автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Влияние гидродинамики на технологические показатели электрохимической и электроалмазной глубинной обработки лопаток турбин ГТД вращающимися катодами

КАЗАНСЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ДРУЖШ НАРОДОВ .АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени А.Н.ТУПОЛЕВА

■ 189

Инв.й _____ Для слуаейногс) пользования

Экз. & ' т На правах рукописи

ГАЗИЗУЛЛИН КАШЛЬ ЫИРЕАТОВИЧ

УДК 621.9.047:629.7

ВЛИЯНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОАЛМАЗНОЛ ГЛУШЖОЙ .£.Е?ЛЭОТКИ ЛОПАТОК . ТУРБИН ГТД ВРАЩАЮЩИМИСЯ КАТОДАМИ

Специальности: 05.07.05 - Топловне двигателя лвтателышх

аппаратов 05.07.СМ - Технология производства летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой отепени кандидата технических наук

Казань - 1592

Работа выполнена в Казанской ордена Трудового Краевого Знамени и ордена Дружбы народов авиационном институте имени А.Н.Туполева.

Научные руководители:

Официальные оппонента:

Ведущее предприятие

- доктор технических наук профессор |К0ШПЩ Г.Н.

доктор технических наук, ]фофеооор КАЙЖШ А.1.

доктор физико-математических наук, профессор КЛОКОВ В.В. кандидат технических наук АМАН А.И.

Казанокое моторостроительное производственное объединение

Защита состоится ¿9 П

1992г. в

а

часов

ал ваавдатг специализированного совета К 063.43.01 в'Казанском ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружба народов авиационном институте имени А.Н.Тунолеза по адреоу: 420111, г.Казань, ул.К.Маркса, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ЛО у/ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного оовэта, кандидат

технических, наук ' А.Г.Каримова

ОЩАЯ ХАРЛКТЕРКСТ.КЛ РАБОТУ

Актуальность темы. Развитие и совершенствование конструкций» двигателей летательных аппаратов предусматривает широкое применение высокопрочных, жаропрочных и титановых сплавов, труднообрабатываемых механическими методами. Все это, наряду с усложнением конструкции двигателей летательных аппаратов, вызывает необходимость совершенствования технологий1обработки деталей двигателей.

Наиболее массовыми деталям газотурбинного двигателя (ГТД) являвтся лопатки турбшш и ког.трессора. Трудоемкость изготовления лопаточного аппарата 1ТД, вклвчающэго неоколько тысяч лопаток> составляет более 30 % от общей трудоемкости. Производство лопаток турбшш ГТД характеризуется большим разнообразием технологических процессов, однако, несмотря на это разнообразие, . технико-экономичвекае показатели процессов обработка остаются на невцеоком уровне. Это объясняется слоаностьа конструкции деталей, низкими технологическими свойствами применяемых материалов, повышенными, требованиями к точности, качеству поверхности, к надежности в эксплуатации. Низкая производительность, выоокзй расход инструмента при изготовлении лопаток, массовость их производства определяют актуальность исследований, направленных на сниаешю трудоемкости обработки лопаток ГТД.

Перспективными методами обработки деталей из жаропрочных и других труднообрабатываемых сплавов являются электрохимическая размерная и электроалмазц.тд обработка вращающимися катодами (ЭХО и ЭАШ ВК). •

Недостаточная изучеынооть процессов одерживает масштабы внедрения этих прогрессивных методов обработка и определяет актуальность их исследования.

Целью работы является улучшение.технологических показателей глубинной ЭХО и ЭАШ БЯ лопаток ГТД путем/рациональной орга-• низании гидродинамики процесоа (выбор охвш ооработхя, гидродинамических резлмов, режимов ЭХО л ЭАШ ВК).

Научная новизна. .

- разработана двумерная математическая модель процесса ЭХО и ЭАИ ЗШ, учитывающая гидродаяаигчесюм, тепловые аспекты, вращение электрода-инструмента, позволгваая рассчитать рехамы течения и температуру электролита, технологические рэглмы элза-

трохишческой и электроалмазной глубинной обработки врацаэдцамп-оя катодами.

- Проведено численное решение разработанной модели методом Ц. -V леремеш.ых, что повысило точность решения ж уменьшило

трудоемкость шчасде'ний по сравнению с ранее применявшимися методами.

