1 Состояние исследования и актуальность работы
В конструкциях современных жидкостных ракетных двигателей используются турбонасосные агрегаты, предназначенные для подачи компонентов топлива из баков ракетоносителя в камеру двигателя. Основным элементом привода турбонасосного агрегата является газовая турбина, которая устанавливается в специальный корпус. Работа агрегатов двигателя происходит на высоких температурах, что требует большого внимания. В конструкции корпуса используются каналы с высокими требованиями к точности геометрических размеров и посадочных диаметров. Входной канал корпуса насоса представляет собой штуцер с уплотнительным отверстием, за которым располагается коническое отверстие, плавно переходящее в отверстие квадратного сечения. В соответствии с требованиями нормативной документации на внутренних поверхностях корпуса не допускаются трещины, зазубрины и прочие дефекты. Отверстие квадратного сечения, в соответствии с нормативной документацией должно иметь поверхность с шероховатостью Ra 0,8 мкм. Нестандартная форма отверстия требует специального подхода к проектированию сложнопрофильного инструмента и средств технологического оснащения для обработки детали. Решение данной задачи является актуальным для Конструкторского бюро Химавтоматики – одного из крупнейших предприятий России, занимающегося производством жидкостных ракетных двигателей.
2 Материалы и методы
В связи с тем, что работа агрегатов двигателя осуществляется при высоких температурах, корпус насоса турбонасосного агрегата изготавливается из жаропрочного труднообрабатываемого сплава ХН55 и предназначен для установки в него рабочих деталей узла турбонасосного агрегата. Общий вид конструкции корпуса турбонасосного агрегата представлен на рисунке 1, а.
Выбор технологии обработки корпусных деталей, в первую очередь, зависит от требований к поверхности обрабатываемой детали, материала заготовки, возможностей оборудования и инструмента [1]. На рис. 1, б показано сечение отверстия вводного канала турбонасосного агрегата, имеющее квадратное сечение со скруглениями в углах. С целью обеспечения требований нормативной документации к детали разработана прогрессивная технология обработки поверхностей с применением электроэрозионной обработки.
а б
а – общий вид; б – сечение вводного канала
Рисунок 1 – Корпус насоса турбонасосного агрегата
Электроэрозионный метод позволяет без дефектов выполнять обработку отверстия квадратного сечения. При обработке данного отверстия возможно оплавление кромок поверхности корпуса, что является недопустимым. Метод реализуется совокупностью физико-химических процессов, сопровождающих электрический разряд в жидкой диэлектрической среде, при протекании которых происходит изменение геометрических размеров токопроводящей заготовки. Во время обработки между инструментом-электродом и заготовкой формируется зона с высокой температурой. При этом происходит локальное разрушение (плавление и испарение) нагретого материала. Гидравлические и механические процессы в зоне обработки обеспечивают удаление обработанного материала [2, 3].
Следующим этапом является обработка электрохимическим методом, что позволяет исключить возможные дефекты поверхностного слоя, образованные при предварительном прожиге отверстия. В процессе электрохимической обработки происходит изменение формы или шероховатости поверхности заготовки за счет анодного растворения материала в электролите под действием электрического тока [4, 5].
С целью обеспечения требований нормативной документации к детали, разработана прогрессивная технология обработки поверхностей с применением электроэрозионной обработки.
