автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение производительности и качества изготовления лопаток компрессора ГТД за счет совершенствования технологии круговой электрохимической обработки

На правах рукописи

Орлов Александр Алексеевич

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА ГТД ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ КРУГОВОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск-2014

005555597

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Рыбинском государственном авиационном техническом университете имени П. А. Соловьева.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Волков Дмитрий Иванович

Официальные оппоненты: Балмасов Анатолий Викторович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Технологии электрохимических производств, Ивановский государственный химико-технологический университет

Смоленцев Евгений Владиславович, доктор технических наук, доцент, зам. зав. кафедрой Технологии машиностроения, Воронежский государственный технический университет

Ведущая организация Уфимский государственный авиационный технический университет

Защита диссертации состоится 8 октября 2014 г. в 12на заседании диссертационного совета Д 212.210.01 в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева» по адресу: 152934, г. Рыбинск, Ярославской области, ул. Пушкина, 53, ауд. Г-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева».

Автореферат разослан «24 » июля 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Конюхов Борис Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лопатки газотурбинного двигателя представляют собой наиболее ответственные и нагруженные детали, определяющие ресурс и надежность его работы. Работоспособность лопаток определяется не только прочностными характеристиками используемых материалов и геометрическими размерами, но в значительной степени формируются технологическими методами обработки, используемыми в процессе изготовления. Создание технологии их изготовления связано с использованием накопленного в машиностроении опыта для обработки деталей, имеющих развитые пространственно-сложные поверхности, в относительно больших количествах, в том числе методами электрохимической обработки (ЭХО).

Метод электрохимической обработки лежит в основе технологии производства лопаток ГТД, так как по многим показателям превосходит другие известные методы механической обработки. ЭХО обеспечивает точность обработки по первому классу ОСТ 1.02571-86, заданные параметры качества поверхностного слоя, обладает высокой производительностью и низкой себестоимостью в серийном производстве деталей. Уникальность размерной ЭХО характеризуется такими особенностями, как незначительная зависимость производительности от механических свойств материала; отсутствие износа инструмента; слабое влияние на физико-механические характеристики поверхностного слоя, уменьшающееся с повышением степени интенсификации процесса; относительная простота и универсальность оборудования для реализации метода и сравнительно низкая трудоемкость его переналадки.

В работе рассмотрены основные направления развития методов размерной ЭХО, одним из таких направлений является необходимость сокращения доводочных операций после выполнения операции ЭХО, в частности, устранение фрезерования поверхности полки и радиусов сопряжения, ручной обрезки входной и выходной кромок лопатки. Обработка всех элементов проточной части пера лопатки получила название круговой электрохимической обработки. Совершенствование и внедрение в производство круговой размерной ЭХО позволит повысить производительность и качество изготовления лопаток ГТД.

Работа выполнена в рамках комплексного проекта «Создание высокотехнологичного производства лопаток малоступенчатых высоконапорных компрессоров газотурбинных установок - цешра компетенций ОДК» и имеет важное экономическое и практическое значение. Этим определяется актуальность представленной работы.

Цель работы. Повышение производительности и качества круговой электрохимической обработки лопаток компрессора ГТД на основе моделирования и оптимизации режимных параметров процесса.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математическую модель круговой размерной электрохимической обработки на основе анализа технологических схем и оснастки, используемых на операции размерной ЭХО профиля пера лопаток ГТД.

2. Разработать требования к технологическому оборудованию и оснастке для реализации процесса круговой размерной ЭХО проточной части пера компрессорных лопаток ГТД.

3. Получить регрессионные модели точности, средней арифметической высоты микронеровностей и производительности для электрохимического формообразо-

вания, учитывающие влияние основных параметров процесса круговой размерной ЭХО.

4. Разработать методику и алгоритм определения предварительных параметров процесса круговой размерной ЭХО с учетом имеющихся входных и выходных характеристик процесса и детали.

5. Внедрить разработанный технологический процесс и методику в серийное производство лопаток компрессора ГТД.

Методы исследований. При решении поставленных в работе задач проводились теоретические и экспериментальные исследования. Работа выполнена на основе современных положений технологии машиностроения и фундаментальных законов электрохимической обработки. В работе применялись методы математической статистики, многофакгорного планирования экспериментов и регрессионного анализа. Экспериментальные исследования проводились с использованием современной аппаратуры, методик и пакетов компьютерных программ.

