автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка оборудования и технологии финишной электрохимической размерной обработки проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД с применением компьютерных технологий

На правах рукописи

ФИРСОВ Алексей Григорьевич

РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ФИНИШНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОТОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАЛОГАБАРИТНЫХ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА ГТД С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЫОТОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

05.03.01-Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2005

Работа выполнена в ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение» и Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Смирнов Геннадий Владиславович, доктор технических наук, доцент Лунев Александр Николаевич

Ведущая организация: Московское машиностроительное производственное предприятие (ММПП) «Салют», г.Москва

Зашита состоится " 2_" ноября 2005 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.079.05 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420^11 г. Казань, ул. К.Маркса, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университете им. А.Н. Туполева.

Каримов Альберт Хамзович

Автореферат разослан

«I

2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Снигирев В.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В газотурбинных двигателях 4 и 5-го поколений к лопаткам компрессора предъявляются новые повышенные требования Лопатки отличаются небольшими габаритными размерами, особенно у компрессора высокого давления (КВД), тонкостенностью, сложностью формы, высокой геометрической точностью и высоким качеством поверхности Серийное производство таких лопаток требует новых технологий, оборудона-ния, измерительной техники. Дело осложняется еще тем, что тонкостенность и высокая точность пера лопагок компрессора практически исключает возможность применения механических методов обработки. В настоящее время единственным способом, позволяющим обеспечить одновременное формообразование всех проточных поверхностей указанных лопаток является электрохимическая размерная обработка (ЭХО).

Отсутствие соответствующего специального электрохимического оборудования, значительная трудоемкость изготовления электродов-инструментов (ЭИ), нерешенность многих технологических вопросов, связанных с выбором оптимальных заготовок лопаток, режимов ЭХО, средств измерений, сдерживает освоение серийного производства малоразмерных высокоточных лопаток.

Решению этих актуальных проблем и посвящена данная диссертация.

Цель работы. Разработка оборудования и технологического процесса финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД 4-5-го поколений с применением компьютерных технологий, обеспечивающих требуемую точность и качество поверхностей в условиях серийного производства.

Задачи исследований:

1. Разработать электрохимическую установку с компьютерным управлением для ЭХО проточных поверхностей высокоточных малогабаритных лопаток компрессора ГТД, обеспечивающую: а) одновременную ЭХО профиля пера, радиусов сопряжения, полок и кромок импульсным током миллисекундного диапазона, б) возможность установки ЭИ под оптимальными углами к оси лопатки, в) компьютерное управление параметрами импульсов тока и вибрации ЭИ в процессе ЭХО, г) синхронизацию подачи импульсов с вибрацией ЭИ, д) компьютерное управление режимом ЭХО и снимаемыми припусками, е) стабилизацию параметров процесса.

2. Разработать математическую модель электрохимического формообразования проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора.

3. Разработать методику компьютерного определения рабочей поверхности ЭИ для ЭХО проточных поверхностей лопатки компрессора, включающую компьютерное моделирование поверхностей лопатки, предварительного ЭИ, компьютерную ЭХО и корректировку рабочей поверхности ЭИ.

4. Разработать технологический процесс финишной ЭХО проточных

поверхностей малогабаритных высокЮТЦУНЫА лшшик компрессора ГТД. V У Т ХМ НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА |

4) (Г)3 «л )___*7М I *

5. Внедрить разработанное оборудование, компьютерные методики, технологические процессы ЭХО малогабаритных высокоточных лопаток компрессора в серийное производство.

Автор защищает:

1. Концепции создания и конструкцию электрохимической установки с компьютерной системой управления для финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГГД.

2. Математическую модель процесса электрохимического формообразования трактовых поверхностей малогабаритной лопатки компрессора.

3. Методику компьютерного определения рабочей поверхности ЭИ для ЭХО проточных поверхностей лопаток, включающую:

а) компьютерное моделирование поверхностей обрабатываемой лопатки и первоначальной поверхности ЭИ;

б) компьютерное моделирование виртуального процесса ЭХО и определения размера обработанной поверхности лопатки;

в) компьютерное моделирование процесса корректирования ЭИ по результатам измерения обработанной поверхности

4. Рекомендации по выбору заготовок лопаток, обеспечивающих требуемую точность ЭХО и наименьшие затраты в зависимости от программы выпуска.

5. Технологический процесс финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД.

6. Результаты внедрения оборудования, компьютерных методик и технологического процесса ЭХО лопаток компрессора в серийное производство.

Научная новизна:

1. Разработанная установка для ЭХО лопаток компрессора за счет применения компьютерной системы управления позволяет: а) реализовать различные схемы импульсно-циклической ЭХО; б) регистрировать и изменять параметры режима в процессе ЭХО с целью обеспечения заданных технологических показателей; в) обрабатывать одновременно все проточные поверхности лопатки; г) контролировать и перераспределять снимаемый припуск.

2. Математическая модель ЭХО трактовых поверхностей учитывает кинематику перемещения электродов под углом к оси лопатки и реальные условия ЭХО.

3. Методика проектирования и изготовления ЭИ применяет на всех этапах компьютерное моделирование: исходной рабочей поверхности ЭИ с угловым направлением подачи к оси лопатки, виртуального процесса ЭХО, процессов измерения обработанной поверхности, сравнения ее с исходной и корректирования ЭИ.

4. Новый вид заготовок лопаток в виде прямоугольного или прямого параллелепипеда с развитыми установочными базами обеспечивает повышенную точность базирования на операциях электрохимической и механической обработки, а также стабильность припуска под ЭХО.

5. Разработанный технологический процесс обеспечивает финишную ЭХО всех проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора.

Практическая ценность:

1. Разработана специальная электрохимическая установка модели ЭХ-ВИС-5000Ф2 для формообразования проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точности.

2. В электрохимической установке с помощью компьютерного проектирования достигнута повышенная точность позиционирования обрабатываемой заготовки лопатки и электродов-инструментов, что обеспечивает возможность быстрой переналадки станка на ЭХО другого наименования лопатки.

3 Разработана методика проектирования, расчета и изготовления электродов-инструментов, исключающая необходимость изготовления эталонных лопаток и загрузку основного электрохимического оборудования.

4. Предложены заготовки лопаток, обеспечивающие стабильный припуск под ЭХО, повышенную точность базирования на операциях ЭХО и последующей механической обработки при наименьшей себестоимости.

5. Разработанный технологический процесс обеспечивает на установке ЭХВИС-5000Ф2 формообразование проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора по 1-2 классу точности и шероховатость поверхности в соответствии с требованиями чертежа в условиях серийного производства.

Реализация результатов работы. На ОАО КМПО в серийном производстве внедрены установки ЭХВИС-5000Ф2, компьютерные технологии проектирования и изготовления электродов-инструментов, технологические процессы финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД.

На Московском машиностроительном производственном предприятии (ММПП) «Салют» установка ЭХВИС-5000Ф2 и технология финишной ЭХО лопаток компрессора внедрены в опытное производство.

Результаты исследований используются в технологических дисциплинах при обучении студентов в КГТУ им. А.Н. Туполева.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на двух международных научно-технических конференциях в Польше ЕМ 97 (1997 г.) и АРЕ 98 (1998 г.), на четырех Всероссийских конференциях по электротехнологии в г. Туле (1997, 2003, 2005 гг.), г. Уфе (2001 г.), на научно-методических конференциях в КГТУ им А.Н. Туполева (2003, 2004 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8-ти научных статьях и 4-х тезисах докладов. Получен один патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5-ти глав, выводов, списка литературы. Она содержит-157 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 5 таблиц, 5 приложений, список литературы из 124 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и кратко излагается её основное содержание.

В первой главе дается характеристика малогабаритных лопаток (I до 60-70 мм) компрессора ГТД 4 — 5-го поколений. Отмечается их тонкостенность (Стах = 0,5 ..1,9 мм, радиус кромок г = 0,07...0,4 мм), высокая точность по перу и кромкам ± 0,03....0,04 мм, шероховатость поверхности Rz= 1... 1,6 мкм.

Применение механических методов обработки для формообразования проточных поверхностей таких лопаток ограничивает их малая жесткость и невозможность обеспечения требуемой точности. Поэтому единственным способом, позволяющим обработать одновременно все проточные поверхности малогабаритных лопаток компрессора повышенной точности, является электрохимическая размерная обработка.

Однако в серийном производстве лопаток ГТД в настоящее время в лучшем случае достигается точность электрохимического формообразования пера 0,1...0,15 мм, кромки лопаток обрабатываются в основном вручную.

Как показывает производственный опыт и результаты исследований наибольшую точность обеспечивают импульсно-циклические схемы ЭХО.

Далее в диссертации проводится анализ результатов опубликованных исследований процесса ЭХО с применением импульсного тока и производственного опыта.

