ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ В КОРПУСАХ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
В статье рассматривается конструкция, назначение турбонасосного агрегата, в частности, корпуса насоса турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя. Представлено устройство и инструмент для получения сложнопрофильных отверстий в корпусах турбонасосных агрегатов. Рассмотрены особенности проектирования средств технологического оснащения для электроэрозионной обработки. Предложенная прогрессивная конструкция приспособления и инструмента позволила выполнить обработку деталей турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя со специальными отверстиями.

Ключевые слова:
ТЕХНОЛОГИЯ, ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА, АГРЕГАТ, КОРПУС, ИНСТРУМЕНТ, ДЕТАЛЬ, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ.
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

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.

 

Список литературы

1. Справочник технолога (справочное издание) / под. ред. Суслова А. Г. // М. : Инновационное машиностроение, 2019. - 800 с.

2. Смоленцев Е. В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки. М. Машиностроение. 2005. - 511 с.

3. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 т. / Под ред. В.П. Смоленцева. М: Высшая школа, 1983.

4. Комбинированные методы обработки / В. П. Смоленцев, А. И. Болдырев, А. В. Кузовкин, Г. П. Смоленцев, А. И. Часовских. Воронеж : ВГТУ, 1996. - 168 с.

5. Смоленцев, В. П. Влияние электрохимической размерной обработки на физико-механические характеристики металлов // Электрохимическая обработка металлов. Сб. науч. тр. Кишинев : Штиинца, 1972.

6. Сулима, A. M. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов / A. M. Сулима, М. И. Евстигнеев. М. : Машиностроение, 1974.

7. Science-based technologies creation based on combined processing methods for fabrication aerospace filters / A. Yu. Ryazantsev, A. А. Shirokozhukhova, V. G. Gritsyuk// Materials Today : Proceedings, 19 (2019), 2065-2067. DOI :https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.075.

8. Innovative Methods For Obtainig Artificial Roughness On The Surfaces Of Heat-Loaded Parts Of The Liquid Rocket Engines Combustion Chamber / A. Yu. Ryazantsev, A. А. Shirokozhukhova, Yukhnevich S. S. // AIP Conference Proceedings 2318, 030004 (2021) ; https://doi.org/10.1063/5.0035987.

9. Micro electrical discharge machining single discharge temperature field simulation / Z. L. Peng, Y. N. Li, D. Fang, Y. Y. Zhang. - USA : JCPRC5, 2013. - P. 859-864.

10. Jiajing Tang, Xiaodong Yang. A Thermo-hydraulic Modeling for the Formation Process of the Discharge Crater in EDM // 18th CIRP Conference ISEM XVIII. - 2016. - № 42. - P. 685-690.

11. Состояние и перспективы развития комбинированных методов обработки / Смоленцев В. П., Смоленцев Е. В. // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева. 2017. № 2 (41). - С. 5-9.

12. Абляз, Т. Р. Изучение изменения свойств электродов в зависимости от режимов проволочно-вырезной электроэрозионнной обработки // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. - 2011. - Т. 13. - № 1. - С. 87-93.

13. Obara Н. Detection of Discharging Position on WEDM // Proceedings of 10th ISEM, 1992 - p. 404-409.

14. Umang Maradia. Meso-Micro EDM : diss. Dr. sc. ETH Zurich № 22024. - Zurich, 2014. - 246 p.

15. Matthias Hackert-Oschatzchen. Single Discharge Simulations of Needle Pulses for Electrothermal Ablation. - Rotterdam: COMSOL Conference, 2013. - P. 1-5.

16. Weingartner E., Kuster F., Wegener K. Modeling and simulation of electrical discharge machining // 1st CIRP Global Web Conference. - 2012. - № 2. - P. 74-78.

17. Chander Parkash Khatter Analysis of surface integrity in electrical discharge machining (EDM) process for tungsten carbide material : dis. Ph. D. - Patiala, India, 2010.

18. Абляз, T. P., Шлыков E. C., Кремлев С. С. Применение электродов-инструментов с покрытием для электроэрозиоиной обработки стали 38Х2Н2МА // СТИН. - 2017. - № 5. - С. 20-21.

19. Эмпирическое моделирование межэлектродного при электроэрозионной обработке стали 38Х2Н2МА / Т. Н, Абляз, Е. С. Шлыков, Д. А. Борисов, А. А. Шумков, И. Ю. Jleтягин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2017. - Т. 19, № 2. - С. 67-79.

20. Куц, В. В. Исследование процесса получения отверстий полым электродом на модернизированном электроэрозионном станке ЧПУ / В. В. Куц, М. С. Разумов, Д. А. Зубков, А. С. Бышкин, А. А. Неструев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 3. - С. 395-402.


Войти или Создать
* Забыли пароль?