Научная новизна. Разработана математическая модель круговой электрохимической обработки, позволяющая на основе баланса точности технологической системы назначить требования к изготовлению ее элементов (мастер-лопатки и электродов-инструментов), и на основе регрессионных зависимостей определить режимы ЭХО, обеспечивающие повышение производительности и качества обработки лопаток компрессора ГТД.

Исследован цикл управления электродами-инструментами, разделенный на три этапа: этап формообразования проточной части лопатки (корыта и спинки) с циклической подачей, этап формообразования кромок лопатки с постоянной подачей и этап окончательного формирования профиля без подачи.

Получены регрессионные модели круговой размерной ЭХО, учитывающие влияние основных параметров процесса, и позволяющие определить допустимые значения параметров процесса ЭХО при обработке сплава ТА6У. Определены диапазоны изменения основных параметров процесса для обеспечения заданной точности, средней арифметической высоты микронеровностей и производительности обработки.

Практическая значимость работы заключается в том, что проведенные исследования позволили определить оптимальные значения параметров процесса ЭХО для обработки сплава ТЛ6У и возможные диапазоны их изменения для получения заданной точности обработки, средней арифметической высоты микронеровностей (не более 1 мкм) при максимальной производительности и разработать рекомендации для производства.

Предложены методики разработки основных элементов технологической системы: проектирования, изготовления и доработки мастер-лопатки и электродов-инструментов.

На основании полученных математических зависимостей разработана методика и алгоритм предварительного расчета и оптимизации режимов круговой электрохимической обработки.

Реализация результатов работы. Результаты работы используются на ОАО «НПО «Сатурн» при производстве лопаток компрессора ГТД двигателя БаМ-Мб, а также в научно-исследовательской и педагогической работе на кафедре «Резание материалов, станки инструменты имени С.С. Силина».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на: XXXIII Гагаринских чтениях (г. Москва, МАТИ 2007 г.), Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (г. Рыбинск, РГАТУ 2007 г.); Шестидесятая научно-техническая конференция студентов, магистров и аспирантов (г. Ярославль, ЯГТУ 2007 г.), Международном межотраслевом молодежной научно-техническом форуме «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» (г. Москва, МАИ 2013 г.).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложения. Общий объем работы 159 страниц, 74 рисунка, 19 таблиц и список используемых источников из 82 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность, новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приводится анализ разработок в области круговой электрохимической обработки профиля пера лопаток ГТД, который указывает на наличие нескольких реализованных способов круговой ЭХО. Большой вклад в развитие размерной ЭХО внесли следующие ученые: Ф.В. Седыкин, В.А. Волосатов, Б.П. Сауш-кин, В .Г. Шляков, ЛЯ. Попилов, И.И. Мороз, Г.Н. Зайдман, A.B. Рыбалко, В.Н. Гусев, В.П. Смоленцев, Е.В. Смоленцев, Г.Н. Корчагин, В.В. Любимов, Ю.С. Волков, Г.Н. Зайдман, В.В. Клоков, А.Н. Зайцев, С.И. Галанин, В.М. Волгин, Е.И. Филатов, H.A. Амирханова, A.B. Балмасов, Б.П. Орлов, Л.Б. Уваров.

Рассмотрены три основные циклограммы перемещения электродов-инструментов (ЭИ) при электрохимической обработке лопаток ГТД:

1. Схема с осциллирующими электродами-инструментами;

2. Циклическая схема подачи электродов-инструментов;

3. Схема с постоянной подачей электродов-инструментов.

Проведено сравнение основных циклограмм движения ЭИ по критериям: точность обработки, производительность, возможность выравнивания припуска при неравномерности его распределения и возможной деформаций лопатки в процессе обработки из-за перераспределения внутренних напряжений детали во время снятия припуска. Выявлены преимущества и недостатки представленных циклограмм.

Рассмотрены особенности конструкции электродов-инструментов для круговой ЭХО лопаток ГТД и методы их изготовления. Приведены алгоритмы изготовления рабочих поверхностей электродов с указанием их преимуществ, недостатков и рациональной области применения.

Проведен анализ работ по математическому моделированию в области электрохимической обработай. Сделаны выводы об отсутствии математических моделей, позволяющих аналитически исследовать и оптимизировать процесс круговой электрохимической обработки лопаток компрессора ГТД, а также о необходимости совершенствования процесса.