Отмечаются первые работы по ЭХО на импульсном токе Д.З. Митяшкина, А.К. АлтыИбаева, Ф.В. Седыкина, В.В. Любимова, Б.И. Морозова. Большой вклад в изучение и развитие этого процесса внесли работы научных школ: Тульской (Ф.В. Седыкин, Л.Б. Дмитриев, В.В. Любимов, Ю.С. Тимофеев, В.Г. Шляков), Молдавской (Ю.Н. Петров, Г.Н. Зайдман, В.П. Саушкин, А.И. Дикусар, A.B. Рыбалко), Уфимской (А.Н. Зайцев, Н.З. Гимаев, H.A. Амирханова), Рыбинской (Л.Б. Уваров, М.П. Ерочкин, С.И. Шаров), ЭНИМСа (И.И. Мороз, Г.А. Алексеев, Ю.С. Волков), Самарской (Н.Д. Проничев, Г.В. Смирнов, М.В. Демин, В.Г. Герасимов), Ивановской (Е.М. Румянцев, С.М. Галанин, О.И. Невский) и др.

Исследованиями ЭХО на импульсном токе занимались и зарубежные ученые Е.Козак, С. Ито, Н. Сикато, W Koniq, Х.М. Хиа, П. Балцувейт.

Разработаны и исследованы способы и схемы импульсно-циклической ЭХО с вибрацией ЭИ и без нее. Изучена кинетика процесса ЭХО на импульсном токе, установлены оптимальные соотношения между параметрами импульсов, подобраны режимы ЭХО, исследована обрабатываемость многих сталей и сплава.

Химизм процесса ЭХО на импульсном токе исследовался в работах В.Д. Каше е на, А.Д. Давыдова, А.Г. Атанасянца.

Математическому моделированию процесса импульсной ЭХО посвящены работы Е.И. Филатова, В.В. Клокова, В.М. Волгина и др.

Далее рассмотрен производственный опыт применения ЭХО лопаток импульсным током на моторостроительных заводах.

Отмечается, что на заводах отрасли в серийном производстве отсутствуют специальные установки для одновременной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД. Используются в основном модернизированные установки для более крупных лопаток.

В серийном производстве не достигается требуемая точность формообразования проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора. Кромки в основном дорабатываются механическим способом вручную.

Практически на всех заводах электроды-инструменты для ЭХО лопаток изготавливают методом «обратной полярности», что требует изготовления специальной мастер-лопатки, использования производственных электрохимических установок и применения трудоемких ручных доводочных работ.

По результатам анализа производственного уровня ЭХО малогабаритных лопаток и данных научных исследований были поставлены цель и задачи диссертации.

Во второй главе приводится методика теоретических, экспериментальных исследований и производственных испытаний (рис.1).

Рис. 1 Общая схема проведения исследований

Проблема достижения окончательной точности формообразования и качества проточных поверхностей лопаток требует комплексного решения всех технологических вопросов, начиная с разработки специального оборудования и до применяемых технических средств измерения.

Третья глава посвящена разработке и исследованию специальной электрохимической установки модели ЭХВИС-5000Ф2 для финишного электрохимического формообразования проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точности.

При создании установки в основу были заложены следующие концепции: возможность реализации разных схем импульсно-циклической и непрерывной ЭХО, компьютерное управление режимами и снимаемыми припусками в процессе формообразования, обеспечение повышенной точности и надежности базирования и позиционирования заготовок, стабилизация параметров электролита и рабочего тока.

Установка ЭХВИС-5000Ф2 имеет следующие основные технические характеристики:

1. Занимаемая площадь 4 х 5 м2.

2. Размеры обрабатываемых лопаток ^ до 100 мм, b до 50 мм.

3. Перемещение рабочих электродов по двум координатам двумя управляемыми гидроприводами под углом к продольной оси лопатки 54...90°.

4. ЧастЪта вибрации гидропривода 0...25 Гц, амплитуда 0,01...1мм.

5. Точность «ощупывания» 0,005 мм.

6. Время между «ощупываниями» 1.. .50 с.

7. Скорость перемещения ЭИ 0...120 мм/мин.

8. Точность позиционирования и базирования 0,005 мм.

9. Технологическое электропитание: сила импульсного тока до 5 кА, напряжение 7..,70В, частота следования импульсов 50...300 Гц, длительность импульса 0,7 ...50 мс, количество импульсов в пакете 1 ...15, пауза между импульсами 3...50 мс.

10. Защита от КЗ экстремальная и относительная.

11. Стабилизация режима ЭХО: напряжение -1% , температура электролита ±0,2°С, давление и электропроводность электролита - 2,5%.

12. Компьютерная система управления (КСУ) режимами в процессе ЭХО, а также фиксации и регистрации положений поверхностей ЭИ и обрабатываемой лопатки, снимаемого припуска.

Станок реализует ЭХО в импульсно-циклическом режиме с вибрацией ЭИ и без нее, а также при постоянном напряжении. Электрод-инструмент в рабочем цикле может быть неподвижным (V=0) или перемещаться к или от заготовки с постоянной скоростью (V=const). Применение компьютерной системы управления позволило регистрировать скорость съема и управлять перемещением ЭИ в рабочем цикле с переменной скоростью (V=var) по заданной программе, например, выдерживая постоянным торцевой межэлектродный зазор.

С целью достижения требуемой точности при наибольшей производительности компьютерная система управления установки контролирует и управляет параметрами режима ЭХО: напряжением, длительностью импульсов напряжения и пауз, скоростью перемещения ЭИ, амплитудой и частотой вибрации ЭИ, синхронизацией импульсов тока и вибрации ЭИ, рабочим и промывочным межэлектродными зазорами.

Компьютерная система управления контролирует и управляет значениями снимаемых припусков с обеих сторон пера лопатки с фиксацией окончания обработки. Обработка ведется относительно координат эталонной лопатки, хранящихся в КСУ.

Парамегры режима ЭХО и сопутствующая информация отображается на экране дисплея.

Рабочая программа процесса ЭХО лопатки состоит из кадров-наборов параметров режима (19 параметров). Каждый кадр сохраняется до выполнения некоторого условия в процессе ЭХО. При выполнении этого условия КСУ осуществляет переход к следующему кадру и так до окончания обработки.

Проведены исследования стабилизирующих свойств источника электрического тока, вибрационных характеристик гидроприводов и промывочных зависимостей рабочей зоны, что позволило точнее установить параметры режима ЭХО.

Стабильность технологических показателей процесса ЭХО определяется надежностью работы основных элементов электрохимической установки и источника технологического тока, гидроприводов, системы электролита.

В четвертой главе диссертации излагается компьютерная технология проектирования и изготовления ЭИ для ЭХО лопаток (рис.2).

Электронная модель проточных поверхностей лопатки строится по контрольным точкам сечений. Для ввода координат используется редактор Excel из макета Microsoft Office с последующим конвертированием формата файла Excel в обычный текстовый. Данные заносятся в CAD-систему. Сплайны сечений и поверхности пера получаются по контрольным точкам с использованием стандартных функций CAD-систем.

Далее по данным чертежа лопатки и сплайнам сечений строятся радиуса кромок и поверхности замковой части, выполняется обрезка поверхности пера по полке и периферии.

Для изготовления малогабаритных лопаток повышенной точности в работе предложено применять заготовки в виде прямоугольного или прямого параллелепипедов. Такая заготовка обеспечивает точное и надежное базирование по плоским поверхностям, а также постоянную неравномерность припуска, что в свою очередь определяет предпосылки к повышению точности ЭХО. Минимальный припуск по перу и кромкам составляет 2...2,5 мм, отношение Zmax к Zmm -2,5...3. Габариты заготовки превышают габариты электродов на 5...7 мм по периметру. Это необходимо для того, чтобы после ЭХО оставалась плоская рамка, обеспечивающая жесткое положение лопатки.

С использованием моделей лопатки и заготовки составляется модель электрода-инструмента. В первую очередь строится модель ЭИ без рабочей

поверхности. Далее по средним точкам радиусов кромок выполняются сплайны-линии разъема, выбираются уширения, удлинения и строится рабочая поверхность ЭИ по эквидистанте (0,2 мм) к теоретическому профилю.

Модель заготовки лопатки -,

Предварительная модель ЭИ

X

Д<Лдоп

Компьютерная ЭХО лопатки 1 ~

Сравнение профиля, полученного компьютерной ЭХО, с заданным

Д>Лдоп.

Корректировка профиля рабочей части ЭИ

Окончательная модель ЭИ

Программа изготовления ЭИ

на станке с КЧПУ

1 г

Готовый ЭИ

Рис.2 Последовательность изготовления ЭИ

В последнюю очередь выполняются радиуса сопряжения пера с полкой и вспомогательные сопряжения.

Компьютерное моделирование процесса ЭХО выполняется по алгоритму, приведенному на рис.3

Компьютерная ЭХО моделирует обработку лопатки в пошагово-циклическом режиме: автоматическое измерение обрабатываемых поверхностей заготовки, выставление и автоматическое поддержание рабочего МЭЗ в

одном шаге, обработка заготовки, автоматическое измерение обработанной поверхности.

