автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Электроконтактная резка заготовок деталей летательных аппаратов при температуре рекристаллизации

005012255

На правах рукописи

Веретнова Татьяна Анатольевна

ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ РЕЗКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 [л Др

Красноярск - 2012

005012255

Работа выполнена в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск

Научный руководитель: Шестаков Иван Яковлевич

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Смирнов Николай Анатольевич

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Техническая механика» СибГАУ

Петровский Эдуард Аркадьевич

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Технологические машины и оборудование нефтегазового комплекса», Сибирского федерального университета

Ведущая организация: ОАО «Информационные спутниковые

системы» им. академика М.Ф. Решетнева», г. Железногорск, Красноярский край

Защита состоится 22 марта 2012 г. в_часов на заседании диссертационного совета ДС 212.023.01 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты Красноярский рабочий, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск.

Автореферат разослан 22 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А.Е. Михеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Непрерывное совершенствование конструкции летательных аппаратов (ЛА) направлено на улучшение основных параметров их работы, повышение надежности, экономичности в эксплуатации, снижение трудоемкости изготовления. Большая часть деталей ЛА изготавливается из высокопрочных, жаростойких, жаропрочных и коррози-онностойких сталей, технического титана, титановых сплавов. Широкое применение в производстве деталей ЛА и авиадвигателестроении материалов, труднообрабатываемых резанием, вызывает необходимость разработки более экономичных и производительных методов обработки.

Заготовительные операции, такие как резка проката, сортовых и фасонных профилей, отрезка прибылей литниковых систем, занимают существенную часть процесса изготовления заготовок деталей ЛА. Наряду с механическими методами резки заготовок используются электрохимические и электрофизические методы, в число которых входит электроконтактная резка (ЭКР). По сравнению с другими видами резки металлов электроконтактная резка имеет ряд преимуществ. При ней не требуются жидкие среды и источники постоянного тока, незначительно изнашивается режущий инструмент и применяется безопасное для работы напряжение на электродах. Поэтому вопросы снижения удельных энергозатрат и качества поверхности при ЭКР требуют дальнейшей теоретической и практической доработки.

Однако, широкое внедрение ЭКР сдерживается рядом нричин:

- высокой энергоемкостью процесса;

- низким качеством обработанной поверхности;

- повышенным износом инструмента при резке крупногабаритных заготовок.

В связи с этим разработка способов снижения удельных энергозатрат и улучшения качества обработанной поверхности при ЭКР является для промышленности актуальной проблемой.

Цель работы - снижение удельных энергозатрат при электроконтактной резке деталей летательных аппаратов при улучшении качества резки путем совершенствования технологических режимов. '

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе требуется решить следующие задачи:

1 Теоретически обосновать выбор технологических режимов электроконтактной резки деталей ЛА, обеспечивающих снижение удельных энергозатрат.

2 Разработать способ электроконтактной резки деталей ЛА при температуре рекристаллизации в зоне контакта дискового электрод-инструмента (ЭИ) и заготовки.

3 Установить аналитическую зависимость между подачей электрод-инструмента и режимами резки с учетом теплофизических свойств материалов деталей ЛА.

4 Разработать математическую модель процессов теплообмена при электроконтактной резке вращающимся диском.

5 Исследовать влияние технологических режимов на процесс электроконтактной резки.

6 Разработать опытно-экспериментальное оборудование для исследования теплообменных процессов при электроконтактной резке применительно к деталям JIA.

7 Разработать рекомендации по практическому применению энергосберегающего способа электроконтактной резки при обработке деталей JIA.

Объект исследования - технологический процесс электроконтактной резки.

Предмет исследования - теплофизические процессы, происходящие в зоне обработки деталей ЛА при электроконтактной резке.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий проведение предварительных экспериментов и на их основе теоретического анализа с экспериментальной проверкой предложенных технических решений в лабораторных условиях. Математическое моделирование тепловых полей в заготовке при ЭКР осуществлено при помощи программно-методического комплекса ANSYS. Металлографические исследования поверхностей заготовок, подвергаемых ЭКР, проведены при помощи микроскопа «Axio Observer». Микротвердость исследуемых образцов определена на цифровом микротвердомере DM8.

Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечена использованием общепринятых теоретических положений электрофизических методов резки, корректностью применения аппарата математического анализа и принятых допущений, применяемых при разработке моделей, близким совпадением с результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

1 Разработана математическая модель теплообменных процессов при электроконтактной резке быстровращающимся диском, учитывающая особенности распространения теплового фронта при резке тонкостенных деталей из конструкционной и коррозионностойкой стали, алюминиевого сплава, меди, титана и титанового сплава.

2 Получена аналитическая зависимость подачи электрод-инструмента от электрических параметров резки и теплофизических свойств материала заготовки, позволяющая рассчитать энергосберегающие режимы резки.

3 Разработан способ электроконтактной резки металла, при котором зона контакта вращающегося диска и обрабатываемого металла нагревается до температуры рекристаллизации.

Личный вклад автора. Автором проведено теоретическое обоснование параметров резки электроконтактным способом, получены экспериментальные данные, представленные в работе, проведена их обработка и систематизация. Разработаны установки для реализации предлагаемого способа электроконтактной резки. Постановка задач исследования и обсуждение экспериментальных данных проводились совместно с научным руководителем и соавторами публикаций.

Практическая ценность и реализация работы:

Разработаны технологические режимы электроконтактной резки деталей ЛА, позволяющие расширить сферу применения ЭКР. Даны практические рекомендации по расчету энергосберегающих режимов электроконтактной резки. Сформулированы технические требования для разработки технологического оборудования и оснастки, необходимых для реализации электроконтактной резки тонкостенных деталей летательных аппаратов. Методика расчета основных технологических параметров электроконтактной резки опробована и внедрена на ОАО «Красмаш». Технологические рекомендации используются в процессе обучения студентов по направлению 150400.