На основании анализа научно - технической, патентной литературы и производственного уровня в области круговой ЭХО лопаток ГТД поставлены цель и задачи исследования.

Во второй главе произведена разработка математической модели круговой ЭХО лопаток ГТД. В качестве детали-представителя выбрана рабочая лопатка компрессора изд. SaM-146, изготовленная из титанового сплава TA6V. На примере дета-

ли-представителя рассмотрены технические требования и эскизы лопатки перед выполнением операции круговой ЭХО и после ее выполнения, а также представлена технология изготовления лопаток.

При реализации и моделировании круговой ЭХО важным моментом является определение схемы движения электродов-инструментов. Направление движения электродов-инструментов должно обеспечивать доступность для обработки участков перехода от пера к замковой части лопатки, а также должна учитываться возможность равномерной транспортировки электролита по всей обрабатываемой поверхности.

Анализ циклограмм подачи инструмента, применяемых на операции ЭХО, показал возможность использования схемы с циклической подачей в качестве основной при реализации круговой обработки. Однако, для формообразования кромок циклограмма дополняется изменениями цикла движения ЭИ в процессе изготовления детали, заключающимися в переходе к постоянной подаче выдержке ЭИ в схлопнутом состоянии. Разработанная циклограмма перемещения ЭИ для реализации круговой ЭХО представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Разработанная циклограмма перемещения ЭИ для реализации круговой ЭХО

Разработанная циклограмма перемещения электродов включает в себя следующие стадии (по рисунку 1):

а - начальная координата расположения ЭИ; а - Ь - ускоренная подача ЭИ; Ь - сг~ синхронное движение ЭИ до касания с заготовкой; С[ —Спи - выполнение обработки по циклической схеме до достижения координаты перехода на постоянную схему подачи; с„(1 - 4.+1 - отвод ЭИ на величину МЭЗ, соответствующего постоянной схеме подачи; 4^1 - е- постоянная подача ЭИ (цикл обработки); е - Г- цикл обработки с отсутствием подачи ЭИ; Г- g - ускоренный отвод ЭИ до начальной координаты.

Рассмотрен процесс моделирования и изготовления ЭИ, а также последовательность разработки операции круговой ЭХО и алгоритм настройки электрохимической установки.

Разработана математическая модель круговой ЭХО с учетом погрешностей, возникающих на разных этапах внедрения операции. Суммарная погрешность изготовления лопатки при этом будет определяться следующим выражением:

Лпоп. = 5[ + 5г + 53 + 54 при Джп. < Тл, (1)

где 5] - погрешность ЭИ; б2 - погрешность базирования ЭИ; 63 - погрешность настройки оборудования; 64 - погрешность ЭХО, Тл - заданный технологический допуск.

Изготовление рабочих поверхностей ЭИ может быть выполнено двумя способами:

1. Фрезерование ЭИ без последующей доводки рабочих поверхностей;

Погрешность ЭИ (5[) в данном случае будет складываться из погрешности базирования ЭИ на фрезерном МОЦ (б5) и погрешности МОЦ (6б).

51 = 85 + 5бпри51<0)2Т„. (2)

Необходимо отметить, что ограничение 61 < 0,2 Тл является суммарным для двух ЭИ, таким образом, 5[ для одного ЭИ должно быть меньше или равно 0,1 Тл.

2. Получение рабочих поверхностей ЭИ путем копирования мастер-лопатки.

Погрешность ЭИ (50 при этом зависит от погрешности изготовления мастер-

лопатки и определяется следующими выражениями:

87 = 86 + 88при87<0,1Тл; (3)

б^бт+бю + биприб^ОЛл, (4)

где б7 - погрешность мастер-лопатки; 5« - погрешность базирования на фрезерном МОЦ 69 - погрешность базирования мастер-лопатки при ЭХО; §ш — погрешность копирования масгер-лопатки.

В данном случае ограничение 61 < 0,2 Тл справедливо для двух ЭИ, так как при таком способе обрабатываются одновременно рабочие поверхности двух ЭИ.