По координатам Хл(], к), Ул(/, к), к) расчетных точек лопатки, минимальному припуску и углу подачи ЭИ определяется начальные положения расчетных точек ЭИ и заготовки.

Рис.3 Алгоритм компьютерного моделирования ЭХО лопатки

Межэлектродные зазоры определяются по формулам

äff, к) о = Yiu(i. к) о - УзО, к) Q (1)

а0 к>- Y3im-Y3QM

\cos{a(J,k\-aJ-cos(y(j,kU ' (2)

где к - номер расчетной точки в сечении; у - номер сечения; п - порядковый номер итерации; äff, к)п - углы между нормалью из расчетных точек элек-

трода к поверхности обрабатываемой заготовки и осью 2, в плоскости У2 в 11-ом положении, град; к)п - углы между нормалью из расчетных точек электрода к поверхности обрабатываемой заготовки и осью У, в плоскости XV в п-ом положении, град.

Съем материала Да за один шаг Ат (одну итерацию) в расчетных точках определяется по формуле

ЬаО.к) „ = У(а) -Ат , (3)

где У(а)~ скорость обработки как функция МЭЗ, определяемая по экспериментальным зависимостям для установки ЭХВИС-5000Ф2. Значения У(а) по итерациям может быть переменной.

Такой подход по сравнению с чисто аналитическим позволяет более точно учесть особенности станка и изменение параметров в процессе ЭХО.

Далее определяется перемещение ДЬ ЭИ за одну итерацию ___

" |зт(а(уД)„)-соз(КуД)Л' (4)

где Латах - максимальный съем материала между итерациями для поля

расчетных точек (¡,к). Углы а и Т рассчитываются по выражениям: для первой итерации:

аи,к)0 = аэи 1 (5)

Г(М)о=0 ]' для последующих итераций:

аиЛ)п = «О\к)п_х + Аа(],к)п;

Г(М)и = Г(М)и_, + Аг(М)я, (6)

где а(У>к)Г1_1,у(у,к)л_1 - соответствующие углы на предыдущей итерации, Аа(у,к)л,Ау(у,к)п - величины их изменения за текущую итерацию, которые рассчитываются по формулам:

гАГзи + \,к)а-А¥,и~и): \ 1ги+\к\-г3и-\к)п у

\ Х3и + ик).-Х3и-1,к)в , Формулы (7) позволяют отказаться от применения сложной сплайновой математики в расчете. При этом погрешность от такого допущения является приемлемой.

После расчета Ай„ определяется новое положение ЭИ и координаты

ДаО'.А),, = вгЩ АуЦ,к)„ = агщ

(7)

расчетных точек заготовки:

К, U,*)■ = Ум (Л*)-! - ЬЬ ■ Sin(a,„ ) ; О'. = О'. - • c°s(aM);

Хзи,к)„=Х,и,к);

=Ш*).-1 -|М7Д)„ -аш)-со5(/0'Д)л)|, (9)

230,к)„ =2„и,к)п.

В конце каждой итерации проверяется выполнение условия

Узи,к)п-¥ли,к) <0, (Ю)

при выполнении которого расчет ЭХО лопатки прекращается. Далее следует анализ отклонений заготовки и принимается решение о проведении корректировки рабочей поверхности ЭИ. После проведения корректировки расчет ЭХО заготовки повторяется вновь и так до получения годного профиля обработанной лопатки.

Одной из нерешенных до настоящего времени проблем при серийном изготовлении лопаток ГТД является возможность финишного формообразования кромок одновременно с ЭХО пера. Поэтому проводились теоретические и экспериментальные исследования этого вопроса.

Сделана попытка аналитического решения этой задачи. Рассчитывался съем материала по кромке при определении съема по перу и разных формах ЭИ.

Рассматривалась двумерная область (рис. 4) в плоскости ХОУ,

Рис. 4

ограниченная сечением кромки лопатки АВСД и сечениями ЭИ ЬЮ и КЕ. Участки электрода вР и РЕ располагались на конечном расстоянии или удалялись до бесконечности. После принятия ряда граничных условий и допущений считалось, что внутри рассматриваемой области потенциал и

электростатического поля в каждый момент времени удовлетворяет уравнению Лапласа Ди = 0.

Сформулированная таким образом задача решалась методом граничных элементов, методом панелей. Съем металла ДЬ за промежуток времени Д1 моделировался смещением центра каждой панели по направлению к нормали п на величину

ДЛ = £77./Д//р , (11)

ди

где ] = Х<*— , (12)

, да, диа

Х-удельная электропроводность электролита; а-1 - - — ;

р, в -плотность и электрохимический эквивалент обрабатываемого материала; 1]- анодный выход материала по току, как функция плотности токау; Ди„ Ди, - потери напряжения в приэлектро^ных слоях.

Подобная задача решалась и для закругленной кромки. Для проверки численного метода решения было использовано аналитическое решение для варианта с упрощенной формой границ. В силу симметрии задачи рассматривалась только верхняя половина рабочей области, границы ЬЮ и АВ выбирались параллельными, а ВС и СР перпендикулярными оси X. Решение задачи было получено методом теории функций комплексного переменного.

Для установившегося процесса ЭХО и /»1 было получено аналитическое решение для безразмерной плотности тока в точке С

1=1/1^1, (13)

где Ь (ОР)в долях установившегося зазора.

С учетом этой формулы рассчитывался съем материала на кромке в точке С. Теоретические результаты в первом приближении были подтверждены экспериментами.

Проведенные исследования позволили установить значения расширений ЭИ для формообразования кромок требуемого радиуса при снятии заданного припуска по перу.

В пятой главе диссертации приводятся сведения по разработке технологического процесса ЭХО малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точности и по производственному внедрению.

Разработка технологического процесса была начата с выбора заготовки малогабаритных лопаток. Выбор заготовки для финишной ЭХО осуществлялся с учетом способов базирования при ЭХО, размера припуска и его неравномерности, себестоимости заготовки.

Проведен анализ применяемых на производстве способов базирования заготовок-лопаток на операции ЭХО: по конструкторским, технологическим и комбинированным базам. Отмечено, что для обеспечения точности формообразования пера в 0,03...0,04 мм требуются более развитые и точные базовые поверхности.

В работе предложено заготовки малогабаритных лопаток компрессора изготавливать в виде прямоугольного или прямого параллелепипедов. Такая заготовка свободна от недостатков, присущих известным видам заготовок. Базовые поверхности имеют максимальную площадь. Обеспечивается простота изготовления и повышенная точность базовых элементов заготовки и оснастки. Точность базирования достигает 0,01 мм. Базы являются едиными для ЭХО, контроля пера и последующих механических операций по изготовлению замка Оснастка не требует применения дорогостоящих материалов и техпроцессов по восстановлению при ремонте. Улучшаются условия подвода электрического тока к обрабатываемым поверхностям.

Недостатком заготовок в виде прямоугольного параллелепипеда по сравнению со штамповками является снижение КИМ с 0,4 до 0,09. ..0,18.

Применение заготовок в виде прямого параллелепипеда позволяет более оптимально расположить теоретический профиль в заготовке и несколько повысить КИМ до 0,15. ..0,25.

Заготовка лопатки под ЭХО должна иметь определенное соотношение между неравномерностью Д припуска и минимальным припускам (гпнп). Как показывают эксперименты и производственный опыт для выравнивания неравномерности Д припуска с точностью 0,03 ..0,04 мм необходимо снять в 2-3 раза больший слой металла, т.е 7гшп « (2...3)Д. Важным является также стабильный характер неравномерности припуска.

Эти условия положительно реализуются в заготовках в форме параллелепипедов. •

Важным фактором в пользу-той или другой заготовки является ее себестоимость.

Заготовки-штамповки, имеющие более высокий КИМ, требуют значительных затрат на изготовление и ремонт штамповой оснастки. Кроме того точные заготовки, полученные высокоскоростным выдавливанием или изотермической штамповкой, по соотношению Д / Хтт не подходят для ЭХО пера лопаток с точностью 0,03...0,04 мм.

Проведенный сравнительный экономический анализ себестоимости заготовок от годовой программы на примере лопаток из ЭП718 показал, что заготовки лопаток с ( =40 мм в форме параллелепипеда экономически выгоднее при годовой программе до 5 тыс. шт., а при £ =70 мм - до 2...3 тыс. шт. Для титановых лопаток эти значения несколько снижаются.

Таким образом, при малой серийности изготовления лопаток, характерной для настоящего времени, заготовки малогабаритных лопаток в виде прямоугольного или прямого параллелепипедов являются предпочтительнее с точки зрения качества базирования, припусков и себестоимости.

Для окончательного выбора режимов ЭХО были проведены поверочные экспериментальные исследования по изысканию режимов, обеспечивающих требуемую точность формообразования и качество обработанной поверхности при ЭХО сплавов ВТ6, ВТ9, ЭП718, ЭИ961.

