp. 167-170.
11. Grymzin A.Yu. Combined finishing and hardening treatment of flow surfaces of parts with channels / A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, G.A. Sukhochev // Scientific support of the Voro-nezh region: Sat. tr. winners of the scientific research competition. works of students and graduate students of VSTU on prior. e.g. developed. science and technology. Voronezh, VSTU, 2022, pp. 87-89.
12. Patent No. 2788444 Russian Federation, B23H 5/06, B23B 09/00. The method of hard-ening the internal surfaces of the channels of parts [Text] / G.A. Sukhochev, A.M. Nekrylov, A.Yu. Grymzin, S.N. Podgornov, D. V. Silaev; applicant and patentee Voronezh State Technical Universi-ty. No. 2022100797, claim. May 25, 20219; publ. 01/19/2023, Bull. No. 2. - 8s.
13. Patent No. 2680117 Russian Federation, B23K 1/012, B23K 1/19 Method of soldering double-layer soldered structures / M.A. Kashapov, N.G. Ivanov, V.V. Fedorov, A.S. Gribanov, A.V. Grebenshchikov, S.N., Podgornov; applicant and patent holder Joint Stock Company "NPO Energomash named after Academician V.P. Glushko" -No.2017106620, application 28.02.2017; publ. 15.02.2019, Bul. No. 5. - 8c.
