Литература

1. Купряков Ю.П. Сбор и заготовка лома и отходов цветных металлов / Ю.П. Купряков, В.А. Радзиховский. - М.: Металлургия, 1988. 158 с.

2. ГОСТ 1639-93. Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2005.

3. ГОСТ 27331-87. Пожарная техника. Классификация пожаров. - М.: Издательство стандартов, 1987.

4. Снурников А.П. Комплексное использование сырья в цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1977. 272 с.

5. Металлургия вторичного сырья: Учеб. пособие для вузов / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение РАН, 1998. 289 с.

6. ГОСТ 4784-97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

7. Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии. Лом и отходы цветных металлов (образование и использование): Справочник. - М.: Экономика, 1984. 151 с.

8. ГОСТ 18978-73. Лом и отходы цветных металлов. Термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999.

9. Грановский Г.И. Резание металлов: учебник / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. - М.: Высш. шк., 1985. 460 с.

10. Highly rigid and light-weight heads prevent vibration and achieve good surface finish. Mitsubishi tool news, 2006.7. Up date B047A. Mitsubishi carbides Home hage: www. mitsubishi carbide. com.

11. Грановский Г.И. Резание металлов: учебник/ Г.И. Грановский, В.Г. Грановский - М.: Высш. шк., 1985. 460 с.

12. Васин С.А. Резание материалов. Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: учебник для техн. вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 448 с.

13. Резников А.Н. Тепловые процессы в технологических системах / А.Н. Резников, Л.А. Резников. - М.: Машиностроение, 1990. 280 с.

14. Лакирис. Смазочно-охлаждающие технологические средства (СОЖ). Каталог продукции. Категория 61. - http://luckyres.ru.

15. Цыганов А.С. Производство вторичных цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургиздат, 1961. 301 с.

16. Равич Б.М. Брикетирование в цветной и черной металлургии. - М.: металлургия, 1975. 232 с.

17. Городничий Н.И. Литейное производство цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1989. 103 с.

18. Богатин Д.Е. Порошки цветных металлов. - М.: Металлургия, 1970. 103 с.

19. Северденко В.П. Обработка давлением гранул алюминиевых сплавов / В.П. Северденко, Н.В. Шепельский, В.З. Жилкин. - М.: Металлургия, 1980. 216 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.002

Г.А. Сухочев, Е.Г. Смольянникова, А.Ю. Пузаков

УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ комбинированной обработки ДЛЯ обеспечЕНИЯ качества поверхностей каналов ЛОПАТОЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ

В работе выполнен анализ управляющих и управляемых параметров комби­нированного процесса обработки узких межлопаточных каналов мел­кораз­мерных турбин. Показаны технологические возможности новых мето­дов, разработанных по результатам исследований.

Основными показателями качества комбинированной обработки непрофилированным инструментом, которые определяют эксплуатационные свойства лопаточных деталей, являются следующие характеристики обработанных поверхностей:

• снижение шероховатости;

• степень наклепа (относительное повышение микротвердости);

• глубина наклепа поверхностного слоя;

• глубина трещиноватого слоя;

• величина поверхностных остаточных напряжений сжатия;

• степень равномерности распределения указанных показате-лей по обработанным поверхностям.

Фактическое определение заданных показателей качества по отдельности не дает полной картины обеспечения эксплуатацион-ных показателей лопаточных деталей. Комплексное влияние достиг-нутых показателей качества на наиболее важные эксплуатационные показатели, такие как КПД, определяется гидравлической расходной проливкой или продувкой, а ресурс работы поверхности лопатки (количество циклов до разрушения), выявляется при разгонных испытаниях турбин на высокооборотном стенде до разрушения [1].

Обеспечение необходимых показателей качества открытых поверхностей деталей технических трудностей на представляет. В нашем случае под качеством комбинированной обработки лопаточ-ных деталей подразумевается качество обработки поверхностей их межлопаточных каналов, определяющее эксплуатационные харак-теристики таких деталей.