- Анализ двумерных подай скоростей электролита в рабочем промежутке для разных схем обработки позволил установить гидродинамические реаимы, исключающее зоны обратных течений и обеспечивающее стабильный унос продуктов электролиза.

- На основе этого предложена охема подачи электролита в зону обработки через тело электрода инструмента, которая позволила повысить производительность, точность и качество обработки труднообрабатываемых жаропрочных сплавов.-

Достоверность получанных результатов обеспечивается использованием математически обоснованной методики решения сгстемы ' уравнений, описывающих процесс, хорошим совпадением расчетных и ■ экспериментальных данных, положительными результат&чи производственных иопыташ1й и внедрения.

Практическая ценность. На оонове численного решения ыагема-ткчоокой модели процесса ЭХО п ЭАШ ВК и по результатам взаимного сопоставления различных схем определены наиболее эффективные охами обработки. По результатам исследований спроектированы электроды-инструменты, позволившие достичь максимальной производительности в условиях соблюдения требований точности л качества обработанной поверхности при глубинном ЭХО и ЭАШ ВК лопаток турбин ГТД из жаропрочных сплавов 20 30, ЕС6КП, ХНТШВТЮБ п других труднообрабатываемых материалов. *

Полученные результаты внедрены на Казанском моторостроительном производственном объединении," в НИДТе, на КамАЗе с экономическим эффектом. • •

Апробация работц. Основные,положения диссертации докладывались на итоговых научных конференциях Казанского авиационного института в 1284-19Э0гг., на областной научно-технической конференции "Технология и ресурс" (г.Казань, 1385г.), Я Всесоюзной конфе ренцдн "Электрохимическая размерная обработка деталей машин" ОХО-Сб (г.Тула, 19££г.), Зс&сэюзеом научно-техническом семинаре • "Одектро^зичеокке ц алохтрохимическле метода обработки" (г.Андросов, 1Эо7г.), И Всесоюзном научно-техническом семинара "Оптим-

шшф-88" (г.Новгород, 1988г.), Зональной научно-технической конференции "Математическое обеспеченно и автоматическое управление высокопроизводительными процессам механической*и фпзико--химической обработки изделий капплостроения" (г.Андропов, 1938г.), -Ш научно-технической конференции молодых ученых к специалистов ЦИАН (г.Москва, 1988г.), УН Всесоюзной школе-сег.якаро "Современные проблем газодин&иккл и тепломассобмена и пути пс-вшления эффективности энергетических установок" (г.Канев, 1989г.), Республиканской научно-технической конференции молодежи "Электрохимические методы обработки материалов 3«гЭХ0-8Э"(г.Казань, 1982г.), I Республиканском научно-техническом семинаре колодах ученых и специалистов "Актуальные вопроси использования достпге-кий науки и техники в народном хозяйстве"^.Казань, 1984г.}.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатан:: работ и выпущено 2 научно-технических отчета, имеющих знак госу-дарственпой регистрации.

Структура я объем диссертации. Диссертационная работ;1, состоит из введешь, шести глав, выводов по работе, перечня литературных источников, приложений. Объем диссертации составляет ■{73 страниц основного текста, 64 иллюстрации, 4 таблиц«, список исполъзозанноп литературы, включающий 90 наименований, дза приложения.

СОдЕР^ЩЩ РАБОТЫ ' "

Во введении обоснована актуальность темы, ставятся цель и задачи работы.

3 первой главе производится анализ существующих сехнолэги-ческих способов обработки лопаток ГГД, изготовленных га жаропрочных сплавоз и сталей. Показано, что перспективны.-: является ЭХО и ЗАЛ Вл. Рассмотрено современное состояние теории и пракги-. ей ЭХО и ЭАШ Ж.' Проведен анализ существующих схем обработки, схем подач электролита в рабочую зону. Рассмотренные схемы обработки датт^ различные выходные.характеристики, во многом определяемые гидродинамикой электролита в ГЛЭ1С. Рассмотрели работы ученых, знесших большой вклад в развитие теории и практики 5X0 и сАЕ Бл, в. числе которых Любимов З.В., Денисоз Е.В., Гродзинскнй 3./1.. Беляков С.и., Петрякоз В.Г., Попов Л.С., Коза:-: 2. и др.