На защиту выносятся:

1 Новый способ электроконтактной резки тонкостенных металлических деталей, разработанный с целью улучшения технологических показателей процесса за счет поддержания температуры рекристаллизации в зоне контакта дискового электрод-инструмента и обрабатываемой детали.

2 Результаты теоретических исследований процесса элекгроконтактной резки с полученной аналитической зависимостью подачи электрод-инструмента от электрических режимов резки и теплофизических свойств обрабатываемого металла.

3 Результаты экспериментальных исследований влияния режимов резки на удельные энергозатраты и качество поверхности обработанных заготовок.

4 Рекомендации по применению нового способа электроконтактной резки и средства технологического оснащения для резки заготовок деталей ЛА.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на XI Международной научной конференции, «Ре-шетнёвские чтения», г. Красноярск, 2007 г.; на Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование технологий производства цветных металлов», г. Красноярск, 2007 г.; на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: начало XXI века»,

г. Красноярск, 2009 г.; на VIII Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов», г. Красноярск, 2010 г.; на X и XII Международной научно-технической уральской школе-семинаре металловедов - молодых ученых, г. Екатеринбург 2009,2011 гг.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 11 работах, в том числе 2 работы в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы, включающего 112 наименований, приложений. Материалы работы изложены на 151 странице машинописного текста, содержат 18 таблиц, 48 иллюстраций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи исследования и положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ существующих способов резки металла, показана перспективность использования электроконтактного резания при изготовлении деталей ЛА.

Рассмотрены теплофизические процессы, протекающие при электроконтактной резке, а также теория электроконтакгной обработки в целом. Дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно воззрениям некоторых исследователей в свете современных представлений об этом. В работе использованы: метод расчета распространения тепла от подвижного источника, разработанный H.H. Рыкалиным; электрофизико-химические методы обработки в металлургическом производстве В.Б. Витлина и A.C. Давыдова, JI.A. Ушомирской; метод электродугоконтакт-ной резки металлов С.И. Веселовского, В.Я. Фролова, A.B. Донского. Несмотря на применение в промышленности метода ЭКР, вопросы снижения удельных энергозатрат и качества резки требуют дальнейшей теоретической и практической доработки.

Электроконтактная резка может быть выполнена различными технологическими способами: электрическими разрядами в струях сжатого воздуха и воды; электрическими разрядами и абразивными зернами, наносимыми на боковые поверхности дисковых электродов в струе воды. Основная часть тепловой энергии выделяется между электродами за счет энергии электрической дуги. Различают несколько видов ЭКР в зависимости от величины напряжения, подаваемого на электроды. Для ЭКР металлов может быть использовано простое, серийно-выпускаемое оборудование.-Рабочим инструментом при ЭКР является металлический диск, который изготавливается из листовой стали углеродистой обыкновенного качества.

Выполненный анализ методов резки заготовок деталей ЛА показал перспективность использования ЭКР для резания тонкостенных заготовок деталей ЛА из труднообрабатываемых сплавов, проката, сложных фасонных профилей и листов из алюминиевых сплавов.

Технологические показатели, принятые за критерии оценки эффективности процесса ЭКР это: производительность, удельный расход электроэнергии, качество обработанной поверхности и износ электрод-инструмента.

Сочетание достоинств существующих способов ЭКР с предложенными изменениями в направлении улучшения технологических показателей резки, привели к разработке нового способа ЭКР, что подтверждено результатами исследований, описанных ниже и патентом РФ.

Во второй главе представлено теоретическое обоснование разработанного метода ЭКР; проведена математическая оценка процесса распространения тепла в зоне контакта дискового электрод-инструмента и заготовки; разработана математическая модель теплового состояния заготовки при ЭКР; установлена аналитическая зависимость между подачей электрод-инструмента, режимами резки и теплофизическими свойствами материалов деталей летательных аппаратов; вьивлено, что при согласовании подачи ЭИ со скоростью движения теплового фронта в заготовке при ЭКР можно ожидать снижение удельных энергозатрат.

Из литературных данных известно, что величина практического удельного расхода энергии при ЭКР на воздухе для большинства сталей находится в пределах 1-2 кВгч/кг, большие значения характерны для высоколегированных сталей.

Теоретическая оценка удельных энергозатрат показала, что удельные энергозатраты при ЭКР малоуглеродистых сталей составляют 0,15+0,3 кВт/ч-кг. Таким образом, реальные энергозатраты превышают расчетные значения энергозатрат в 3-5 раз, что говорит о необходимости совершенствования метода ЭКР.

В работах Б.А Филоненко и В.И. Савушкина отмечено, что оптимизация процесса ЭКР по удельной энергоемкости обычно связана с поиском режимов обработки, обеспечивающих максимальную производительность, но при этом показатели качества обработки фиксируются при полученных оптимальных режимах и не влияют на их выбор.

В результате исследований доказано, что при условии согласования подачи электрод-инструмента со скоростью движения температурного фронта, можно не только снизить удельные энергозатраты на резку, но и получить требуемые показатели качества поверхности за счет снижения глубины зоны термического влияния вследствие резки при более низких температурах.

Анализ существующих методов исследования тепло физических явлений при ЭКР показал, что металл в зоне контакта с ЭИ может находить-

ся как в расплавленном состоянии, так и в пластичном, т.е. обработка металла может осуществляться как при температуре плавления в зоне контакта режущего диска и заготовки, так и при температуре рекристаллизации. Очевидно, что резка при разогреве металла до температуры протекания рекристаллизационных процессов позволит значительно снизить удельные энергозатраты.

В.Б. Витлин и A.C. Давыдов полагают, что температура нагрева заготовки и электрода-инструмента определяется на основании теплового баланса, полученного ими методом калориметрических измерений:

Qö + QT? = QM+Q3+QU, (1)

где Qd - тепловая энергия дуговых разрядов, Дж; Qtp - теплота, эквивалентная работе сил трения, Дж; QM - теплота, израсходованная на нагрев и расплавление металла, Дж; Q3 - тепловые потери в заготовке, Дж; Qu -тепловые потери в электроде-инструменте, Дж.