Эксперименты проводились на лабораторной установке и производственной установке ЭХВИС-5000Ф2 при ЭХО плоских образцов. По результатам

исследований определены условия повышенной локализации процесса и получения наименьшей шероховатости поверхности.

Металлографическими исследованиями подтверждено допустимое состояние поверхностного слоя образцов и лопаток из указанных материалов после ЭХО на выбранных режимах.

Для внедрения процесса финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора в серийном производстве принята созданная электрохимическая установка ЭХВИС-5000Ф2, по своим характеристикам превосходящая имеющееся оборудование. Данная установка позволяет увеличить фондоотдачу, например, по сравнению с применяемым станком ЭХС-10БМ более чем в два раза.

Установка ЭХВИС -5000Ф2 оснащена оснасткой модульной конструкции с быстросъемными элементами для базирования с целью снижения затрат на ее ремонт. Развитые плоские базовые поверхности обеспечивают стабильное базирование с высокой точностью.

Компьютерное моделирование, описанное в гл. 3 и 4, обеспечивает минимальное время на подготовку станка к работе, так как рабочая камера станка, шпиндели, ЭИ, оснастка увязаны в единую систему координат.

Все это позволяет использовать рабочих - электрохимобработчиков средней квалификации.

Для контроля обработанных поверхностей лопаток компрессора применена измерительная лазерная система «ОПТЭЛ» совместного производства НВП «ОПТЭЛ» (г. Уфа) и ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение», позволяющая проводить быстрые бесконтактные трехмерные измерения профиля пера лопатки с компьютерной обработкой результатов.

На КМПО организован и более трех лет функционирует участок, состоящий из пяти электрохимических установок ЭХВИС-5000Ф2. Опыт серийного производства подтвердил надежность, стабильность и эффективность созданных установок, разработанного технологического процесса, компьютерных технологий изготовления ЭИ.

На участке освоена финишная ЭХО 15-ти наименований малогабаритных лопаток компрессора с допуском по перу +0,04 мм из материалов ВТ6, ВТ8, ЭП718. Шероховатость обработанных поверхностей Яа»0,2...0,4 мкм. Поверхностный слой лопаток после ЭХО не имеет дефектов в виде растравливаний и наводораживания, превышающих требований чертежа. Производительность на операции ЭХО составляет 2...4 шт/ч. Экономический эффект от внедрения участка составил 2 млн. рублей.

Установка ЭХВИС-5000Ф2 и технологический процесс ЭХО лопаток внедрены также в опытном производстве на ММПП «Салют» г. Москва. Поступили дополнительные заявки на установку ЭХВИС-5000Ф2 от ММПП «Салют», СНТК им. Кузнецова, Уфимского МПО, з-да «Красный Октябрь» г. Москва.

В Приложениях приведены протокол измерений партии лопаток после ЭХО на лазерной системе «ОПТЕЛ», свидетельства по результатам исследований поверхности и поверхностного слоя образцов и лопаток после ЭХО.

Выводы

1. Применение компьютерных технологий позволило разработать специальное оборудование, эффективную технологию проектирования и изготовления электродов-инструментов, технологию финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точности.

2, Разработана специальная установка для финишной ЭХО проточной части малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД с компьютерной системой управления, позволяющая реализовать различные схемы обработки и управлять режимами формообразования и снимаемыми припусками с целью обеспечения заданных требований по точности и качеству обработанной поверхности.

3. Разработана математическая модель электрохимического формообразования трактовых поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД, учитывающая кинематику перемещения ЭЙ под углом к оси лопатки и условия ЭХО.

4. Разработана методика компьютерного проектирования электродов-инструментов для финишной ЭХО проточных поверхностей лопаток, включающая компьютерные модели обрабатываемой поверхности лопатки, предварительной поверхности ЭИ, виртуального процесса ЭХО, процесса коррекции ЭИ и позволившая снизить трудоемкость проектирования и изготовления ЭИ.

5. Предложен новый вид заготовок лопаток в виде прямоугольного или прямого параллелепипедов, обеспечивающих повышенную точность и надежность базирования на операциях ЭХО и последующей механической обработки, стабильность неравномерности припуска под ЭХО и наименьшую себестоимость при современных программах изготовления лопаток.

Компьютерная модель ЭИ трансформирована в программу фрезерного станка с КЧПУ для его изготовления.

6. Разработан технологический процесс ЭХО проточных поверхностей малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД, обеспечивающий окончательную точность и требуемое качество поверхности в серийном производстве.

7. Разработанное специальное оборудование для ЭХО, методики компьютерного проектирования и изготовления электродов-инструментов, технологические процессы ЭХО лопаток внедрены в серийном производстве с экономическим эффектом.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Лебедков Ю.А., Фирсов А.Г., Абдрашитов A.A., КаримовА.Х.. Внедрение технологии электрохимической размерной обработки грактовых поверхностей малогабаритных лопаток компрессора повышенной точности // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов Всероссийской н-т. конференции СЭТ - 97. - Тула: Тул. ГУ, 1997. с. 140-141.

2. Боговеев H.A., Фирсов А.Г., Филатов Е.И., Тихонов A.C. Изучение влияния вариации технологических параметров процесса ЭХО на формирование кромок турбинных лопаток // Современная электротехнология в машино-

строении: Сб. трудов Всероссийской н-т. конференции СЭТ - 97. - Тула: Тул. ГУ 1997. с. 142-143.

3.Bogoveev N. A., Firsov A.G., Filatov E.I., Tihonov A.S. Computer simulation of the ECM formation process for turbin blade edges./ZMaterialu V konferencja naukowo-technicznaEM'97 (Electromachining), -Bydgoszcz-GolubDobzyn, Poland, maj 1997. c. 102-105.

4. Хабибуллин М.Г., Фирсов А Г. Проблемы технологии изготовления малоразмерных сложнопрофильных лопаток компрессора ГТД нового поколения // Изв. вузов Авиационная техника, 1998. № 4. с. 113-115.

5. Firsov А. , AbdrashitovA., Filatov Е., IvanovE. An experimental investigation of the ECM shaping of a compressor blade.// 2 International Conference on Advances in Prodauction Engineering APE-2001. Warsaw, Poland, June7-9, 2001. c. 315-322.

6. Bogoveev N. A., Firsov A. G., Filatov E.I., Tihonov A.S. Computer support for "all - round" ECM processing of blades// Journal of Materials Pocessing Tech-nologj, Amsterdam - London - New York. 2001. -№109 c. 324-326.

7.Абдрашитов A.A., Фирсов А.Г., Филатов Е.И. Экспериментальное исследование динамики изменения зазоров при ЭХО лопатки //Перспективные технологии физико-химической размерной обработки:Сб.статей Всероссийской н-т.конференции. Уфа:УГАТУ, 2001. с.128-132.

8. Каримов А.Х., Жуков В.К., Фирсов А.Г., Средин A.A. Оборудование и технология электрохимической обработки лопаток ГТД с применением расчетных электродов, изготовленных по геометрической трехмерной модели // Современная электротехнология в промышленности России: Сб. трудов Всероссийской н-т. конференции - Тула: Тул. ГУ, 2003. с. 39-45.

9. КлоковВ.В., Филатов Е.И., ИвановД.Ю., Фирсов А.Г. Моделирование формообразования кромок лопаток ГТД // Современная электротехнология в промышленности России: Сб. трудов Всероссийской н-т. конференции - Тула: Тул. ГУ, 2003. с. 45-52.

10. Каримов А.Х., Фирсов А.Г., Средин A.A. Применение компьютерного моделирования и станков с КЧПУ при изготовлении электродов для ЭХО лопаток ГТД // Совершенствование преподавания в высшей школе Казань: Изд-во КГТУ им. Туполева, 2003. с. 296-301.

11. Фирсов А.Г., Каримов А.Х. Исследование обрабатываемости лопаточных жаропрочных сталей и сплавов электрохимическим способом // Совершенствование преподавания в высшей школе: Сб. статей научно-методической конференции. Казань: Изд-во КГТУ им. Туполева, 2004. с. 335-336.

12. Фирсов А.Г., Средин A.A., Каримов А.Х. Проектирование электродов-инструментов для ЭХО лопаток компрессора ГТД, с использованием компьютерного моделирования процесса // Известия вузов "Авиационная техника", 2005. № 3. с. 59-62.

13. Патент № 2218625 РФ. Реле потока для охлаждающих жидкостей в электроустановках.// Фирсов А.Г., ГлазуновИ.В., МальцевН.Е. (РФ) 10 е., ил. 1.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,0. Усл.печ.л. 0,93. Усл.кр.-отт. 0,93. Уч.-изд.л. 1,0.