Установлено, что существующие математические модели не учил

тывакх одну из главных особенностей процеоса - наличие вращающегося электрода-инструмента.

На основе проведенного анализа определены основные задачи исследования:

I. Разработка двумерной математической модели процесса, позволяющей рассчитать параметры различных режимов течения и схем подачи электролита в 1ЛЗП, режимов обработки с учетом вращения электрода-инструмента.

■ 2. Исследование влияния гидродинамических параметров и режимов обработки на технологические показатели глубинной ЭХО и ЭАШ ВК. ■

• 3. Разработка технологических рекомендаций по выбору рациональных схем^обработкк. назначению режимов ЭХО и ЭАШ ВК. Внедрение результатов Евьгедоваша на производстве.

Вторая глава пэизнщена разработке математической модели ЭХО в ЙАШ ВК. При ее разработке принимались следующие допущения:

- электролит - однофазная среда;

- жидкость несжимаема, ее температура и вязкость постояшш;

- отсутствует скольжение жидкости на стенках канала;

- давление в поперечном слое постоянно;

- массовые силы, и силы, связанные с электрическими и магнитными пешзлга, не учитываются; .

- течение жидкости двумерное;

г за форму МЭД принят прямолинейный клин с плоскими гладкими стенками.

. Основу математической модели'составляют уравнения движения (уравнение НавыгСтокса), неразрывности потока и энергии:

аи. ас

риС

-Зу ' аУ"0' , • <3)

с«

где и., V - продольная и поперечная оостшлящие потоюа электролита; Р - давление; р - плотность; - коэффициент кинематя-

ллзкостп; С- - топлоег-жость электролита удельная.

ЭТ

Я-г^ -рСрит ,

Ча-Л§5= -рсР а'т

Л - коэффициент теплопроводности, величины рСрЦ'Т ( рСрХГТ прэдстазляЬ? турбулентные потони тепла. Для заглкания уравнений используется к-£, - г.гадель турбулентности

а к +

ос 1ох,:. ах-Дб* ах-,; Чз^ эх-./зх,-

Зср СбК3А

где I) - диЗфуснс'.пнЗ; перенос, обуслозлонша! пульсадия'.и скорости л дазло:пя; В - генерация энергии, вызванная лзатн.'одоЗ-ствием напряжений Рейяольдоа и градиентов средлоЗ скорости,

£ - вязкая диссипация энергии в'тепло, & - оплошает переход кияотпчесзои турбулентности энергии в потенциальную п наоборот; К - энергия турбулентности.

5 / О Э6 м

зt бхь - \б£ ах^

X I -I н- Г. У.4] -Г - . ■ (7)

где £ - обьеанай коэЗД___агент распяроши, - число Рпчар-

сонз' , С 2е , С н , (5<1 <3С _сзл5г -

^чптыеэя электрозсп-ннескпи аспект задач::, прпниг.ае:.; но в'и-:.-;гнио дт.оулено тепло и тепло С}Х()М выделившееся при

вторичных химических реакциях на "поверхности. С учете:,: этого изменение температуры

' - 11 = ^

Зх ' V/СР

где И - напряжение на электродах, дЦ - падение напряжения в прпэлектродных слоях, I - плотность тока, V/ - паосопЛ расход электролита в единицу зременп.- ■ _ ■

Считая, ее плотность

что

через ¡.1ЭИ течет гомогенная жидкость, принимаем

где рси, рг ( р^ ,- соответственно плотность смеси, газа и жидкости, Ф - концентрация газовой фазы.

Зависимость электропроводности от температуры ,

зе = зе0(ь^)пГн^(т-т0)1' (ю)

где "Э6 - удельная электропроводность электролита в См/см, 380 - Удельная электропроводность при 18 °С , оС - температурный коэффициент электропроводности,

п = 1,5, То = 201К. Плотность тока определяем по закону Ома: .

. (II)

п.

где К - межэлектродный зазор.

Полагая процесс стационарным, считаем, \то Ур =УП , где Уп - скорость подачи катода, Ур - скорость растворошя. Уравнение для определения скорости подачи электрода-инструмента:

V (Ц-АЦ)а-?-Км •

- ---:---:- »„ • (12)

п

К-Рм

где рм, Км - плотность' и электрохимический эквивалент материала анода, £ - анодный выход материала по току..