Теплота, идущая на плавление металла определяется по формуле:

й,^т\{Тт-Т0Ус\гж1 (2)

Если резка идет при температуре рекристаллизации теплота на нагрев металла определяется по формуле:

ß,=m-[(2>7o)-c], (3)

где гж - теплота плавления жидкого металла, Дж; m - масса расплавленного металла, кг; Тш - температура плавления металла, К; Тр - температура рекристаллизации металла, К.

В ходе предварительных опытов установлено, что при ЭКР углеродистых сталей на малых токах съем металла происходит в размягченном состоянии, что позволяет снизить удельные энергозатраты при резке, поскольку из расходной части теплового баланса (1) исключаются затраты тепла на плавление металла.

Математическая оценка процесса распространения тепла в зоне контакта дискового электрод-инструмента и заготовки при ЭКР проводилась по известной методике H.H. Рыкалина. Распределение теплоты в зоне контакта режущего инструмента и заготовки во многом определяет технологические показатели процесса электроконтактной резки.

Расчетная схема теплообменных процессов при ЭКР включает: схему нагреваемого тела; схему источника тепла; схему перемещения источника тепла. Исследуемые заготовки деталей ЛА представляют собой тонкостенные конструкции, поэтому по схеме нагреваемого тела детали ЛА подвергающиеся электроконтактной обработке, соответствуют «пластине.». Схема источника тепла - подвижный источник тепла, линейный, перемещающийся с постоянной скоростью (рис. 1).

8

г

Рисунок 1 - Схема линейного источника в «пластине»

В пластине температурное поле относим к плоской системе координат, т.к. температура по толщине пластины распределена равномерно и не зависит от координаты 2, дифференциальное уравнение теплопроводности для данного случая:

¿х \сЬ? ¿у / к '

С учетом поверхностной теплоотдачи процесс распространения тепла в пластине, внесенного мгновенным линейным источником () определяем как:

где а- коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К; £) - источник тепла, Дж; с - объемная теплоемкость,

Дж/м3'К; <5

- толщина плоского слоя (пластины), м; а -коэффициент температуропроводности, м2/с; / - время действия источника тепла, сек; г- пространственный радиус-вектор, расстояние до рассматриваемой точки от начала подвижной системы координат, т-2 = х^+у2, м.

При действии источника постоянной мощности, перемещающегося с постоянной скоростью, процесс распространения тепла стремится к предельному квазистационарному состоянию. Температурное поле, связанное с сосредоточенным источником тепла, насыщается теплом источника и движется вместе с ним.

При интенсивности источника тепла ф = д^б получим уравнение установившегося состояния процесса распространения тепла при нагреве пластины мощным быстро движущимся линейным источником:

где ц - линейный источник постоянной мощности, Вт; V - скорость источника, м/с; с - объемная теплоемкость, Дж/м3-К; X - коэффициент теплопроводности материала, Вт/м-К; а - коэффициент температуропроводности, м2/с; / - время действия источника тепла, с; у о - глубина распространения тепла от источника.

Из формулы (6) следует, что, задавая скорость и мощность источника, можно регулировать температуру в зоне действия источника, а также, задавая температуру в этой зоне, определять скорость источника тепла. При ЭКР скорость источника тепла определяется подачей электрод-инструмента, мощность источника тепла - электрическими параметрами резки.

Следовательно, на температуру в зоне контакта ЭИ и заготовки можно влиять, изменяя режимы резки, т.е. мощность источника и подачу ЭИ.

Из выражения (6), пренебрегая множителем ехр(- — - — Л по-

V 4а£ с5 /

скольку при расчетах это выражение стремится к единице, получаем зависимость подачи дискового электрод-инструмента от технологических параметров обработки и теплофизических свойств обрабатываемого металла заготовки:

" Трв/тОсрь'

где Уп - подача дискового ЭИ, м/с; / -сила тока, А; С-напряжение, В; д-КПД установки; Тр - температура начала рекристаллизации металла или сплава, К; д- толщина заготовки, м; к - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/м-К; с - теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/кг-К; р- плотность обрабатываемого материала, кг/м3; г - время от начала действия источника тепла до нагрева выбранной точки обрабатываемой заготовки до температуры рекристаллизации, сек.

Регулирование режимов резки позволит влиять на технологические показатели процесса, а управление температурой в зоне контакта дискового электрод-инструмента и заготовки позволит снизить удельные энергозатраты при ЭКР деталей ЛА.

На основании проведенных теоретических исследований и предварительных опытов разработан способ электроконтактиой резки металла, при котором зона контакта вращающегося диска и обрабатываемого металла нагревается до температуры рекристаллизации, определяющейся подачей электрод-инструмента и свойствами обрабатываемого металла.

Разработка модели процесса ЭКР. Моделирование распределения температурных полей в заготовке, подвергаемой ЭКР, выполнено при помощи универсальной программы конечно-элементного анализа - А^УБ. При моделировании тепловых процессов при ЭКР использованы материа-

лы: стали СтЗ и 12Х18Н10Т, алюминиевый сплав Д16, медь М1, титан ВИиВТИ.

Форма образцов - тонкостенные трубы и пластины. При задании примерных геометрических характеристик исследуемого образца, пользуясь препроцессором для создания трехмерной модели, построена конечно-элементная сетка детали, подвергаемой ЭКР (рис.2).

Рисунок 2 - Конечно-элементная сетка математической модели исследуемого

образца

При разработке математической модели принято, что распределение температуры по объему обрабатываемой детали описывается трехмерным стационарным уравнением теплопроводности:

где X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); Т - температура, К.

На наружных поверхностях задано граничное условие третьего рода:

дп , (9)

где Т - температура металла, К; Тос - температура окружающей среды, К; о.£ - суммарный коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м2-К)

На торцевых поверхностях заданы граничные условия второго рода:

При расчете в программе АИБУБ теплофизические свойства материала обрабатываемых образцов использовались как функции от температуры.