Ограничения для изготовления рабочих поверхностей представленными способами сопоставимы, однако применение мастер-лопатки имеет преимущество -возможность корректировки и восстановления ЭИ без снятия их со станка, при этом погрешность базирования ЭИ 62 в суммарной погрешности Для,, будет равно нулю, а выражение погрешности примет следующий вид:

Алоп. = 81 + 53 + б4 при Д™. < Тл. (5)

На основе анализа погрешностей, возникающих на разных этапах подготовки и выполнения операции, определен баланс точности обработки, сформированы требования к погрешностям изготовления элементов технологической системы: мастер-лопатки и электродов-инструментов, а также разработан алгоритм преобразования математических моделей в процессе подготовки производства и реализации круговой ЭХО (рисунок 2).

В третьей главе изложены требования к технологическому оборудованию и оснастке для круговой ЭХО лопаток ГТД. Рассмотрены возможные модели электрохимических установок для реализации процесса круговой ЭХО с учетом характерных особенностей обрабатываемых лопаток.

Рассмотрены основные технические характеристики станков, принципы работы и устройство основных узлов и агрегатов. Выполнен анализ возможных форм напряжения, вырабатываемых источниками технологического тока, приведена их характеристика и область применения. Исследован механизм растворения при размерной электрохимической обработке с учетом влияния формы технологического напряжения.

Приведены экспериментальные данные, отражающие степень влияния формы импульса на обрабатываемость титановых сплавов, которые были получены на ОАО

«НПО «Сатурн» при обработке лопаток из титановых сплавов ТЛ6У и ОТ4. Отмечено негативное влияние остаточного напряжения в паузе между импульсами на среднюю арифметическую высоту микронеровностей поверхности лопаток из сплава ТА6У при использовании тиристорных источников питания, даны указания на проверку и доработку данных источников.

Рисунок 2

- Алгоритм преобразования математических моделей в процессе подготовки производства и реализации круговой ЭХО

На рисунке 3 представлена зависимость средней арифметической высоты микронеровностей профиля пера лопаток, изготовленных из сплава ТА6У, от остаточного напряжения в паузе между импульсами.

6

мкм: 5

Ra J

О 0,5 1,0 1,5 2.0 24 3,0 В 3J

и

Рисунок 3 - Влияние напряжения в паузе между импульсами на шероховатость поверхности лопаток из сплава TA6V

Для обработки детали-представителя выбран станок мод. ЭХЛ-100.

Проведенные исследования показали, что существует возможность создания системы управления гидроприводами станке, обеспечивающей удержание электродов на рабочем зазоре и регулируемую скорости подачи электродов.

Модернизированная система управления электрохимическими станками -«ЭХО-Simatic» выполнена на элементной базе фирмы «Siemens» и обеспечивает удержание электродов в заданном положении и их движение с заданной скоростью в диапазоне частот 740-830 Гц и диапазоне скважности импульсов 4-5 за счет использования принципа широтно-импульсного регулирования.

В четвертой главе приводится описание экспериментального исследования процесса круговой ЭХО лопаток ГТД. ¿Оценка оптимальности режимов обработки выполнена по регрессионным зависимостям, отражающим влияние основных (регулируемых) параметров процесса ЭХО на производительность обработки, величин}' средней арифметической высоты микронеровностей профиля Ra, а также точность круговой ЭХО через величину выхода за пределы допуска толщины профиля пера по сечениям и величину среднеквадратического отклонения по сечениям.

Экспериментальные исследования проведены на рабочих лопатках изделия SaM-146, на станке мод. ЭХЛ-100, предназначенном для круговой электрохимической обработки и совмещенным с импульсным тирисгорным источником технологического тока и системой приготовления и подачи газоэлектролитной смеси. Импульс напряжения, выдаваемый источником - гребенчатый с крутым передним фронтом, частота следования импульсов -100 Гц. В ходе проведения экспериментов были обработаны рабочие лопатки в количестве 48 нгг. на 16 режимах с повторением обработки на одном режиме 3 раза с заполнением соответствующих протоколов и фиксацией номера лопатки и соответствующего режима обработки.

Полученные в ходе проведения экспериментальных работ были обработаны в среде Mathcad 14, в результате получены математические модели описывающие зависимость высоты микронеровностей, точности (погрешности) и производительности обработки от переменных параметров процесса ЭХО.

