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.