Тираж 100. Заказ Е 164. -1_

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111 Казань, К. Маркса, 10

tul 75 15

РНБ Русский фонд

2006-4 18199

Перечень сокращений и условных обозначений .3

Введение.:.4

Глава 1. Применение ЭХО при изготовлении лопаток компрессоров ГТД. Обзор теоретических и экперимен -тальных исследований. Цель и задачи работы.6

1.1 Характеристики лопаток компрессора современных и перспективных ГТД. Обоснование выбора способа обработки проточных поверхностей лопаток.6

1.2 Электрохимическая размерная обработка с применением импульсного тока.11

1.3.Обрабатываемость электрохимическим способом сплавов, применяемых для изготовления лопаток компрессора.29

1.4. Изготовление электродов - инструментов для ЭХО лопаток ГТД.31

1.5. Оборудование для ЭХО проточных поверхностей лопаток ГТД.32

1.6. Выводы по состоянию вопроса. Цель и задачи работы.35

Глава 2. Общая методика проведения исследований и оборудование.38

2.1 Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований.38

2.2 Экспериментальные установки, режимы ЭХО, исследуемые материалы.40

2.3 Контрольно- измерительные приборы и способы измерения.41

2.4 Методика обработки результатов экспериментов.43

Глава 3. Разработка электрохимической установки для формообразования проточных поверхностей малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД с компьютерной системой управления.45

3.1 Электрохимический станок.*.46

3.2 Источник технологического тока.52

3.3 Система подготовки и подачи электролита.56

3.4 Компьютерная система управления станком.59

3.4.1 Назначение КСУ.59

3.4.2 Структура КСУ.66

3.4.3. Описание программы управления станком ЭХВИС 5000-Ф2

Интерфейс с пользователем.68

3.5 Исследование характеристик станка.80

3.5.1. Исследование источника технологического тока.80

3.5.2. Снятие вибрационных характеристик гидроприводов.82

3.5.3. Определение зависимости скорости потока электролита от давления и межэлектродного зазора.83

Глава 4. Компьютерная технология изготовления электродов-инструментов для ЭХО проточной части высокоточных малогабаритных лопаток компрессора ГТД.84

4.1 Общая структура технологии.84

4.2 Разработка электронной модели лопатки.87

4.3 Разработка заготовки под ЭХО.88

4.4 Построение электронной модели ЭИ.90

4.5 Компьютерное моделирование процесса ЭХО.95

4.6 Исследования и моделирование ЭХО кромок пера лопаток.103

Глава 5. Разработка и внедрение оборудования и технологии изготовления малогабаритных лопаток компрессора ГТД нового поколения.109

5.1 Анализ и выбор способа формообразования проточной части лопаток.109

5.2 Выбор заготовок лопаток для финишного формообразования методом ЭХО.112

5.2.1 Способы базирования заготовок лопаток при ЭХО.112

5.2.2 Обеспечение точности ЭХО лопатки в зависимости от вида заготовки и технологических припусков.118

5.2.3 Себестоимость заготовки.120

5.3 Оборудование и оснастка .123

5.4 Выбор режимов ЭХО.124

5.5 Контроль геометрии профиля пера.130

5.6 Организация участка и внедрение ЭХО малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД.133

Выводы.135

Газотурбинные двигатели 4 и 5-го поколений предъявляют к лопаткам компрессора новые повышенные требования. Лопатки отличаются небольшими габаритными размерами, особенно у КВД, тонкостенностью, сложностью формы, высокой геометрической точностью и высоким качеством поверхности. Серийное производство таких лопаток требует новых технологий, оборудования, измерительной техники. Дело осложняется еще тем, что тонкостенность и высокая точность пера лопаток компрессора практически исключает возможности применения механических методов обработки. Поэтому в настоящее время единственным способом, позволяющим обеспечить формообразование проточных поверхностей выше указанных лопаток является электрохимическая размерная обработка. Однако отсутствие соответствующего специального электрохимического оборудования, значительная трудоёмкость изготовления электродов-инструментов (ЭИ), нерешенность многих технологических вопросов, связанных с выбором оптимальных заготовок лопаток, средств измерений, сдерживает решение указанных актуальных проблем.

В диссертации проводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке технологического процесса ЭХО проточных поверхностей малогабаритных высокоточных лопаток ком-% прессора ГТД с применением компьютерных технологий. Создана специальная электрохимическая установка для ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток с компьютерной системой управления, позволяющей реализовать различные схемы ЭХО, управлять режимом ЭХО с целью обеспечения заданных требований по точности, производительности и качеству поверхности.

Разработана методика компьютерного проектирования ЭИ для ЭХО проточных поверхностей лопаток, включающая компьютерное моделирование заданной поверхности лопаток, предварительной поверхности ЭИ, виртуального процесса ЭХО, обработанной поверхности, процесса проектирования ЭИ. Компьютерная модель окончательного ЭИ трансформирована в программу высокоточного фрезерного станка с КЧПУ для его изготовления.

Разработан технологический процесс окончательной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точности. Предложены экономически эффективные виды заготовок лопаток.

Электрохимическая установка, методика изготовления ЭИ, технологический процесс внедрены в серийном производстве моторостроительных заводов.

Работа выполнялась в открытом акционерном обществе «Казанское моторостроительное производственное объединение» (ОАО КМПО) и в Казанском государственно-техническом университете им. А.Н. Туполева (КАИ) на кафедре технической физики.

Автор выражает благодарность коллегам из ОАО КМПО и сотрудникам кафедры технической физики КГТУ(КАИ) оказавшим помощь в работе.

Выводы

1. Применение компьютерных технологий позволило разработать специальное оборудование, эффективную технологию проектирования и изготовления электродов-инструментов, технологию финишной ЭХО проточных поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД повышенной точ- -ности.

2. Разработана специальная установка для финишной ЭХО проточной части малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД с компьютерной системой управления, позволяющая реализовать различные схемы обработки и управлять режимами формообразования и снимаемыми припусками с целью обеспечения заданных требований по точности и качеству обработанной поверхности.

3. Разработана математическая модель электрохимического формообразования трактовых поверхностей малогабаритных лопаток компрессора ГТД, учитывающая кинематику перемещения ЭИ под углом к оси лопатки и условия ЭХО.

4. Разработана методика компьютерного проектирования электродов-инструментов для финишной ЭХО проточных поверхностей лопаток, включающая компьютерные модели обрабатываемой поверхности лопатки, предварительной поверхности ЭИ, виртуального процесса ЭХО, процесса коррекции ЭИ и позволившая снизить трудоемкость проектирования и изготовления ЭИ.

5. Предложен новый вид заготовок лопаток в виде прямоугольного или прямого параллелепипедов, обеспечивающих повышенную точность и надежность базирования на операциях ЭХО и последующей механической обработки, стабильность неравномерности припуска под ЭХО и наименьшую себестоимость при современных программах изготовления лопаток.

Компьютерная модель ЭИ трансформирована в программу фрезерного станка с КЧПУ для его изготовления.

6. Разработан технологический процесс ЭХО проточных поверхностей малогабаритных высокоточных лопаток компрессора ГТД, обеспечивающий окончательную точность и требуемое качество поверхности в серийном производстве.

7. Разработанное специальное оборудование для ЭХО, методики компьютерного проектирования и изготовления электродов-инструментов, технологические процессы ЭХО лопаток внедрены в серийном производстве с экономическим эффектом.

1. Алтынбаев А.К., Орлов В.Ф. Влияние импульсного тока на параметры процесса электрохимической обработки. - М.: ГОСИНТИ, 1968. - 6 с.

2. Алтынбаев А.К., Орлов В.Ф. Влияние гидродинамических факторов на вольтамперные характеристики при электрохимической обработке с различными источниками тока // Вопросы гидродинамики процесса ЭХРО металлов.- Тула: ТПИ. 1969. С. 51-58.

3. Алтынбаев А.К., Митяшкин Д.З., Орлов В.Ф. Некоторые особенности ЭХРО металлов на импульсном токе // Новое в электрохимической размерной обработке металлов: Материалы III Всесоюз. конф.- Кишинев, 1972. С. 64-67.

4. Алтынбаев А.К. Электрохимическая обработка металлов-электрическими импульсами // Электрохимическая размерная обработка металлов.- Кишинев: Штиинца. 1974. С. 93-100.

5. А. с. 323243, В23р 1/04. Способ электрохимической размерной обработки. Бюллетень изобретений, №1, 1972. (Приоритет от 16.04.70г.) / Дмитриев Л.Б., Шляков В.Г., Панов Г.Н., Любимов В.В., Шейкин Л.Б.

6. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Шляков В.Г. и др. Электрохимическое формообразование на малых межэлектродных зазорах // Теория и практика размерной электрохимической обработки: Материалы н-т семинара. Уфа, 1971. С. 10-12.

7. Дмитриев Л.Б., Любимов В.В., Шляков В.Г. и др. Исследование влияния некоторых факторов на точность геометрической формы при размерной электрохимической обработке // Технология машиностроения. 1971. Вып. 21.- Тула: ТПИ. С. 23-25.