В зоне контакта электрод-инструмента с обрабатываемой заготовкой задан тепловой поток, определяемый электрическими режимами резки. Режимы резки определены на основе предварительного эксперимента и расчета по формулам (6) и (7).

¿П>(Л(г)ем*(Г))= О,

(8)

(10)

Полученные расчетные температурные поля показаны на примере титановых образцов (рис 3,4) и стального (рис. 5).

172 371 571 771 971

Рисунок 3 - Распределение температурных полей в титановой пластине ВТ1

Рисунок 4 - Распределение температурных полей в трубе ВТ 14

Рисунок 5 - Распределение температурных полей в стальной трубе 12Х18Н10Т

Анализ полученных результатов говорит о том, что резка металла может осуществляться как при температуре плавления в зоне контакта режущего диска и заготовки, так и при температуре рекристаллизации. Для обеспечения данной температуры в зоне контакта электрод-инструмента и обрабатываемой детали необходимо соблюдать расчетные режимы резки: плотность тока и подачу электрод-инструмента.

Таким образом, согласование подачи электрод-инструмента со скоростью движения теплового фронта, ограниченного температурой рекристаллизации материала заготовки позволит значительно снизить удельные энергозатраты и улучшить технологические показатели процесса электроконтактной резки в целом.

Апробация разработанной математической модели проводилась путем сравнения данных полученных в результате моделирования с данными опытов.

В третьей главе приведены характеристики объектов исследования, изложена методика проведения экспериментальных исследований технологической эффективности нового способа ЭКР, а также проверка адекватности математической модели, представленной во второй главе диссертации.

Экспериментальные исследования процесса ЭКР проводились на опытной установке для ручной электроконтактной резки РМЭКР-0,5. Схема установки представлена на рисунке 6.

1 - разрезаемое изделие; 2 - дисковый электрод; 3 - подвижный токоподвод;

ИП - источник питания; А - амперметр М 42100 500А; V - вольтметр Ф 4830.

Рисунок 6 - Схема экспериментальной установки

Резка проведена в воздушной среде. Дисковый электрод-инструмент изготовлен из низкоуглеродистой стали диаметром 150 мм и толщиной 1мм. Скорость вращения диска 15000 об/мин.

Материалы исследуемых образцов: 12Х18Н10Т, СтЗ, Д16, М1, ВТ1, ВТ14. Форма образцов - тонкостенные трубы и пластины. Выбор материалов экспериментальных образцов обоснован их широким использованием при производстве деталей ЛА. При проведении опытов напряжение задавалось исходя из расчетной плотности тока. Для стальных образцов плотность тока варьировалась от 11,5 до 36 А/мм2; для образцов из алюминиевого сплава от 3,5 до 7 А/мм2; для медных от 10,5 до 31,6 А/мм2 ; для титановых образцов, трубы - 5+19 А/мм2, пластины - 2,5+14,4 А/мм2. Подача электрод-инструмента рассчитывалась по формуле (7). Расчетные значения подачи электрод-инструмента обеспечивают значение температуры начала рекристаллизации в зоне контакта дискового электрод-инструмента и заготовки.

Выбор энергосберегающих режимов резки произведен на основе исследований физико-механических показателей качества поверхности образцов. Для оценки качества поверхности определяли микротвердость материала в зоне термического влияния, а также проводили металлографические исследования макро- и микроструктуры образцов.

Макроанализ поверхности образцов выявил отсутствие волнистости, макротрещин и заусенцев. Плоскость реза перпендикулярна оси заготовки.

Металлографический анализ микроструктуры образцов показал, что при резке тонкостенных образцов при малых плотностях токах в диапазоне: 11,5 +17 А/мм2 для стальных; 3,5 + 6 А/мм2 для алюминиевых (Д16); до 15,8 А/мм2 для медных (М1); для титановой пластины (ВТ1) до 14,4 А/мм2, трубы (ВТ14) до 7,5 А/мм2 при соответствующих подачах ЭИ, структура металла в зоне реза однородная (рис. 7 а,б) соответствует структуре рекри-сталлизованного металла. На поверхности реза отсутствуют микротрещины.

Рисунок 7 - Микроструктуры исследуемых образцов

При несоблюдении указанных расчетных режимов при ЭКР образцов наблюдаются зоны оплавления в месте контакта электрод-инструмента и заготовки, как, например, в образце из стали 12Х18Н10Т (рис. 8, а), или ухудшается качество поверхности реза из-за появления микротрещин, как в образцах из алюминиевого сплава Д16 (рис. 8, б)

1г |

а) 12Х18Ы1 ОТ, х200; б) Д16, х200.

Рисунок 8 - Микроструктуры исследуемых образцов

I

I При измерении микротвердости образцов, резка которых проходила

на режимах, обеспечивающих разогрев металла в зоне реза до температуры , протекания рекристаллизационных процессов, выявлено, что интервал между средними значениями микротвердости в зоне термического воздействия и в центре образца невысок, что является подтверждением отсутствия дефектного слоя при данном способе ЭКР. Для стальных образцов (СтЗ) этот интервал составляет 0,6-0,8 кг-с/мм2; для образцов из аустенитной стали 12Х18Н10Т - 0,7-1,3 кг-с/мм2; для алюминиевых марки Д16 - 0,1-0,4 кг-с/мм2; для медных марки М1 - 0,1-0,3 кг-с/мм2; для титановых марки 1 ВТ1 - 0,7-0,9 кг-с/мм2, марки ВТ14 1,1- 1,3 кг-с/мм2.

Для экспериментальных режимов резки исследуемых образцов произведен расчет удельных энергозатрат. Результаты расчетов представлены в виде графиков зависимости удельных энергозатрат от подачи ЭИ на

примере стальных (рис. 9) и титановых образцов (рис. 10-11). На графиках отмечены области значений подач ЭИ, при которых обеспечивается необходимое качество поверхности реза при минимальных затратах электроэнергии.