Из существующих методов решения уравнения Какт. е-С токе а используем метод ц-у . Он обладает быстродействием Ч'-ол метода и достоинствами и-\/-р метода, простотой- задания граннчных условий. В Ш-У методе давление исключается кз числа неизвоот-ных за счет интегрирования уравнений вдоль замкнутых' контуров, выделенных- в расчетной области. Такое интегрирование приводит к использованию ещё одной независимой переменной зави- ценности

аи _ •

.эк ау

Расчета! область разбивается на п -вертикальных и : т.-горизонтальных слоев, и полученные уравнения записываются 1 в трехдиагональной матричной форме л решаются неявны:,! методом последовательно от слоя к слога..В процессе решения уравнений используется не само значение завихренности, а лишь ее.изменение 03=0^-0^. за один пат.

Для того, чтобы рассчитать параметры процесса в МЭИ, необходимо задать граничные условия, ¿ля их экспериментального определения, а также для исследования технологических показателей процесса ЭХО ВК и ЭАШ жаропрочных сплавов проводились экспериментальные исследования.

В третьей главе описаны методики эксперименташшх исследований, экспериментальная установка и приборы, применяемые в работе. Экспериментальные исследования проводились на лопатках ГГ£, изготовленных пз сплавов ¿06131 ', ХК701,ЗТЕБ, ЖСЗО . Обрабатывались базовые поверхности, литейные и штамповочные пропуски лопаток ГГД. Экспериментальное определение граничных условий проводилось при обработке образцов размерим 15 х 95 х 45 мл, заготовки которых изготавливались по технологии получения заготовок лопаток турбины ГГД.

3 процессе исследований использовались электроды-инструменты различных конструкций." Для 220 Ж применялись электроды из ! чугунаСЧ 15-32, для ЗЛЫ - диски кз стали 45, докрытые алмазом -; марки АС20-зернистостью 4С0/315 на связке с добавлением гранта .'.15-27. Применялся электролит СШЕЛС-! ( №а№Оэ 50-6С г/л, Ыа№г-- С-10 г/л, КаС03- 4-5 г/л, глицерин 10-20 г/л).

3 процессе обработки "станавлзаалиоь следузщае показатели технологического процесса:

- удельная производительность-объем снятого металла в минуту , лряходяцийся на I мм ширины круга (ш£/мцн«мм);

- удельный износ шлифовального 1фуга (£);

- точность обработки (мм).

Исследовались также параметры качества обработанной поверхности: шероховатость, остаточные напряжения, упрочение поверхности, растравливание обработанной поверхности.

Исследования проводились на спз^азио раоработанасй скспс-римента^ной установке, состоящей ::з -лоскоулс^ова^ного стаыса, ¡»•¿о^с^аа оле:-.тр:;чес::ого тона, - -.стемц подачи электролита, пз..:с-р::?ельяэ:"! аппаратур]:. Результаты экспериментов обра^атыга^гс: мс-годами :.а.гс;,*атг.чес:-:ой ст атласе.

В четвертой главе прпведоны результата численного решения модели формообразования процесса ЫО BIC.;

При репошж np;iKii;,!aiKCb следузп;-1е граничило условия.

1. ^орма и размеры мехэдектродного канала. Размера ЫЩ определялись экспериментально. Форма канала с полезностью менее i % принимались в зависимости от схемы обработки в виде дасйу-зора или кон^узора.

2. Скорости течения электролита. Па людной границе ц принимались равной скорости вращения электрода-инструмента. Если электролит подавался в зону обработки через отверстия в теле электрода-инструмента, то'на этой границе задавалась V , равная центробекной скорости электролита. На анодной границе U=0 , на выходе' из МЭП =0» входе в канал, задавалось распределение U в зависимости от схемы подачи электролита.

3. Температура на анодной и катодной границах на входе и выходе из НЭП.

4. Энергия турбулентности к и скорость ее диссипации £ задавались исходя из-изотропности турбулентности. • •

Замеры давления в ЫсД показали, что при ЭХО сплошным Р = 0,6 1 и,8 1Да. При подаче электролита через тело инструмента избыточного давления в МОП не установлено.