8. Шляков В.Г. Разработка и исследование способа электрохимического формообразования сложных поверхностей на малых межэлектродных зазорах. Автореф. дис. канд. техн. наук.- Тула, 1971.- 29с.

9. Любимов В.В. Исследование вопросов повышения точности электрохимического формообразования на малых межэлектродных зазорах. Автореф. дис. канд. техн. наук.- Тула, 1973.- 25с.

10. Седыкин Ф.В., Дмитриев Л.Б., Любимов В.В. Электрохимическая ~ обработка сложных поверхностей на малых межэлектродных зазорах с использованием импульсного тока // Электрохимическая размерная обработка металлов.- Кишинев: Штиинца, 1974. С. 73-79.

11. Дмитриев Л.Б. Технологические основы повышения точности размерной электрохимической обработки. Автореф. дис. канд. техн. наук.- Тула, 1975.- 38с.

12. Седыкин Ф.В. Основные тенденции развития и расширение области применения размерной электрохимической обработки // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы IV Всесоюз. конф. Часть 1'.- Тула: ТПИ, 1975. С.3-9.

13. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин.- М.: Машиностроение, 1976.- 302с.

14. Технология и экономика электрохимической обработки / Под ред. д.т.н. проф. Ф.В. Седыкина.- М.: Машиностроение, 1980.- 192с.

15. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин / Под ред. проф. Ф.В. Седыкина.- М.: Машиностроение, 1980.- 277с.

16. Любимов В.В., Сальников B.C., Золотых С.Ф. Проблема совершенствования управления процессом размерной ЭХО '//

17. Электрохимическая размерная обработка деталей машин: Материалы VI Всесоюзн. н-т конф. Часть I.- Тула, 1986. С.44-49.

18. Волгин В.М. Теоретические основы и методы анализа трехмерного электрохимического формообразования. Автореф. дис. . д-ра техн. наук.- Тула, 1999.- 38с.ч

19. Волгин В.М., Любимов В.В. Компьютерное моделирование трехмерного электрохимического формообразования //: Тр. Междунар. н-т конф. «Современная электротехнология в машиностроении. Тула, 4-5 июня 2002г.»- Тула: ТулГУ, 2002. С. 47-52.

20. Любимов В.В., Бобринец А.Н. Размерная электрохимическая обработка при сверхмалых межэлектродных зазорах // Сб. тр. Всеросс. н-т конф. «Современная электротехнология в машиностроении» Тула: ТулГУ, 1997. С.371.

21. Захаркин С.И. Электрохимическая размерная обработка при сверхмалых межэлектродных зазорах. Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Тула, 2002.- 19с.

22. А. с. 187125. Способ регулирования межэлектродного промежутка при электрохимической обработке/ Морозов Б.И. Бюллетень изобретений и открытий, 1966. № 20.

23. А. с. 260787. Способ размерной электрохимической размерной обработки металлов/ Морозов Б.И. Бюллетень изобретений и открытий, 1970. № 4.

24. Морозов Б.И., Зайдман Г.Н. Формообразование поверхности при электрохимической размерной обработке вибрирующим катодом // Электронная обработка материалов.- 1973.-№4.- с. 17-20.

25. Морозов Б.И. Повышение точности электрохимической обработки // Электронная обработка материалов.- 1981.- № 4.- с. 13-16.

26. Петров Ю.Н., Зайдман Г.Н., Саушкин Б.П. . Особенности формирования погрешностей при электрохимической размерной обработке импульсными токами // Электронная обработка материалов.-" 1974.- JSTa 5.- с. 17-20.

27. Саушкин Б.П. Исследование вопросов точности электрохимического формообразования импульсами тока применительно к обработке деталей авиационных двигателей: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Казань, КАИ, 1975.-24с.

28. Петров Ю.Н., Зайдман Г.Н., Саушкин Б.П. Улучшение технологических характеристик процесса при импульсном электрохимическом формообразовании // Электронная обработка материалов.- 1976.- № 5.- с. 8-10.

29. Основы повышения точности электрохимического формообразования^ / Петров Ю.Н., Корчагин Г.Н., Зайдман Г.Н., Саушкин Б.П.- Кишинев: Штиинца, 1977.- 152с.

30. Рыбалко А.В., Зайдман Г.Н. Энергетические возможности импульсной электрохимической обработки металлов // Электронная обработка материалов.- 1979.-№4.-с. 17-20.

31. Рыбалко А.В., Зайдман Г.Н., Энгельгард Г.Р. Определение времени «запирания» межэлектродного промежутка при импульсной ЭХО // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Тез. докл. Всесоюз. н-т конф.-.Тула,Л 980. С.231-237.

32. Петров Ю.Н., Зайдман Г.Н., Рыбалко А.В., Принь Г.Н. Перспективы электрохимической размерной обработки при использовании импульсных токов // Материалы 4 Международного симпозиума по электрическим методам обработки JSEM-6.- ПНР, Краков, 1980. С.373-378.

33. Зайдман Г.Н., Рыбалко А.В. Пути повышения технологических показателей импульсной электрохимической обработки // Электрофизические и электрохимические методы обработки.- М.: МНДП, 1981.- С.58-63.

34. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов / Дикусар А.И., Энгельгард Г.Р., Петренко В.И., Петров Ю.Н. Кишинев: Штиинца, 1983.- 206с.

35. Рыбалко А.В., Зайдман Г.Н. Импульсная электрохимическая обработка металлов // Электродные процессы и технология электрохимическогоформообразования.- Кишинев: Штиинца, 1987. С. 66-83.

36. Зайдман Г.Н., Петров Ю.Н. Формообразование при электрохимической размерной обработке металлов.- Кишинев: Штиинца, 1990.- 205с.

37. Рыбалко А.В., Галанин С.И. Исследование сопротивления межэлектродного промежутка в условиях импульсной электрохимической обработки // Электронная обработка материалов.- 1991.- № 6.- с. 8-11.

38. Рыбалко А.В., Галанин С.И., Дикусар А.И. Локализация анодного растворения в условиях электрохимической обработки импульсами микросекундного диапазона длительностей // Электронная обработка материалов.- 1992.- № 5.- с. 4-10.

39. Рыбалко А.В., Галанин С.И., Атанасянц А.Г. Импульсная электрохимическая обработка биполярным током // Электронная обработка материалов.- 1993.- № 3.- с. 3-6.

40. Зайдман Г.Н. Процессы формообразования и методы расчета катодов инструментов для электрохимической размерной обработки деталей машин. Автореф. дис. д-ра техн. наук.- Новочеркасск, НПИ, 1992.- 33с.

41. Рыбалко А.В. Разработка процессов для электрохимической размерной обработки микросекундными импульсами тока и оборудования для их реализации. Автореф. дис. д-ра техн. наук.- Воронеж, ВГТУ, 1997.- 32с.

42. Галанин С.И. Теория и практика анодной электрохимической обработки короткими импульсами тока. Автореф. дис. . д-ра техн. наук.-Иваново, ИГХТУ, 2001.- 36с.

43. Гимаев Н.З., Семашко А.П., Прокофьев Б.В., Попов Е.В. Вопросы усовершенствования ЭХРО вибрирующим электродом // Материалы IV Всесоюз. конф. «Размерная электрохимическая обработка деталей машин». Часть II.- Тула: ТЛИ, 1975. С. 18-20.

44. А. с. 717847. Способ электрохимической обработки/ Гимаев Н.З.,-Семашко А.П., Максимов И.В. Бюллетень изобретений и открытий, 1981, № 35.

45. А. с. 717846. Способ регулирования межэлектродного зазора при ЭХО / Гимаев Н.З., Семашко А.П. Бюллетень изобретений и открытий, 1981, № 35.

46. Серавкин В.Н., Скрипко Н.А. К вопросу о влиянии формы импульсов напряжения на точность импульсно-циклической ЭХО // Электрохимическая размерная обработка деталей машин. Материалы VI Всесоюз. н-т конф.- Тула, 1986. С.212-214.

47. Гимаев Н.З., Зайцев А.Н. Моделирование выходных технологических показателей процесса импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом-инструментом И Электронная обработка материалов.-1990.-№6.- с. 5-8.

48. Идрисов Т.Р., Зайцев А.Н., Амирханова Н.А. Исследование приэлектродных потенциалов в нестационарных условиях при биполярной электрохимической обработке // Электронная обработка материалов.- 2001.- №~ 1.- с. 8-9.

49. Лившиц А.А., Алексеев Г.А., Настасий В.К. Регулирование процесса ЭХО деталей типа штампов на копировально-прошивочных станках // Материалы IV Всесоюз. конф. «Размерная ЭХО деталей машин». Ч. I.- Тула, 1975. С. 140-142.

50. Геворкян Г.Г., Арутюнян Ф.А., Арутюнян А.А., Хагатурян А.П. Импульс но-циклическая ЭХО на станке модели 4421 // Размернаяэлектрохимическая обработка деталей машин: Тез. докл. Всесоюз. н-т конф.-Тула, 1980. С.281-284.

