УДК 621 Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
Объектами исследования в данной работе являются технологии подготовки поверхностей нежестких оребренных оболочек оживального профиля для сборки под пайку с исключением на спрягаемых поверхностях дефектов и элементов шаржирования абразивом.
КОМБИНИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА, ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ПОД СБОРКУ, ОХЛАЖДАЕМАЯ ОРЕБРЁННАЯ ОБОЛОЧКА
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. Некрылов А.М. Упрочняющая и отделочная обработка технологически труднодоступных проточных каналов деталей / А.М. Некрылов, А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, В.Н. Сокольников, Г.А. Сухочев // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 7 (109). С. 20-23.
2. Некрылов А.М. Повышение производственной технологичности рабочих поверхностей нагруженных деталей применением упрочняющей комбинированной обработки / А.М. Некрылов, А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, Г.А. Сухочев, С.Н. Коденцев, В.Г. Грицюк // Упрочняющие технологии и покрытия. 2020. Том Т. 16. № 4 (184). С. 182-186.
3. Грымзин А.Ю. Технологические методы для комбинированного упрочнения поверхностей при создании сложнопрофильных изделий / А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, Г.А. Сухочев // Насосы. Турбины. Системы. 2021. № 2 (39). С. 73-78.
4. Подгорнов С.Н. Технологичность и показатели качества проточных поверхностей после комбинированной обработки / А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, С.Н. Коденцев, Г.А. Сухочев // Воронежский научно-технический вестник. 2022. № 4 (42). С. 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. Сухочев Г.А. Технологические методы комбинированного упрочнения поверхно-стей сложного профиля при создании наукоемких изделий / Г.А. Сухочев, А.Ю. Грымзин, А.М. Некрылов, С.Н. Подгорнов, С.Н. Коденцев // Материалы XI Междун. науч.-практ. конф. «Инновации в Машиностроении» (ИнМаш-2020), Бийск, 22-23 октября 2020 г. С. 54-60.
7. Подгорнов С.Н. Пути повышения производственной технологичности оребренных оболочек упрочняющей комбинированной обработкой / С.Н. Подгорнов, Г.А. Сухочев, С.С. Юхневич // Современные технологии производства в машиностроении: сб. науч. тр., Воро-неж: ВГТУ, вып. 13, 2020. С.97-101.
8. Грымзин А.Ю. Применение упрочняющей комбинированной обработки нагружен-ных деталей для повышения производственной технологичности / А.Ю. Грымзин, С.Н. Под-горнов, Г.А. Сухочев // Научная опора Воронежской области: сб. тр. победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направле-ниям развития науки и технологий. Воронеж, ВГТУ, 2020. С. 199-201.
9. Грымзин А.Ю. Технологическое обеспечение расходных характеристик деталей с мелкоразмерными проточными каналами / А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, Г.А. Сухочев, С.С. Юхневич // Современные технологии производства в машиностроении: сб. науч. тр., Воронеж: ВГТУ, вып. 14, 2021. С.94-98.
10. Грымзин А.Ю. Применение комбинированной обработки для увеличения показа-телей качества лопаточных деталей / А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, Г.А. Сухочев // Науч-ная опора Воронежской области: сб. тр. победителей конкурса науч.-исследовательских ра-бот студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направлениям развития науки и техно-логий. Воронеж, ВГТУ, 2021. С. 167-170.
11. Грымзин А.Ю. Комбинированная отделочно-упрочняющая обработка проточных поверхностей деталей с каналами / А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, Г.А. Сухочев // Научная опора Воронежской области: сб. тр. победителей конкурса науч.-исслед. работ студентов и аспирантов ВГТУ по приор. напр. развит. науки и технологий. Воронеж, ВГТУ, 2022. С. 87-89.
12. Патент №2788444 Российская Федерация, B23H 5/06, B23B 09/00. Способ упроч-нения внутренних поверхностей каналов деталей [Текст] / Г.А. Сухочев, А.М. Некрылов, А.Ю. Грымзин, С.Н. Подгорнов, Д. В. Силаев; заявитель и патентообладатель Воронежский гос¬ударственный технический университет. № 2022100797, заявл. 25.05.20219; опубл. 19.01.2023, Бюл. №2. - 8с.
13. Патент №2680117 Российская Федерация, B23K 1/012, B23K 1/19 Способ пайки двухслойных паяных конструкций / М.А Кашапов, Н.Г. Иванов, В.В. Федоров, А.С. Грибанов, А.В. Гребенщиков, С.Н, Подгорнов; заявитель и патентообладатель Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" -№2017106620, заявл. 28.02.2017; опубл. 15.02.2019, Бюл. №5. - 8с.