0.54

0.

. 0.42

"I 036

I 03 ^ 0.24 0.1S 0.1!; 0.06 Р

12X1 Ш101

—*- —

—1— 1 1 i i

1 i i

1 1 i i

1 i

I i i

1 i;

1 1 "" .....1 "i ' i !

0.015 0.023 0.04 0.053 0.065 0.077 0.09 0.1 0.12 0.13 0.14 V, м/с

Рисунок 9 - График зависимости удельных энергозатрат от подачи ЭИ

0.75

0.69

0.6

0.54

1 0.45

f-

w

* 114

ÉS-

П 1

0.23

0.15

0.075

0

BT14 ! ^

y*^ i

i i i 1

i f 1 i 1

i i ■

0.015 0.026 0.03Е 0.05 0.061 0.072 0.084 0.0Р6 0.11 0.12 0.13 V. Míe

Рисунок 10 - График зависимости удельных энергозатрат от подачи ЭИ

Q5Í 0.«

£ 0.42

I

& 028 0.21 0.14

0.07

0°0035 0.0062 O.OOSS 0.0115 0.0141 0.0168 0,0194 0.0221 0.0247 0.0273 0.03 V. м/с

Рисунок 11- График зависимости удельных энергозатрат от подачи ЭИ

Графики свидетельствуют о том, что экспериментальные значения удельных энергозатрат при резке на расчетных режимах ниже справочных значений, полученных при резке при температуре плавления в зоне реза, в 3-4 раза. Проверка адекватности уравнений регрессии построенным зависимостям удельного расхода электроэнергии от подачи для всех образцов доказывает гипотезу адекватности. Экспериментальные данные подтверждают результаты математического моделирования процесса электроконтактной резки.

Разработанный способ ЭКР позволяет снизить удельные энергозатраты при резке и улучшить качество обработанной поверхности за счет отсутствия зоны термического влияния.

В четвертой главе даны рекомендации по практическому применению разработанного способа ЭКР.

На основании проведенных исследований, результатов физического, численного моделирования и проведенных экспериментов в главе 4 разработана структура обобщенной технологической схемы электроконтактной резки.

Закономерности протекания теплофизических процессов в технологической зоне оказывают значительное влияние на формирование выходных характеристик процесса ЭКР. Технологические показатели процесса ЭКР зависят от параметров электрической цепи, величины напряжения холостого хода источника электропитания, мощности, выделяемой между дисковым ЭИ и обрабатываемой заготовкой, теплофизических свойств обрабатываемого металла и окружной скорости дискового ЭИ.

В предлагаемом способе резки рекомендуемая скорость вращения дискового электрод-инструмента v >100 м/с, что исключает проплавление

в Г1

^ I

1 J 1 Í

и испарение ЭИ вследствие снижения пространственного сосредоточения теплового потока на поверхности ЭИ и способствует снижению глубины зоны термического влияния. При поведении экспериментов отмечено взаимодействие размягченного металла с материалом электрод-инструмента, что объясняется действием силы трения и проявлением сил адгезии. Данное явление способствует защите диска от износа.

Обобщенная схема существующего технологического процесса резки заготовок трубопроводов представлена на рисунке 12. Применение электроконтактной резки на этапе отрезной операции позволит уменьшить общее время обработки и снизить удельный расход электроэнергии, а также практически исключить отклонение плоскости реза от перпендикулярности к оси заготовки ввиду снижения сил резания приблизительно в 10 раз.

вк

вв

ВК-водоканал; ВВ - водопроводная вода; ПВ - промывная вода; ОС - очистные сооружения

1 ? 4 5 в 7 Я Р 10 11 12

* >1 > * * * -» > > * >

ПВ

ОС

1. Разметочная

2. Отрезная

3. Слесарная

4. Маркировочная

5. Входной контроль

6. Токарная

7. Промывка

8. Проверка размеров по чертежам

9. Маркировка и клеймение

10. Сушка детали

11. Весовой контроль

12. Упаковка

Рисунок 12 - Технологическая схема обработки заготовок трубопроводов

Применение, нового способа ЭКР позволяет усовершенствовать технологию электроконтактной резки, как в направлении снижения расхода электроэнергии при резке тонкостенных деталей (элементов трубопроводов, полупатрубков, стрингеров, обшивок, панелей), так и в направлении улучшения технологических показателей процесса ЭКР в целом.

Для реализации разработанного способа ЭКР сконструированы: ручная машина электроконтактной резки - РМЭКР; стационарная машина электроконтактной резки - СУЭКР (модернизированная установка абразивной резки); мобильная установка электроконтактной резки - МУЭКР. Для мобильной установки электроконтактной резки произведен расчет то-коподвода.

В главе 4 проведено технико-экономическое обоснование разработанного метода ЭКР. Проведена сравнительная оценка общих затрат на резку проката из нержавеющей стали. Значения основных технико-экономических показателей в 2-3 раза превосходят показатели аналогичных способов резки.

В заключении приведены основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, сформулированы основные выводы.

Приложения включают акт испытаний ручной машины ЭКР, акт об использовании предложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Предложен и теоретически обоснован новый способ электроконтактной резки деталей ЛА.

2 Разработан способ электроконтактной резки, обеспечивающий снижение удельных энергозатрат и улучшение качества обработанной поверхности за счет поддержания температуры рекристаллизации в зоне реза при соблюдении рассчитанных режимов обработки (патент РФ № 2373031)

3 Разработана методика исследования теплообменных процессов при ЭКР тонкостенных заготовок деталей ЛА дисковым ЭИ. Получена аналитическая зависимость подачи дискового ЭИ от технологических параметров обработки и теплофизических свойств материала заготовки.

4 Разработана математическая модель теплового состояния заготовки при ЭКР. Получено распределение тепловых полей при ЭКР, характеризующее возможность проведения резки при температуре рекристаллизации в зоне контакта дискового электрод-инструмента и заготовки.