51. Румянцев Е.М. Анализ схем электрохимического формообразования // Электронная обработка материалов.- 1982.- № 4.- С. 5-10.

52. Румянцев Е.М., Давыдов А.Д. Технология электрохимической обработки металлов. Учебное пособие для техн. вузов.- М.: Высш. шк., 1984.- 159с.

53. Невский О.И., Гришина Е.П., Гаврилова E.JI. Точностные возможности ЭХО по схеме с вибрацией электрода инструмента в-импульсном режиме // Электрохимическая размерная обработка деталей машин: Тез. докл. VI Всесоюз. н-т конф.- 1986. С.150-151.

54. А. с. 410907. Способ размерной электрохимической обработки / Глазков А.В., Вишницкий А.Л., Акопян С.С., Галямин С.Н. Бюллетень изобретений и открытий, 1974, № 2.

55. Глазков А.В., Вишницкий А.Л., Акопян С.С. Эффект локализации растворения при обработке короткими импульсами тока // Электрофизические и электрохимические методы обработки.- М.: НИИМАШ. 1973, Вып.6. с. 10-12.

56. Фадеев А.Ю., Шитарев И.Л., Проничев Н.Д. . Исследование закономерностей импульсной электрохимической обработки лопаток из титановых сплавов // Сб. тр. Всерос. н-т конф. «Современная электротехнология в машиностроении».-Тула, 1997. С. 138-139.

57. Смирнов Г.В. Совершенствование окончательной электрохимической размерной обработки лопаток ГТД с учетом технологической наследственности. Автореф.дис. д-ра техн.наук. — Самара, СГАУ, 2005.-32с.

58. Фадеев А.Ю. Совершенствование технологии изготовления лопаток компрессора высокого давления с использованием импульсной электрохимической обработки. Автореф.дис. к-та техн.наук Самара, СГАУ, 2001.-16с.

59. Уваров Л.Б., Карпов Б.Л., Ерочкин М.П. Перспективы создания гибких производственных комплексов для изготовления лопаток ГТД // Электрохимическая размерная обработка деталей машин: Тез. докл. VI Всесоюзн. н-т конф.- Тула, 1986. С. 258-261.

60. Уваров Л.Б. Проектирование технологических процессов производства лопаток компрессора авиадвигателей// Учебное пособие.-Ярославль: Изд-во Ярославск. политех ин-та, 1987.- 80с.

61. Уваров Л.Б. Электрохимическая обработка в технологических процессах производства лопаток компрессора ВРД // Сб. тр. Всерос. н-т конф. «Современная электротехнология в машиностроении».- Тула, 1997. С. 148-149.

62. Атанасянц А.Г. Электрохимическая обработка-повышенной точности // Сб. докл. Международного симпозиума по электрическим методам обработки JSEM-8.- Москва, 1986. С. 98-Г02.

63. Атанасянц А.Г. Анодное поведение металлов М.: Металлургия, 1989.105с.

64. Давыдов А.Д. Механизм импульсной электрохимической размерной обработки // Электрохимия, 1979. т. 15, №2. С. 266-269.

65. Давыдов А.Д., Козак Е. Высокоскоростное электрохимическое формообразование.- М.: Наука, 1990.

66. Давыдов А.Д. Электрохимическое растворение металлов в импульсных режимах // Тр. Всерос. н-т конф. «Современная электротехнология в машиностроении. СЭТ 97».- Тула, 1997. С. 6-11.

67. Филатов Е.И. Численное моделирование процесса вибро-ЭХО // Тр. Всерос. н-т конф. «Современная электротехнология в машиностроении. СЭТ -97».-Тула, 1997. С 54-58.

68. Ито С., Сиката Н. Исследование процесса электрохимической обработки: Пер. ВЦП № Ц-701 (1971г.) с японского языка статьи, помещенной в журнале «Кикай сик энсё сёхо».- 1968.- т.22.- № 4.- С. 141-148.

69. Ито С., Сиката Н. Электрохимическая размерная обработка. «Сеймицу кикай».- 1969.- т.35.- № 3.- С. 159-163.

70. Чикамори К., Ито С. Электрохимическая обработка в непроточном электролите. Перевод ВЦП 1 В-26395 (1980г.) с английского языка доклада наконференции International Conference on Production Engineering, New Dehli, 1977.- Procudings.- v.2. p. 130-138.

71. Konig W., Lindenlauf P. Impulsbearbeitung beim elektrochemischen Senken. Industrie Anzeiger, 1977.- vol.99.- 1 46.- S. 816-819.

72. Datta M., Landolt D. Electrochemical Machining under Pulsed Current Conditions. Elektrochimica Acta, 1981.- vol.26.- № 7. p. 899-907.

73. Хиа X.M., Лиу З.Х. Исследование анодных процессов при импульсной ЭХО // Сб. докл. Международного симпозиума по электрическим методам обработки. 24-26 июня 1986г.- Москва. С. 102-108.

74. Балцувейт П. Технологические и экономические показатели применения ЭХО с использованием импульсного и постоянного тока // Сб. докл. Международного симпозиума по электрическим методам обработки. 24-26 -июня 1986г.- М., 1986. С. 120-123.

75. Технология электрохимической обработки деталей в авиадвигателестроении / Шманев В.А., Филимошин В.Г., Каримов А.Х., Петров Б.Н., Проничев П.Д.- М.: Машиностроение, 1986.- 168с.

76. Наводораживание титановых сплавов при электрохимической размерной обработке / Проничев Н.Д., Богданович В.И., Шитарев И.Л., Смирнов Г.В.- Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 1999.- 127с.

77. Петренко В.И. Особенности электрохимической обработки сплавов на никелевой основе в многокомпонентных электролитах // Размерная электрохимическая обработка деталей машин. ЭХО 80: Тез. докл. Всесоюз. н-т конф.-Тула, 1980. С. 130-135.

78. Миннулин М.С., Каримов А.Х., Лебедков Ю.А. Расчет электродов -инструментов с учетом обрабатываемости материалов // Тр. III Международной н-т конф. «Поверхностный слой 96», Гожов Влкп., Польша, 1996. С. 244-247.

79. Миннулин М.С. Разработка методов расчета электрохимического формообразования с учетом обрабатываемости материалов применительно к изготовлению лопаток ГТД. Автореф. дис. канд. техн. наук.- Казань, 1997.- 15с.

80. Каримов А.Х. Расчет и проектирование электродов инструментов для электрохимической размерной обработки деталей ГТД.- Казань: Изд-во Казанск. авиац. ин-та, 1973.- 57с.

81. Каримов А.Х., Клоков В.В., Филатов Е.И. Методы расчета электрохимического формообразования.- Казань: Изд-во Казанск. Гос. ун-та, 1990.-386с.

82. Орлов В.Ф., Чугунов Б.И. Электрохимическое формообразование.-М.: Машиностроение, 1990.- 240с.ч

83. Журин А.В., Савченко Е.А. Проектирование электродов-итнструментов для изготовления турбинной лопатки // Современная электротехнология в промышленности России: сб. трудов Всероссийской н-т.~ конференции Тула: Тул. ГУ, 2003. с. 294-298.

84. Тимофеев Ю.С. Опыт внедрения импульсно-циклических схем ЭХО с переменной циклограммой работы // Современная электротехнология в промышленности центра России: сб. трудов региональной н-т. конференции — Тула: Тул. ГУ, 1998. с.9-10.

85. Галиуллин P.M. и др. Компьютерные лазерные системы измерений геометрии изделий сложной формы «ОПТЭЛ» // Изв. вузов Авиационная техника, 1997. № 1. с. 100-106.

86. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. - М. : Машиностроение, 1972. с, 215.

87. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1974. с. 239.

88. Хабибуллин М.Г., Фирсов А.Г. Проблемы технологии изготовления малоразмерных сложнопрофильных лопаток компрессора ГТД нового поколения // Изв. вузов Авиационная техника, 1998. № 4: с. 113-115.

89. Каримов А.Х., Фирсов А.Г., Средин А.А. Применение компьютерного моделирования и станков с КЧПУ при изготовлении электродов для ЭХО лопаток ГТД // Совершенствование преподавания в высшей школе. Казань: КГТУ им. Туполева, 2003. с. 296-301.

90. Фирсов А.Г., Средин А.А., Каримов А.Х. Проектирование электродов-инструментов для ЭХО лопаток компрессора ГТД с использованием компьютерного моделирования процесса // Изв. вузов Авиационная техника, 2005. № 3. с. 59-62.

91. Bogoveev N. A., Firsov A. G., Filatov E.I., Tihonov A.S. Computer support for "all round" ECM processing of blades/ - Amsterdam - London — New York. Journal of Materials Pocessing Technologj, 1999 (2001). c. 324-326.