Особенностью.алгоритма решения' является то, что расчет проводится на прямоугольной неравномерной сотке, а при необходимости задания кон^узорных ш ди^узорных каналов -происходит деформация сеты: под необходимым углом. •

Доходными параметрам: ЭХО и ЭАИ ВХ являются U и V - составляйте скорости электролита в МЭП, ноле К ц е, , поля температуры, плотности, вязкости, давления электролита, скорость подачи обрабатываемой заготовки.

1лли просчитаны основные существуйте и предложенные схемы ЭХО ЗХ:

- попутная схема обработки, при которой направление пода--чи заготовки совпадает с направлением вращения, и встречная схем обработки с подачей электролита па вращающийся инстру-'иент;

- попутная л встречная схемы обработки с подаче» электролита непосредственно в зону обработки;

- попутная п. встречная схе.мы обработки с подачей электролита в. зону обработки' через тало, электрода-инструмента.

¿дя во ох перечислещшх способов подачи электролита при

о

попутной схеме обработки меетлектродяый канал получался дяй?у-зорной, а при встречной - конфузорной формы.

Проведен анализ эшар продольной скорости электролита.

При обработке по попутной схеме с подачей электролита на о'Л о^разуится зоны обрат:1Ых тече;и 1 электролита, что приводит к скоплении и этой зоне шлама и способствует неравномерно:^ съему, возшпсновениа коротких замыканий. При подаче электролита в зон обратных течений не образуется, яо на поверхности обработанной детали, как и.в предыдущем случае, за счет взаимодействия с турбулентными потоками отработавшего электроетта образуется раз-мызы глубиной до С,1 им. Следовательно, эти схеш обработки не отвечаот требованиям техпроцессов и их применение нецелесообразно.

При обработке по встречной схеме' с подачей электролита на Ь'Л или в зону обработки обратных течений не образуется. Скорость электролита в канале увеличивается. Зги схемы обработки более эффективны с точки зрения точности обработки, чем предыдущие. Однако при■обработке по этим схемам в первом случае меньше, а во втором больше за счет разности давлений в 1ЛЭП у центра ЭЛ и на его краях образуется седловидность поверхности глуб;шой 0,02-0,05 мм. Известно, что производительность обработки растет о увеличением скорости вращения электрода-инструмента. ¿ля схом ЭХО В:с с подачей электролита на ЭН существуют пределы V = 30...50 м/с, при превышении которых процесс ЭХО ухудшается. Это объясняется тем, что электролит за счет больших центробежных сил сбрасывается с Ы1 и его недостаточно попадает -в IvILII. - -

При обработке по попутной схеме с подачей электролита чорез тело оЛ (рио.1а)у анодной границы образуется зона обратных течений. Зкспериментольныо исследсвшшя показали, что при обработке по этой схеме наряду с размывами обработанной поверхности наблюдается неравномерность съема металла в начале и в конце обработанной поверхности, которая растет с увеличением глубины -снимаемого припуска и достигает при'глубине 4 мм - 0,09 мм.

Устранить указанные недостатки и обеспечить повышенные технологические показатели позволяет встречная схема 3X0 £К с подачей электролита через тело элоктрода-инструмента (рис.16,в).

В этом случае ни iJop:.ia полей скоростей на входе в канал, ни изменения длины ">1Ш пли угла конуузорпости ко приводят к образов ойго зон обратных течений электролита. Имеетоя ли-и. пеана- -

Ю»/с

¿Ом/с

Рис.1. Поля продольной составляющей скорости IL при ЭХО BJC с^ подачей электролита через тало инструмента,

а) попутная схема обработки, üg%~iQH/c , диффузорный канал;

б) встречная схема обработки, (ig* =30 м/с-, кокфузорный канал;

в) встречная схема, обработки^ Ufa --¡00%, конфузорный канал. 10

чптельное изменение степени роста а , что оказать существенного влияния на процесс ¿20 не Moseo1. С гочки зрения точности обработки при достаточно высокой производительности применение этой схемы наиболее элективно. Расчеты, однако, показали, что пр.. скорости вращения Уэи < 20м/«. могут образовываться зоны обратных теченйЗ электролита. Увеличение скорости вращения СИ ведет к росту скорости течения электролита через Г.&П (рис.1в), что способствует увеличению съема металла. При обработке по встречной схеме. и подаче электролита через тело инструмента ' необходим^ устанавливать максимально возможные скорости враце-ння ЗЛ.