Математическая зависимость средней арифметической высоты микронеровностей поверхности профиля лопатки Ra от напряжения, величины межэлектродного

зазора, температуры электролита и разница давлений электролита и воздуха на входе в смеситель в виде

где

а. = 0,49-0,59-1п[ —1-0,74-1п| —1 + 0,8-1п[ —

ь'=-1'14+2'22-ьШ+1пШ;

где Иа- средняя арифметическая высота микронеровностей поверхности, мкм; и -напряжение (среднедействующее), В; Р - разница давлений электролита и воздуха на входе в смеситель, кПа; 5 - величина межэлеюродного зазора, мм; 0 -температура электролита, °С.

При этом базовые значения исследуемых факторов составляли: Р0 = 100 кПа; 0О = 20 °С; 5о = 0,1 мм; и0 =10 В.

Анализ полученных данных показал, что требуемые параметры шероховатости поверхности профиля могут быть получены при следующих значениях разницы давления, напряжения и межэлектродного зазора: Р = 30 кПа, и = 12 В, 5 = 0,1 мм. Изменение температуры электролита в пределах 25...40 °С не оказывает значительного влияния на значение шероховатости (рисунок 4).

в

а) б)

Рисунок 4 - Зависимость средней высоты микронеровностей Иа профиля пера от температуры электролита 8 в диапазоне зазоров 8 от ОД до ОД мм при разнице давлений Р = 30 кПа; а) при напряже-ниии=8В;б)при напряжении и = 12 В.

Также проведен графический анализ зависимости параметра Иа от напряжения, зазора и разницы давлений.

Оценка точности крутвой ЭХО основана на построении двух регрессионных зависимостей. Первая необходима для определения области режимов обработки, для

которых величина разброса результатов измерения толщины профиля пера по сечениям имеет минимальное допустимое значение, а вторая для определения средне-квадратического отклонения по сечениям.

После обработки экспериментальных данных были получены следующие регрессионные зависимости:

- величины разброса результатов изменения толщины профиля пера (Е), характеризующей настройку технологической системы

Е = 0,18

(7)

где

0,34 -1п|

Ь, = 0,4 - 0,5 • ^ + ^-¡у" | • |°>47 - 4>9'

= -0,08+0,71-1п

аз = -0,56 - | • |^0,66 + 2^5 •

- величины среднеквадратического отклонения по сечениям (а), характеризующей стабильность получаемых размеров

>. а. /■ \Ь. / \с4 /

РГ (61 Г6Л Ги

= 0,04

где

а4 =0,01-1п

= -0,02 + 0,34 -1п| Р

и,

0,052,19 + 15,835 1 , I И

(8)

с. =0,12-1п

5»; \ц

0,79 + 3,06 -1п|

1,31 + 2,19

и„

а

л =-0,64 + 0,88-И — |-1п| — I- 1,83-9,48-1п|

Ы К; I К

Предварительный анализ полученных данных для регрессионной зависимости (7) показал, что сильное влияние на точность электрохимического формообразования оказывают параметры разницы давлений электролита и воздуха на входе в смеситель (Р) и величина межэлектродного зазора (5). При увеличении параметров Р и 8 наблюдается сильное утолщение прикомлевых сечений лопатки.

Для представленных лопаток при дашюй настройке оборудования и ЭИ получение стабильных результатов по точности возможно при следующих выходных параметрах процесса: Р = 30 кПа; 9 = 40 °С; 5 = 0,1 мм; и =12В, величина среднеквадратического отклонения при этом не превышает 0,07 мм.

После обработки экспериментальных данных для определения производительности (П) круговой ЭХО была получена следующая регрессионная зависимость:

где

и

и„

а, =0,01 -1,44- 1п + 1л • 1,71'1п — -0,2 ;

Ь2 =-0,27 + 1,47.И^]-1П[^](4,66.1П^_1,61

С2=_1)23-0,86,„|^) + .п(^).(4;17,П^) + 2,5|;

Зависимость производительности обработки от входных параметров представлена на рисунках 5 а и 5 б. Проверка производительности оптимального режима обработки пера лопатки, с точки зрения получения необходимых параметров средней арифметической высоты микронеровностей, осуществленная по регрессионной модели (5), показала, что производительность достигает максимальных значений при температуре 20°С (рисунок 5 а).

В процессе работы температура электролита повышается, производительность обработки при этом снижается незначительно по сравнению с оптимальной, данное снижение составляет не более 10% (рисунок 5 б).