92. Пб.Клоков В.В., Филатов Е.И., Иванов Д.Ю., Фирсов А.Г. Моделирование формообразования кромок лопаток ГТД II Современная электротехнология в промышленности России:Сб. трудов Всероссийской н.т. конференции. Тула: Тул.ГУ, 2003, С. 45-52

93. Евстигнеев М.И., Подзей А.В., Сулима A.M. Технология производства двигателей летательных аппаратов — М.:Машиностроение, 1982 265с.

94. Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. Производство лопаток газотурбинных двигателей / под ред. В.В.Крымова. М.:Машиностроение/ машиностроение Полет, 2002 — 376с.

95. Физико-химические методы обработки в производстве газотурбинных двигателей: учебное пособие /Ю.С.Елисеев, В.В.Крымов, А.А.Митрофанов и др.; Под ред.Б.П.Саушкина-М.:Дрофа, 2002.-656с.

96. Фирсов А.Г., Каримов А.Х. Исследование обрабатываемости лопаточных жаропрочных сталей и сплавов электрохимическим способом //Совершенствование преподавания в высшей школе: Материалы н-м.~ конференции Казань: Изд-во Казане.гос.ун-та, 2004.С.335-336

97. Минуллин М.С., Алман А.И., Каримов А.Х. Оценка локализации режима ЭХО //Электрофизические и электрохимические методы обработки: труды респ.н-т конференции «ЭФЭХО-92», Казань, 1992. С.29

98. Минуллин М.С., Каримов А.Х. К определению режимов ЭХО повышенной точности формообразования// Изв. вузов. Авиационная техника — 1994. -№3.-с.107-108

99. Патент № 2218625 РФ. Реле потока для охлаждающих жидкостей в электроустановках.// Фирсов А.Г., ГлазуновИ.В., МальцевН.Е. (РФ) 10 е., ил. 1.

100. Средние отклонения размеров от чертежных по всему изделию:арифметическое: 0.012мм квадратичное: 0.023мм Всего точек: 120шт. В поле допуска: 120шт.(100.00%) Вне допуска: 0шт. (0.0^)корыто

101. СШ1ДЕ l'Obci'iiO Jit 851-1по исследованию лопатки 2 подпорной ступени компрессора изделия АН-22 (дст.5320103002) после ВиброЭХО Материал сплав ВТб - заказ цеха 5

102. В связи с отработкой техпроцесса ВиброЭХО исследована лопатка 2 подпорной ступени компрессора изделия АИ-22 (дет.5320103002).

103. Режим ВиброЭХО Электролит 5-6 % NaN03 +'5-6%NaCl, вода Давление - 2 атм Напряжение - 18 в Ток - 1600 а1. Результаты исследования.

104. Осмотром под бипокуляром после травления на прижоги на поверхности лопатки прижогов, растравливания не обнаружено. Поверхность матовая., светлая, беззернистая, бездефектная.

105. Микроисследоваиисм в поперечных сечениях установлено, что изменений микроструктуры, прижогов, растравливания с поверхности нет. Рис. 1. Микроструктура глобулярная а+{3-фаза.1. Заключение.

106. Макро и микроисследоваиисм лопатки 2 подпорной ступени компрессора изделия АИ-22 (дст.5320103002) после операции ВиброЭХО прижогов. растравливания, изменений структуры с поверхности не обнаружено.ч

107. Главный металлург Начальник ЦЗЛ

108. Инженер Отп Зэкз 1-арх, 1- ц*

109. Отпечатано в ИнИКАО КМПО. Тираж 6000 экз. Заказ 11402G

110. Управление Гласного металлурга ! ЦЗЛ : ; Металлографическая !Лаборатория1. СВИДЕТЕЛЬСТВО № 976 02

111. На исследование лопаток СКВД после обработки ВИ ЭХО.по направлению: цех 15

112. Деталь 192.230.061 192.230.0711. Марка1. ХН45МВТЮБР-ИД (ЭП718-ИД)1. Изделие НК-381. HtocJOK-jHiio иопьсе

113. Согласно служебной записке цеха 5 № 653 от 16.10.02 г. лабораторией выполнено металлографическое исследование лопаток СКВД деталь 192.230.061. 192.230.071 №№ А 215, А 156 из сплава ХН45МВТЮБР-Ц4 (ЭП718-ИД) после обработки методом ВИ ЭХО.

114. Режим обработки на ВИ ЭХО : Электролит 5-6°oNaNo3- 1.075 г. см2 И ~18-20 В При исследовании выполнено :- осмотр под бинокуляром х16- микроисслсдованис- микроисслсдованис- спектральный анализ1. зу: 1 ьтлт ы 11 сслс. юна ни я.

115. Осмотр под бинокуляром х16.

116. В поверхностном слое профиля пера повреждений в виде углублений и уширения границ зерен нет (рис.2).

117. Макронсследованне. Просмотрена макроструктура исследованных лопаток в .плоскости микрошлифов. Макроструктура однородная, мелкозернистая. Металлургических дефектов нет.

118. Спектральный анализ. По данным спектрального анализа хматерил исследованных лопаток сплав ХН45МВТЮБР-ИД (ЭП 718-ИД), соответствует требованиям чертежа.

119. Главный металлург Начальник ЦЗЛ Начальник лаборатории Исследовала

120. А.Н,Никишон t^)* ** Л.Д.Молодякова

121. От. 3 экз. 1- архив. 1- цех 5, 1- ОМАОПП.

122. Управление СВИДЕТЕЛЬСТВО № 349-1

123. Гласного металлурга по сезультатаг--. исследования опытного o6pS3ua no^ne ЕИЗХОцзлметаллографическая л аборатория-о ^ап^зБленйю: Деталь i Марка | Изделие ОМАОПГ! | 13X11Н232МФ (ЭИ961) jj-sMi'iij-f."фпСччнм 11 Ml тчлити iсхпо.ичпп-при инчиовлошш

124. В с oip.moiKoii режимов HI Г >X() проведено исследование образца (.\Ъ12) после

125. Н1Г>л<>. i! я оi овле!и к.ч о и; -;ai отвкп-полоеи cia.ut используемой для изготовлениялошнч-: моноко.теса.

126. HI D.\'() проведена i; 25"o расiворе N'aN'C U прп I 28"C no pcVKiiMy:

127. Обр. , I', i; ; М'Л. мм 1I. AP. Aim.12i ' 27 j OJ I 3000 j6

128. Пропилено мскихинрафичсское послалованне образца* no определению jvivGiiiim и змененного слоя металла с поверхпоеш.1. Результаты исследования

129. При ШГ)ХО проп'.веден ет.ем меиииа с обеих сюроп пласшпы.емофом обрата с поверхности (.\4. 10) выявлено:поверхность гладкая, блестящая, фон серый с тсмносерымп разветвленными полосами,

130. Мни-ропселедоваипе проведено в продольном п поперечном сечениях образца.

131. От. 2 ж-,.: 1-архив. 1-ОМЛОПП.

132. Управление iСВИДЕТЕЛЬСТВО № 252-1j

133. Главного металлурга- , По результатам исследования опытных образцов после ВИЭХО !цзл ; F 1металлографическая iлабораторияj!по направлению: Деталь i Марка I Изделие ,

134. ОМАОПП j 13Х11Н2В2МФ(ЭИ961) I i

135. Исс.^-дег-лние-Огработk;i или изменение техиоло!пн-прп тготовлешгн

136. В связи с отработкой режимов ВИЭХО проведено псследовашге двух образцов после ВИЭХО. изготовленных из "in го говок-полос с га ли ЭИ961, используемой для изготовления л о гта ю 1С моноколсса.

137. С >бр. и. г. ; МЭЗ. мм 1 I. А Р. Атм. 1 IU. ими. 1JU, ими.3 15 0.3 j 1100 6 ! 1 ' 3. <J 15 0.2 | 1700 6 | 1 з

138. Про г,едено металлографическое исследование образцов по определению глубины измененного слоя металла с поверхности.1. Результаты исследования

139. Исходная конфигурация образцов пластины прямоугольной формы 45x60 мм, толщина пластин 9.8 мм . При ВИЭХО по различным режимам произведен съем металла с обеих сторон пластин.

140. Осмотром образцов с поверхности (х4, 16) признаков растрава не обнаружено.

141. Микроисследовлше производилось в продольном н поперечном сечениях образцов, рне.1 (3-1. 6-1 поперечные; 3-2,6-2 продольные).

142. Микроструктура материала образцов мартенсит среднеигольчатыи, изменении с поверхности по местам обработки не наблюдается.1. Заключение

143. По результатам исследования образцов из стали ЭИ961 после ВИЭХО установлено, что изменений стрмстуры с поверхности по местам обработки не наблюдается.

144. Мачальшгк Ц'ЗЛ v" yCt^/ Ншспшов А.Н. Начальник лаборатории ^С^ь Молодякова Л.Д.1. Инжене!^^^^^ Иванова Н.В.

145. Отп. 2 экз.: 1-архив, 1-ОМАОПП.157