Для каждой схемы было получено распределение нолей температур в ГЛоП. Накбольгай нагрев электролита (на 15°).пронсхсгрт в конуузорннх каналах, но на процесс 3X0 JXC это существенного воздействия не оказывает.

В пятой главе изложены результаты экспериментального нс-следования процессов ЬлО и ЬАП Ж. ЗыяЕлено натпчне рационального по производительности процесса сочетания глубины съема и скоростц подачи детах. Vn . выявлена область режимов но параметрам t й Vn , обеспечивающая максимальную пропзводнгель-ность, превышение которой вызывает прекращение процесса Ь^О за счет К3. В результате экспериментальных исследовании различных схем ЭХО л йАП ЪЛ выязлено, что наиболее производительным является глубинное SAH Ж с подачей электролита через тело инструмента (рис.2, кривая I). 2й соответствуют ремимы, приведенные на рно.З, кривая I. Максимальк л производительность достигнута при съеме припуска t = 4 ш (рис.2). Очевидно, при таком,сочетании Vn и t .достигается оптимальное соотношешхе-электрохимического и механического съема. Удельная производительность Q. = So мм3/мин-мм реализована на ренпмлх Ц= II 550 А.

На ^ .:кнмах максимальной производительности были ксследовапы основные показатели процесса глубинного ЭЛ£. Показано, что износ круга минимален при съеме прлпуска "t = I игл к составляет

9- = 0,4 При увеличении t > 4 мл износ круга превышает Z £ н применение ЭЛШ становится иалоз<йо:а':ш1щм*по себестоимости обработки.

Проведен статистический анализ точности глубинного LAZ ...j.o-ДОЯ малых выборок. Показано, что на рекомендуемых [,gm.imüx при t до. 5 ьа обеопочшзеотся точность o-ü ^x'niiGvu, ч'. з j

требованиям производства.

Q, мн/хм.ммн

90 80 70 60 50 ¿О 30 го 10 о

•у Л'/'"

PjaO.2. BaiiiiGlliuoCïb у^JíxjUoaí

3X0 Е^ч и* ytíiiiiÍA ii^'iiuycKci ^

I — ЭЛШ с Яидачьш чи^ь тьло йло-с^рода.-

-*Jiû?yyù,buïа: 2 - ЭХО с дидачьл алс^^и^'а через тело гаоздммага; о - ЭХО ошкшшм элекгродоь--iiUCTpy;¿e¡ivú.Vi

. S, мм/мим.

so

ео

60 sa «о

JO 20 iO О

1 I

!

/ 4 1

'z j

i/

,2

Л ÇS' ¡

Л 1 1

M Гт>

M—J—cd

о i г 5 л s в 7 в vi

Pj.ü ,b. Редьлш MaKouiúiUibaoií проиаводйтелъиосш процесса ЭХО Ж I - ЭАШ с подачей алы-итрсии^а через тело улектрода--..нструиепта; 2 - ЭХО о лодачел '¿лекхролйта через тело I '-Ovpykfedia; 3 .— ЭАШ CÜÁOujííJj; .Э^ика'родй^-лно'^уьмяюм Uïu. Гродьлнсколу Э.Я.) ;

Исследования, шероховатости поверхности на режимах максимальной производительности показали, что изменешю аероховатоо-,ти в зависимости от снимаемого припуска имеет экстремальный характер. Максимум шероховатости при t ='1 мм составляет Гх= 1,25 мкм, что на гласа bi jo заданной чертежом.

Выявлено влияние технологических параметров на упрочнение поверхностного слоя. Указанные режимы характеризуются небольшим повышением шшротвердости (до 7 '%) относительно базовой 39Q0-4IC0 1,'Ша (для ПСЗОВД),

В поверхностных слоях наблвдаатея напряжения сжатия до 200 Ша, переходящие на глубине Зо доем в растягпвавцио (для t = 4 мм). Глубина залегания остаточных напряжений не превышает 50 мкм.

Растравливание по границам зероп обработанной поверхности происходит на всех режимах обработки к находится в пределах 0,003-0,015 мм. С-увеличением глубины чШ глубина растравленного слоя растет.