а) б)

Рисунок 5 - Зависимость производительности (П) от напряжения и в диапазоне разницы давлений Р огЗОкПадо 100 кПа при межэлекгродном зазоре 5 = 0,1 мм; а) температура электролита 20 °С; б) температура электролита 40 "С.

На основе полученных данных определено, что получение максимальной производительности для обработки рабочих лопаток компрессора возможно на режиме со следующими параметрами: Р = 30 кПа, и = 12В, 5 = 0,1 мм, 0 = 20°С. Однако, возможное увеличение температуры до 40°С в процессе обработки не вызывает сильного снижения производительности.

Максимальная погрешность приведенных регрессионных зависимостей не превышает 15%.

В пятой главе приведен алгоритм определения оптимальных режимов круговой ЭХО разработанный на основе математической модели процесса и технологи-

Рисунок 7 - Алгоритм определения оптимальных параметров процесса круговой ЭХО профиля пера лопаток с учетом использования регрессионных зависимостей.

В общем виде задача оптимизации была сформулирована в следующем виде Мах (П) = ^(и, Р, 8, 0); (Ю)

при ограничениях:

Яа = ^(и, Р, 5, 0) < Яат;

Е = Ш Р, 5, 0) < Ет;

а = £)(и, Р, 8, 9) < ат.

где П - производительность обработки, мм/мин; Ка1-средняя арифметическая технологическая высота микронеровностей поверхности, мкм; Ет~ допустимая величи-

(П) (12) (13)

на разброса результатов изменения толщины профиля пера, мм; от - величина допустимого среднеквадратического технологического отклонения по сечениям, мм; и -напряжение (среднедейстаукяцее), В; Р - разница давлений электролита и воздуха на входе в смеситель, кПа; 8 -величина межэлектродного зазора, мм; 0 -температура электролита, °С.

Определено, что оптимальным с точки зрения обеспечения заданной средней арифметической высоты микронеровностей, точности и максимальной производительности обработки рабочих лопаток компрессора является диапазон режимов со следующими параметрами: Р = 30...40 кПа, и = 11...12В, 8 = 0,1...0,12 мм, 0 = 25...40°С.

Общие выводы по диссертации

1. На основании выполненного анализа литературы сделано заключение, что имеющиеся инженерные разработки в виде зарегистрированных патентов и способов ЭХО, схем обработки лопаток, технологии получения электродов-инструментов, а также представленные в литературе математические модели, не позволяют аналитически исследовать и оптимизировать процесс круговой электрохимической обработки лопаток компрессора ГТД.

2. Разработанная циклограмма движения электродов-инструментов является основой эффективного выполнения размерной круговой электрохимической обработки лопаток ГТД. Особенностью данной циклограммы в отличие от существующих схем является разделение управления электродами при формировании проточной часта лопатки (корыта и спинки) на три этапа, заключающихся: в циклической подаче электродов-инструментов на первом этапе; в постоянной подаче ЭИ на втором этапе; и регулируемой задержке времени отвода ЭИ на третьем этапе. Что позволило достичь повышения производительности обработки на 40 % при обеспечении технологических требований точности и шероховатости проточной части лопаток ГГД.

3. Разработанная математическая модель реализации технологической схемы круговой электрохимической обработки позволила определить баланс точности обработки и сформировать требования к изготовлению элементов технологической системы: мастер-лопатки и электродов-инструментов.

4. Для практической реализации круговой электрохимической обработки лопаток ГТД предложены методики разработки основных элементов технологической системы: проектирования и изготовления мастер-лопатки и электродов-инструментов.

5. Экспериментальные исследования влияния формы технологического напряжения источников питания на размерную электрохимическую обработку титановых сплавов указывают на необходимость обеспечения величины остаточного напряжения в паузе между импульсами не более 0,5 В, а также на необходимость проведения ежемесячного мониторинга их характеристик.

6. Проведенные исследования позволили определить допустимые значения параметров процесса ЭХО для обработки сплава ТА6У и возможные диапазоны изменения основных параметров процесса для получения точности, средней арифметической высоты микронеровностей и производительности обработки.

7. Экспериментальные исследования показали, что для ЭХО профиля пера рабочих лопаток компрессора из титанового сплава ТА6У существует область режи-

мов обработки, в которой возможно одновременно обеспечить не только удовлетворительные параметры точности и средней арифметической высоты микронеровностей профиля, но и максимальную производительность размерной ЭХО.