5 Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены режимы электроконтактной резки, позволяющие снизить удельные энергозатраты на резку в 3-4 раза и получить высокие показатели качества обработанной поверхности из-за отсутствия дефектного слоя вследствие резки при более низких температурах.

6 Разработаны технологические рекомендации по применению энергосберегающего способа электроконтактной резки тонкостенных деталей ЛА.

7 Методика расчета основных технологических параметров электроконтактной резки опробована и внедрена на ОАО «Красмаш».

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 работы в рецензируемых журналах из перечня ВАК.

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

1 Исследование влияния теплообменных процессов на удельные энергозатраты при электроконтактной резке металла / Т.А. Веретнова [и др.] // Вестник СибГАУ, 2009. - Вып. 2(23). - С. 241-246.

2 Моделирование теплообменных процессов при электроконтактной резке металла / Т.А. Веретнова [и др.] // Вестник СибГАУ, 2010. -Вып. 4(30).-С. 141-144.

3 Патент РФ № 2 373 031 С1 МПК В23Н 1/00 Способ электроконтактной обработки металла. Заявка № 2008139651/02 от 06.10.2008 / ИЛ. Шестаков, Т.А. Веретнова. - Бюл., 2009. - № 32.

В других научных изданиях:

4 Веретнова, Т.А. Температурное состояние рельсовой заготовки при электроконтактном шлифовании / Т.А. Веретнова, И .Я. Шестаков,

B.А. Кузьменко // Совершенствование технологий производства цветных металлов: Сб. материалов Межрегиональной научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск: ИЦМиЗ СФУ, 2007. -

C. 220-222.

5 Исследование теплообменных процессов при электроконтактной обработке металлов / Т.А. Веретнова [и др.] // Молодежь и наука: начало XXI века: Сб. материалов Всероссийской научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск: МИОЦ ФГОУ ВПО СФУ,

2008. В 4ч. -4.4. -С.171-172.

6 Оптимизация процесса электроконтактной резки металла / Т.А. Веретнова [и др.] // Молодежь и наука: начало XXI века: Сб. материалов Всероссийской научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Красноярск: МИОЦ ФГОУ ВПО СФУ, 2009. - С. 275-277.

7 Шестаков, И .Я. Оценка удельных энергозатрат при электроконтактной резке металла / И.Я. Шестаков, Т.А. Веретнова // Решетневские чтения: Материалы XI Междунар. научн. конф. - Красноярск: Сиб. гос. аэ-рокосмич. ун-т, 2007. В 2 ч. - 4.1. - С. 208.

8 Веретнова, Т.А. Влияние режимов электроконтактной резки на структуру металла / Т.А. Веретнова, A.A. Ковалева, И.Я. Шестаков // X Междунар. научн.-техн. уральская школа-семинар металловедов - молодых ученых: Материалы семинара. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УТУ-УПИ,

2009.-С. 370-373.

9. Математическое моделирование теплообменных процессов при элекгроконтактной резке металлов / Т.А Веретнова [и др.] // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: Материалы VIII Междунар. научн.-техн. конф. - Красноярск: ИПК СФУ, 2010. - С. 395-398.

10 Веретнова, Т.А. Моделирование теплообменных процессов при электроконтактной резке металлов / Т.А. Веретнова, H.A. Зиборова // Сб. материалов VII Всероссийской научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 50-летию первого полета человека в космос [Электронный ресурс] / Красноярск: СФУ, 2011. - Режим доступа: http://lib2.sfu-kras.ru/elib_bas/full_text/access/conf/index.html, свободный. -Загл. с экрана.

11 Веретнова, Т.А. Разработка математической модели процессов теплообмена при электроконтактной резке тонкостенных металлических деталей / Т.А. Веретнова, A.A. Ковалева // XII Междунар. научн.-техн. уральская школа-семинар металловедов - молодых ученых: Сб. паучн. трудов. - Екатеринбург: УрФУ, 2011. - С. 45-47.

Подписано в печать 20 февраля 2012 г. Формат 60x84/16. Объем 1,5 п.л.

_Тираж 100 экз. заказ №

Отпечатано в отделе копировально-множительной техники Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева» 660014. г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Соискатель

Т. А. Веретнова

61 12-5/2070

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева»

На правах рукописи

Веретнова Татьяна Анатольевна

ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ РЕЗКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Специальность 05.02.08 - технология машиностроения

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: к.т.н., доцент И. Я. Шестаков

Красноярск - 2012

Список принятых сокращений

ЛА - летательный аппарат;

ЭКР - электроконтактная резка;

КТР - конструктивно-технологическое решение;

МЭП - межэлектродный промежуток;

ТД - техническая документация;

ТЗ - техническое задание;

ТТ - технические требования;

ЭИ - электрод-инструмент;

МКЭ - метод конечных элементов.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................4

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................10

1.1 Конструктивно-технологический анализ деталей ЛА...................................................10

1.2 Существующие способы резки металла..........................................................................17

1.3 Основные закономерности процесса ЭКР......................................................................25

1.4 Методы расчета температурных полей при ЭКР...........................................................30

1.5 Современные методы численного анализа теплофизических процессов....................33

1.6 Выводы и постановка задач исследования.....................................................................34

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО СПОСОБА ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ РЕЗКИ............................................................................................37

2.1 Исследование тепловых явлений при электроконтактной резке дисковым электрод-инструментом ..........................................................................................................................37

2.2 Математическая модель дуги, как элемента электрической цепи...............................42

2.3 Физические явления при электроконтактной резке дисковым электрод-инструментом ..........................................................................................................................44

2.3.1 Оценка электромагнитных сил при электроконтактной резке дисковым электродом..........................................................................................................................44

2.3.2 Оценка тепловых явлений в дисковом электрод-инструменте.............................49