Экспериментальные исследования показали, что глубинное ЗА1Л о подачей электролита в рабочуа зону через тело инструмента, являясь высокопроизводительным методом-обработки жаропрочных сплавов, применяемых при изготовлении лопаток турбин ГТд, обеспечивает необходимую точность и качество обработанной поверхности.

Л постой главе говорится о применении результатов исследования на производстве. При этом решались следующие вопросы:

' i. Анадпз существующего технологического процесса' и еыяело-mie резервов повышения его эффективности.

2. Разработка технологических рекомендаций, технологических процессов ЗАЕ ЗК базовых поверхностей и 310 Ы выходных кромок ■ лопаток турбины ГГД.

3. Технологические испытания.

4. Сравнительная оценка эффективности существующего и предда-гаемых технологических процессов на К,ПО.

При ЭАЕ1 ВК базовых поверхностей лопаток турбин из материала ЕС61ШВД припуск-до 5 мм снимался за один проход с подачей S = 20 мм/мпя. Производительность 'обработки составляла QL = SO MM'VMM'MnH, точность - U,02...0,025 мм, шероховатость поверхности - R^ 2,5...1,32 мкм. ói.О Ж выходных кромок „зрц.-ок турбин, выполненных 1:3 сплава ¿USOJa, производилось с педачои S = 2G мм/мин. Снимайся припуох до'4 мм за одни проход,

iJ

о

Q. = ou , точность С,15...0,2 мл, порохоЕатость

f?a= 2,5...;,52 мм.

К внедрению на хЛ.ИЮ приняты такше пняенерная методика, алгоритм и программы расчета гидродинамики течения электролита в

Ожидаемый экономический эффект ÜAL1 -¡jü базовых поверхностей согтавляет приблизительно 04,5 тыс .рублей и получается за счет . снимания трудоемкости и экономии остродефицитного быстроизналл-вазцегося инструмента. ■

Разработки по LATJ и оХО Iii лопаток турбин затомены .е перспективный разовый технологический процесс, внедрение 5ЛП ЗХ канавок в образцах для ударных испытаний позволило получить годовой'экономический ос^ект в размере 132 00С руб. ЭХО BU -сотовых уплотнений в сопловом аппарате ГГД - 10 Сьь руолей в год.

1!н.~онерная методика, алгоритм и программы расчета гидродинамики. тече;шя электролита в "'¿II внедрены такме на КамАЗе и в НЛАТе.

о ii: S вывода

I. Ьыиолнен комплекс теоретических к окспорименталышх исследований процессов электрохимической к электроалмазней глубинной обработки лопаток ГГД врагдацвлися• катодами, включающий математическое моделирование процессов с акцептом на изучение гидродинамики: потока электролита, исследование схсмл подачи электролита в рабочую зону и технологических показателе!: процессов.

2. Разработка двумерная математическая модель, учитывающая

-- гидродинамические, тепловые аспекты процесса и наличие вращающегося олектрода-ккструмэнта, позволившая рассчитать двумерные параметры ре;ш:моз течения различных схем подачи электролита, температуру электролита, технологические ремкмы электрохимической и олектроатмазной ¿«дубинной обработка зрацавздаися катодами.

3. Расчетами по модели установлено, что при попутной схеме 3X0 üv независимо от способа подачи электролита в ЛЫ1, а текза при встречной'схеме обработки-и < 20 ч/с образуются зона обратных течений, которые приводят к ухудшению качества поверхности ■ и снижению производительности обработки.

-1. ii результате теоретико-экспериментальных исследований процесса 3X0 BIC определено, что из условия максимальной производительности и лучшего качества обработки рациональной язляется схема оо встречной продольной подачей заготовки и подачей электроли-

та в ГЛЭП через толо инструмента. Нагрев электролита а процессе ЭХО Ж в ¡.Ш незначителен и, следовательно, невелико его влияние на.параметры ЭХО.

5. Наибольшая удельная производительность обработки при глубинном ЭАЕ труднообрабатываемых сплавов до 2и> ICQ мм^/мнн.мм обеспечиваете;. при съеме припуска t = 4 мм, U = II В, 3 =550 А. При глубиннои йХО Ы жаропрочных сплавов удслышй съем достигает 25-Зи мм^/;.:;.н«мм прп съеме припуска t = 4 мм, Й = 14 3, ZJ = 250 А.