Основные технологические параметры, существенно влияю-щие на качество обработки поверхностей межлопаточных каналов, исходя из возможности практического воздействия условий обра-ботки на вышеуказанные показатели качества, можно подразделить на две группы – неуправляемых и управляемых (управляющих) параметров (рисунок). Эти группы состоят из подгрупп, объединяю-щих отдельные факторы, близкие по характеру своего влияния на показатели качества обработки. В состав группы неуправляемых параметров, не изменяю­щихся в процессе обработки, входят следующие подгруппы и от­дельные па­раметры:

1. Исходные характеристики матери­ала де­тали:

• предел текучести;

• твердость поверхностного слоя;

• исходная микротвердость (микротвердость сердцевины);

• модуль упругости.

2. Исходная микрогеометрия поверхностей межлопаточных кана­лов:

• технологически наследованная шероховатость;

• глубина микротрещин от предыдущих этапов обработки.

3. Геометрические характеристики межлопаточного канала:

• минимальное межлопаточное расстояние;

• минимальный угол сужения межлопаточного канала по поверх­ностям лопаток;

• степень сужения поперечного сечения на длине межлопаточ­ного канала;

• угол наклона оси входной части межлопаточного канала к ради­альной плоскости детали;

• угол изменения наклона оси межлопаточного канала к радиаль­ной плоскости детали на длине межлопаточного канала;

• минимальный радиус кривизны вогнутых поверхностей.

Указанные параметры являются исходными характеристиками конкретных лопаточных деталей, подлежащих отделочно-упроч­ня­ющей обработке, и не могут активно использоваться для влияния на показатели качества обработки.

В состав группы управляемых параметров входят следующие под­группы и отдельные параметры:

1. Технологические возможности оборудования и оснастки:

• возможность обеспечения стабильности процесса обработки;

• возможность перенастраивания на различные типоразмеры;

• возможность дополнительной интенсификации процесса обра­ботки за счет электрохимической составляющей процесса;

• степень автоматизации процесса обработки.

2. Основные технологические характеристики обрабатывающей среды (непрофилированного инструмента):

• гранулометрический состав и насыпная плотность;

• токопроводящие свойства;

• основные характеристики гранул (плотность, твердость, шеро­ховатость, геометрическая форма);

• технологическая износостойкость инструмента;

• наличие и химический состав рабочей жидкости.

4. Параметры режима обработки:

• частота и амплитуда движений гранул;

• форма и пространственное расположение траектории движе­ний гранул в рабочей зоне;

• динамическое давление рабочей среды на обрабатываемые по­верхности.

5. Технологическое время обработки.

Управляемые параметры характеризуют принципиальную возможность активного влияния условий обработки на показатели ее качества, поэтому эти факторы являются не только управляемыми, но и управляющими по отношению к качеству поверхностей межлопаточных каналов деталей.

Для обеспечения максимальной эффективности процессов комбинированной обработки необходима оптимизация всего ком­плекса управляемых (управляющих) параметров применительно к об­работке конкретных деталей.

Оптимизация одной из подгрупп управляемых факторов предполагает создание конструкций оборудо­вания и оснастки, обладающих технологическими возможностями, необходимыми для эффективной реализации процессов комбиниро­ванной обработки [2]. Оптимизация остальных подгрупп управляе­мых факторов, а именно, основных характеристик рабочей среды, параметров режима обработки и времени обработки, стала возможной после теоретического и экспериментального исследований основных закономер­ностей процесса управляемой комбинированной обработки поверхностей сложного профиля в закрытой зоне узкого межлопаточного пространства.

В результате были созданы новые технологические приемы и средства для их реализации [3, 4]. Разработаны режимы комбинированной обработки, вклю­чаю­щие механическое, электроимпульсное воздействие, анодное рас­творе­ние, что обеспечивает требуемые технологические показатели процесса:

• напряжение источника питания  2-3 кВ;

• длительность импульса  0,1-0,3 мкс;

• средняя плотность анодного тока  40 А/см²;

• обрабатывающая среда – металлические гранулы диаметром 1-2 мм в технической воде.

Достигнутые технологические показатели для поверхностей лопаток турбин из жаропрочных никелевых сплавов после предвари­тельной электроэрозионной обработки:

• R_а=0,16-0,32 мкм, разброс по степени на­клепа 0,1 %;

• глубина трещиноватого слоя не более 2-3 мкм.

Достигнутые показатели значительно превышают результаты, по­лучае­мые ранее для узких межлопаточных каналов с шириной просвета около 2 мм.