2.4 Разработка методики исследования теплообменных процессов при ЭКР тонкостенных деталей ЛА дисковым электрод-инструментом..........................................54

2.5 Теоретическая оценка удельных энергозатрат...............................................................62

2.6 Разработка модели процесса ЭКР....................................................................................65

Выводы.....................................................................................................................................71

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ...................................................................73

3.1 Методика проведения исследований...............................................................................73

3.2 Металлографический анализ............................................................................................79

3.3 Расчет удельных энергозатрат.........................................................................................87

3.4 Измерение микротвердости..............................................................................................93

3.5 Установление адекватности уравнений регрессий наблюдаемым экспериментальным

данным......................................................................................................................................95

Выводы...................................................................................................................................104

4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.....................................................................................107

4.1 Реализация разработанного способа ЭКР.....................................................................107

4.1.1 Установка ручной машины электроконтактной резки - РМЭКР.......................112

4.1.2 Стационарная установка для электроконтактной резки (СУЭКР)....................115

4.1.3 Мобильная установка электроконтактной резки (МУЭКР)................................120

4.2 Технико-экономические показатели ЭКР.....................................................................130

4.3 Оценка затрат на резку трубы из стали 12Х18Н10Т....................................................131

4.3.1 Абразивная резка.....................................................................................................131

4.3.2 Электроконтактная резка........................................................................................132

Выводы...................................................................................................................................135

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ...................................................................................................................137

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................................................139

ПРИЛОЖЕНИЕ 1......................................................................................................................149

ПРИЛОЖЕНИЕ 2......................................................................................................................150

Введение

Для технологического обеспечения серийного производства новой авиационной техники современное ракето- и авиастроение должно располагать совокупностью процессов, методов, способов и технологических средств для изготовления различных видов заготовок, деталей и узлов на всех этапах производства от заготовительного до отделочной обработки и сборки [1].

Особое место в совершенствовании и создании новых конструкций принадлежит технологии авиа- и ракетостроения. В этой отрасли промышленности опережающими темпами идет разработка новейших материалов и технологий, обеспечивающих создание летательных аппаратов (ЛА), характеризующихся минимальной массой и габаритами при максимальной прочности узлов и высокой надежностью в работе. Повышение эксплуатационных характеристик материалов требует повышения производительности и экономичности и обуславливают возникновение новых и совершенствование существующих технологий обработки заготовок [2].

Широкое применение в производстве деталей летательных аппаратов и авиадвигателестроении материалов труднообрабатываемых резанием вызвало необходимость разработки более экономичных и производительных методов обработки. Такими методами можно назвать электроэрозионный, электрохимический, ультразвуковой и электронно-лучевой методы. Электроконтактная резка, являясь разновидностью электроэрозионной обработки, позволяет реализовать в месте обработки весьма большие мощности и получать производительность, намного превышающую производительность других методов резки.

Одним из типов операций, требующих существенного повышения производительности обработки, являются заготовительные операции, такие как резка проката, сотовых и фасонных профилей, отрезка прибылей литниковых систем. Применение на этих операциях электроконтактной резки позволяет увеличить производительность труда, снизить расход обрабатываемого мате-

риала и полностью исключить использование инструментальных материалов [3]. Широкое внедрение и повышение эффективности электроконтактной резки сдерживается рядом причин, основными из которых являются:

- отсутствие единого критерия при выборе оптимальных режимов процесса;

- высокая энергоемкость процесса;

- низкое качество обработанной поверхности.

Необходимость решения этих вопросов с целью совершенствования метода электроконтактной резки обуславливает актуальность данной работы.

Целью работы является снижение удельных энергозатрат при электроконтактной резке деталей летательных аппаратов при улучшении качества резки путем совершенствования технологических режимов.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе требуется решить следующие задачи:

- теоретически обосновать выбор технологических режимов электроконтактной резки деталей ЛА, обеспечивающих снижение удельных энергозатрат;

- разработать способ электроконтактной резки деталей ЛА при температуре рекристаллизации в зоне контакта дискового ЭИ и заготовки;

- установить аналитическую зависимость между подачей электрод-инструмента и режимами резки с учетом теплофизических свойств материалов деталей ЛА;

- разработать математическую модель процессов теплообмена при электроконтактной резке вращающимся диском;

- исследовать влияние технологических режимов на процесс электроконтактной резки;

- разработать опытно-экспериментальное оборудование для исследования теплообменных процессов при электроконтактной резке применительно к деталям J1A;

- разработать рекомендации по практическому применению энергосберегающего способа электроконтактной резки при обработке деталей ЛА.

Объект исследования - технологический процесс электроконтактной

резки.

Предмет исследования - теплофизические процессы, протекающие в зоне обработки заготовок деталей летательных аппаратов при ЭКР.

Выполненный анализ существующих способов резки металла показал перспективность использования электроконтактного резания при изготовлении деталей ЛА.

В главе 1 рассмотрены теплофизические процессы, протекающие при электроконтактной резке, а также теория электроконтактной обработки в целом. Дано обобщённое понятие о механизме и кинетике процесса согласно воззрениям некоторых исследователей в свете современных представлений об этом. В работе использованы: метод расчета распространения тепла от подвижного источника, разработанный H.H. Рыкалиным; электрофизикохи-мические методы обработки в металлургическом производстве В.Б. Витлина и A.C. Давыдова, Л.А. Ушомирской; метод электродугоконтактной резки металлов С.И. Веселовского, В.Я. Фролова, A.B. Донского. Рассмотрены вопросы математического моделирования температурных полей при ЭКР в работе И.В. Калошина. Несмотря на достаточно широкое применение в промышленности метода ЭКР, вопросы повышения производительности и качества резки требуют дальнейшей теоретической и практической доработки.

Теоретический анализ технологического процесса разделительных операций деталей ЛА и системы «электрод-инструмент - заготовка» при ЭКР выполненный в главе 2 показал, что основным предметом исследования являются теплофизические процессы в зоне реза при ЭКР. Анализ существую-

щих методов исследования теплофизических явлений при ЭКР показал, что металл в зоне контакта с ЭИ может находиться как в расплавленном состоянии, так и в пластичном.