8. Проведенные исследования позволили определить оптимальные значения параметров процесса ЭХО для обработки сплава TA6V и возможные диапазоны изменения основных параметров процесса для получения необходимой точности, средней высоты микронеровностей не более 1 мкм при максимальной производительности и разработать рекомендации для производства

9. Разработанная циклограмма движения ЭИ, технологический процесс, математические модели, алгоритмы и методики внедрены в серийное производство с экономическим эффектом (1 244 тыс. рублей в год).

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Орлов, А. А. Принципы построения систем обеспечения электролитом при электрохимической обработке лопаток ГТД [Текст] / А. А. Орлов, Д. И. Волков // Вестник РГАТУ-2013. - № 2,- С. 30-36.

2. Орлов, А. А. Исследование влияния параметров процесса электрохимической обработки на среднюю высоту микронеровностей профиля пера лопаток ГТД [Текст] / А. А. Орлов, Д. И. Волков // Вестник РГАТУ,- 2014. - № 1С. 31-36.

3. Орлов, А. А. Разработка алгоритма предварительного определения оптимальных режимов электрохимической обработки с использованием регрессионных моделей процесса [Текст] / А. А. Орлов, Д. И. Волков // Вестник РГАТУ - 2014. -№2,-С. 43-4?.

4. Орлов, А. А. Влияние формы технологического напряжения и тока на размерную электрохимическую обработку титановых сплавов [Текст] / А. А. Орлов, Д. И. Волков, // Вестник РГАТУ.- 2014. - №2,- С. 33-37.

Публикации в прочих изданиях и сборниках трудов:

1. Орлов, А. А. Электрохимическая обработка цельнометаллических вставок сотовых уплотнений ГТД [Текст] / А. А. Орлов // XXXIII Гагаринские чтения: в т 8 томах. Москва: МАТИ. 2007. Т.З, - С. 120.

2. Орлов, А. А. Влияние давления прокачки электролита на качество электрохимической обработки цельнометаллических вставок сотовых уплотнений ГТД [Текст] / А. А. Орлов // Шестидесятая научно-техническая конференция студентов, магистров и аспирантов. Тезисы докладов — Ярославль: Изд-во ЯГ-ТУ, 2007.-С. 110.

3. Орлов, А. А. Повышение эксплуатационных параметров элементов базирования при электрохимической обработке лопаток ГТД [Текст] / A.A. Орлов // «Тезисы докладов Российской научно-технической конференции. Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве». - Рыбинск, РГАТА,- 2007. - Т.2. - С. 36^1.

4. Орлов, А. А. Получение радиусного канала методом ЭХО [Текст] / A.A. Орлов, Д.В. Щекотуров, И.В. Милишин // Сборник статей Международной научно-практическую конференции «Формообразование и обеспечение качества техногенных систем». - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. - С. 77-80.

5. Орлов, А. А. Применение импульсов тока с крутыми фронтами для электрохимической обработки лопаток ГТД [Текст] / A.A. Орлов // Сборник

((

статей Международной научно-практическую конференции «Формообразование и обеспечение качества техногенных систем». - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009.-С. 80-83.

6. Орлов, А. А. Состояние и перспективы научных исследований в области электрохимической обработки лопаток ГТД [Текст] / A.A. Орлов // Сборник статей V Международной научно-практической конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов». - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. - С. 68-72.

7. Орлов А. А. Выбор электролита для обработки разнородных материалов [Текст] / A.A. Орлов, Д.В. Щекотуров // Сборник трудов 3-й международной научно-технической конференции «Модернизация машиностроительного комплекса России на научных основах технологии машиностроения (ТМ-2011)». - Брянск: Десяточка, 2011. - С .143-145.

8. Орлов А. А. Повышение качества обработки профиля пера лопаток современных газотурбинных двигателей [Текст] / A.A. Орлов, Д.В. Щекотуров, В.В. Маношкин // Сборник работ международного межотраслевого молодежного научно-технического форума «Молодежь и будущее авиации и космонавтики». - Москва: МАИ, 2013. - С. 123-126.

Зав. РИО М. А. Салкова Подписано в печать 14.07.2014 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100. Заказ 126.

Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева (РГАТУ имени П. А. Соловьева) 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

Отпечатано в множительной лаборатории РГАТУ имени П. А. Соловьева 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53