6. С точки зрения удельного износа'круга L-.'U зспэктпено применять при съемо припуска до 4 мм. "Удельный износ круга ми-ниматен при съеме припуска t= 0,5 мм.

7. Точность обработки на рекомендованных режимах прп &АЫ и ЭХО КС находится в пределах G-8 квалитета точности. Необходимая точность' обработки соблюдается при съемо припуска до 5 мм. Наличие систематической постоянной погрешности вызывает необходимость корректировки положения инструмента относительно обрабатываемой паготовкй.

8. Проведены исследования качества поверхности прп ЗАЛ и 5X0 Ж. ЬыяЕлено, • что шероховатость обработанной поверхности составляет (? = 2,.5...I;32 I.2C.:, что значительно нлме, чем при cj-цестЕу-.зцем технологическом процессе С Rz = мкм).

S. Глубина растравленного слоя составляет U.CL3.. .0.015 мкм. С ростом глубины шЕфования величины растравленного слоя увеличивается.

10. При ЭАШ в поверхностном слое формируется преимущественно остаточные напряжения слагая до 200 Ша о глубиной залегания до 0,05

мм. Наблюдаются незначительные изменения мзкротвердоотп. Это позволяет повысить' надежность лопаток прп знакопеременных напряжениях в процессе эксплуатации. При ЭХО ВК оотаточных напряжений ц изменений шкротвердости обработанной поверхности не наблюдается. '

11. Результаты работы внедрены на ШЛО, в НПАТе, на КамАЗе. Действительный годовой экономический эффект от внедрения работы. составил более 132 CG0 рублей, озида^.ий экономический эффект -более 74 иОО руб. в год.

4 Основное соде^ ашяа- диссертации изложено в следующих работах:

1. Хеляков СГазизуллин К,;.!. Область применения глубин- ' ного ал<зкт$оабразквного шлифования ¡жаропрочных оплавов// Тезисы докладов областной научно-технической конференции "Технология и , ресурс". - Казань, IS85..-С.43^44.

юзизуллнн xWaw , Заднев A.A., Лебедков Ю.А. Исследование и разработка^ технологического процесса 3X0' поверхностей турбинных лопиток ГТд вращающимися электродами с центробежной подачей электролита // Научно-технический отчет о НИР. .'5 Гос'.регистра-■- ция 8I05CÜ3G->M..: ШТИЦ,. 1986. - С.139-156. ■

3. Корчагин Г.Н., Лебедков Ю.Л., Газизуллин K.M. Электрохимическая. обработка труднообрабатываемых сплавов вращающимися катодами.. - Тезисы докладов У1 Всесоюзной научно-технической конференции "Электрохимическад размерная обработка деталей машин.. - Тула, 1986. - С.147-150.

4. Заднев A.A.,. Есупов I.A.., Газп ЗУЛЛИН Л• • Оптимизация эльборового шлифования высокопрочных сталей. - ГЛе^шуз.сб. "Прогрессивные методы обработки деталей летательных аппаратов и двигателей"'., - Казань, 1987. - С.42-45.

5. Газизуллин K.J.;., Заднев А.'А., Сыромолотов Р.Б. Исследование электрохимического шлифования сотовых ундотнктелышх устройств. - Научно-технический отчет о'КЛР. Je Гос.регистрации CIG3ÜC/19319. - ¡.1. Я£Е.Щ, 198?.

6. Газизуллин IC.ol. Электроабразивное шлифование ^аропрочнре сплавов. - Тезисы Ш Всесоюзного научно-технического семинара

- ■"Одтпмллиф-еа". - Ленинград, ISC8. - С.142-143.

7. Газизуллин K.M. Особенности развития течения в плоском • ■ какало сороменного сечения с проницаемой стенкой. - Тезисы УП

Ьсесоэзной мколн-семинара "Современные проблем газодинамики и тепломассообмена и пути повышения эффективности энергетических . •■/столовок"1.. - Л.: 1!зд-во ;.ЩТУ, 1989. - С.22.

8. Газизуллин К.Х1., Петров Б.Н. Электрохимическое шлифование сотовых материалов.'' - Тезисы I Республиканского научко-техничес-.кого семинара молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы .использования достижений науки и техники в народном хозяйстве".-_ Казань, 1983., — С .12»-