Проведена математическая оценка процесса распространения тепла в зоне контакта дискового электрод-инструмента и заготовки. Разработана математическая модель теплового состояния заготовки при ЭКР, которая основана на решении трехмерного стационарного уравнения теплопроводности с внутренними источниками теплоты.

Установлена аналитическая зависимость между подачей электрод-инструмента, режимами резки и теплофизическими свойствами материалов деталей летательных аппаратов; при согласовании подачи ЭИ со скоростью движения теплового фронта в заготовке при ЭКР можно ожидать снижение удельных энергозатрат при резке.

Глава 3 посвящена экспериментальным исследованиям предлагаемого способа ЭКР. Экспериментальные исследования позволили выявить влияние режимов резки на значение удельных энергозатрат. Резка проводилась на стальных, алюминиевых и титановых образцах, представляющих собой тонкостенные трубы и пластины. Режимы резки обеспечивают расчетные значения подачи электрод-инструмента. Металлографический анализ показал, что при резке тонкостенных стальных, алюминиевых, медных и титановых образцов на малых токах в диапазоне 15-22 А/мм для стали, 3,5-5,2 А/мм для алюминиевых, медных до 15,8 А/мм , титановых: ВТ1 до 14,3 А/мм , ВТ 14 до 7,5 А/мм структура металла в зоне реза соответствует структуре при температуре рекристаллизации. Рассчитанное значение подачи ЭИ обеспечивает температуру рекристаллизации в зоне реза.

Расчетные значения удельных энергозатрат при резке на рекомендованных режимах ниже теоретических в 3-4 раза.

Экспериментальные данные подтверждают результаты математического моделирования процесса электроконтактной резки.

Экспериментальные работы выполнены в Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М. Ф. Решетнева (СибГАУ) и в Институте цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета. Исследования проводились на модернизированном оборудовании и специальных установках с привлечением современных методов и средств измерения. Экспериментальные данные обрабатывались в соответствии с основными положениями теории вероятности и математической статистики.

Глава 4 посвящена реализации и практическому применению разработанного способа ЭКР.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработана математическая модель теплообменных процессов при электроконтактной резке быстровращающимся диском, учитывающая особенности распространения теплового фронта при резке тонкостенных деталей из конструкционной и коррозионностойкой стали, алюминиевого сплава, меди, титана и титанового сплава;

- получена аналитическая зависимость подачи электрод-инструмента от режимов резки и теплофизических свойств материала заготовки, позволяющая рассчитать энергосберегающие режимы резки;

- разработан способ электроконтактной резки металла, при котором зона контакта вращающегося диска и обрабатываемого металла нагревается до температуры рекристаллизации.

Практическая значимость диссертации и использование полученных результатов заключается в следующем:

1 Разработаны технологические режимы электроконтактной резки деталей ЛА, позволяющие расширить сферу применения ЭКР.

2 Даны практические рекомендации по подбору энергосберегающих режимов электроконтактной резки.

3 Сформулированы технические требования для разработки технологического оборудования и оснастки, необходимых для реализации электроконтактной резки деталей летательных аппаратов.

4 Методика расчета основных технологических параметров электроконтактной резки опробована и внедрена на ОАО «Красмаш».

Материалы диссертационной работы докладывались: на XI Международной научной конференции «Решетнёвские чтения», г. Красноярск, 2007 г.; на Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование технологий производства цветных металлов», г. Красноярск, 2007г.; на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука: начало XXI века», г. Красноярск , 2009г.; на VIII Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов», г. Красноярск, 2010г.; на X и XII Международной научно-технической уральской школе - семинаре металловедов - молодых ученых, г. Екатеринбург, 2009, 2011 гг.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 11 работах, в том числе 3 работы в рецензируемых журналах из перечня ВАК.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Непрерывное совершенствование летательных аппаратов направлено на улучшение основных параметров их работы, повышения ресурса и надежности, экономичности в эксплуатации, снижения трудоемкости изготовления. Анализ существующих технологий изготовления деталей ЛА показывает, что большая часть деталей изготавливается из высокопрочных, жаростойких, жаропрочных и коррозионностойких сталей, технического титана, титановых сплавов и композиционных материалов как механическими, так и электроэрозионными методами [4-11].

1.1 Конструктивно-технологический анализ деталей ЛА

В ракетно-космическом машиностроении нашли применение следующие методы получения заготовок деталей, подвергаемых механической обработке: холодная и горячая листовая и объемная штамповка, литье, порошковая металлургия.

Полуфабрикаты для исходных заготовок элементов конструкции в ракетно-космическом машиностроении получают методами прессования и прокатки [12]. Прессованием получают полуфабрикаты, которые применяют в качестве исходных заготовок для изготовления оребренных панелей, труб и специальных профилей из алюминиевых сплавов. Прокаткой производят полуфабрикаты, которые применяют для получения заготовок в виде поковок и штамповок для изготовления деталей на металлорежущих станках. В заготовительном производстве широко используется листовой и трубный прокат, сортовые и фасонные профили общего, отраслевого и специального назначения, специальный прокат.

Оребренные прессованные панели и листовой прокат используют для изготовления оболочек топливных емкостей ракетно-космической техники; прессованные трубы и трубный прокат (рисунок 1) - стальной, бесшовный, горячекатаный, холоднотянутый, холоднокатаный - для изготовления эле-

ментов трубопроводов подачи компонентов топлива и дренажной системы; прессованные и фасонные профили - для изготовления элементов силового набора (стрингеры, шпангоуты); сортовые профили (круг, квадрат, шестигранник) - для получения исходных заготовок методами горячей штамповки с последующей механической обработкой.

С помощью разделительных и формоизменяющих процессов листовой штамповки можно изготавливать заготовки самых разнообразных форм и размеров из листовых, профили