Научно-методическое обоснование и технологическое обеспечение процессов изготовления микрозанижений на деталях авиационных двигателей

• Автор: Саушкин, Геннадий Борисович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Перспективы применения электрохимических и электрофизических технологий в наукоемком машиностроительном производстве

1.1.1 Электрохимические технологии

1.1.2 Электроэрозионные технологии

1.2 Обоснование применения электрохимических и электроорозионных технологий для изготовления поверхностных рельефов

1.3 Особенности изготовления поверхностных рельефов методом

электрохимического травления

1.4 Особенности применения технологий электроэрозиопной обработки в микро машиностроении
1.5 Теоретические предпосылки технологического проектирования операций электрохимической и электроэрозиопной обработки элементов поверхностного рельефа
1.5.1 Электрохимические процессы
1.5.2 Электроэрозионные процессы
1.6 Постановка задач исследований
ГЛАВА 2 МЕТОДОЛОГИЯ И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Структурно-логическая схема исследований и разработок
2.1.1 Основные вопросы теоретических исследований
2.1.2 Основные вопросы экспериментальных исследований
2.1.3 Основные технологические и конструкторские разработки
2.2 Проведение эксперимен гальных исследований
2.2.1 Исследуемые материалы и их свойства
2.2.2 Применяемые рабочие жидкости
2.2.3’Основные схемы экспериментальных исследований процесса
формообразования поверхностных занижений
2.2.4 Образцы для проведения исследований
2.2.5 Получение масок-трафаретов на поверхности образцов
2.2.6 Электрохимические измерения
2.3 Экспериментальное оборудование и методики
2.3.1 Моделирование процесса ЭХРО в прямоточном канале
2.3.2 Методика экспериментального получения расходных характеристик межэлектродного промежутка
2.3.3 Моделирование процесса ЭХРО в ячейке с врагцающимсядиском
2.3.4 Методика проведения экспериментов на вращающемся диске
2.3.5 Станочное оборудование и методики проведения экспериментов
2.4 Оценка технологических характеристик операций ЭХРО
2.4.1 Оценка производительности
2.4.2 Оценка точности формообразования
2.4.3 Измерения'показателей качества поверхностного слоя
2.4.4 Оценка достоверности экспериментальных данных
2.5 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ РЕЛЬЕФОВ
3.1 Идеальная модель получения занижений. Решение задачи Лапласа
3.2 Характер и возможное влияние возмущающих факторов
3.2.1 Анализ гидродинамики течения рабочей жидкости
3.2.1.1 Течение жидкости в узком прямоточном канале

3.2.1.2 Движение вязкой несжимаемой жидкости вблизи поверхности
вращающегося диска
3.2.2 Влияние тепло- и массопереноса на формирование профиля занижения
3.2.3 Моделирование процесса электроэрозионной обработки занижений
3.3 Моделирование процесса электрохимического растворения в замкнутом объеме электролита
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ РЕЛЬЕФОВ
4.1 Подготовка технологической базы данных
4.2 Влияние различных факторов на технологические показатели обработки занижений в узком проточном канале
4.3 Влияние различных факторов на технологические показатели обработки занижений при вращении одного из электродов
4.3.1 Выбор электролита для обработки занижений на вращающемся диске
4.3.2 Экспериментальное исследование формирования занижений на вращающемся диске
4.4 Технологические возможности получения занижений на операциях электроэрозионной'. обработки
4.5 Влияние различных факторов на технологические показатели операции электрохимической маркировки
4.6 Выводы по главе
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ЭЛЕКТРОХИМИИЧЕСКОГО ГРАВИРОВАНИЯ И МАРКИРОВАНИЯ
5.1 Разработка технологических рекомендаций для операции электрохимического гравирования занижений в узком проточном канале
5.1.1 Методика назначения параметров режима
5.1.2 Разработка технологического процесса электрохимического
5.2 Разработка технологических рекомендаций для операции
электрохимической обработки занижений на вращающемся электроде
5.3 Разработка технологических рекомендаций для проектирования операций
электроэрозионной обработки занижений
5.4 Технико-экономическая оценка предложенных технических решений по изготовлению аэродинамических занижений
5.5 Совершенствование технологии маркирования деталей
газотурбинного двигателя
5.5.1 Разработка операций электрохимического маркирования с обеспечением импортозамещения расходных материалов
5.5.2 Разработка нового оборудования для нанесения информации в труднодоступных местах заготовки
5.6 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А - Расчет профиля занижения при различных условиях электролиза
Приложение Б - Технологическая база данных для исследуемых материалов
Приложение В - Профилограммы занижений, полученные на вращающемся дисковом электроде

Приложение Г - Акт передачи результатов диссертационной работы

Принятые основные обозначения
рм - плотность материала, г/см3;
См - удельная теплоемкость, Дж/кг-К;
Ям - удельная теплопроводность. Вт/м К;
р,— удельное электрическое сопротивление, Ом м;
7’-температура, К (°С);
Кобр - коэффициент обрабатываемости резанием;
<ра - анодный потенциал, В;
<рк - катодный потенциал, В;
Д(» - сумма электродных потенциалов, В;
уэл - кинематическая вязкость рабочей жидкости, м2/с;
Хэл - удельная электропроводность электролита, См/м;
/?т -температурный коэффициент электропроводности К'1 (град.'1); ц - выход по току основной анодной реакции;
£м - электрохимический эквивалент материала, г/Ат; уул - удельная скорость растворения материала, см3А-с; ул — линейная скорость растворения материала, мм/мин;
I)- напряжение на электродах, В;
I - сила тока, А;
/ - плотность тока А/см2; а - межэлектродный зазор, мм;
5 - площадь обрабатываемой поверхности, см2; рт - входное давление электролита, МПа; уэл - средняя скорость течения электролита, м/с;
2эЛ - расход электролита,м /ч; г - припуск на обработку, мм;
Аг — неравномерность припуска, мм; т„ - длительность импульса, с; ги - длительность паузы, с;
Ч ~ скважность импульсов;
/ — частота следования импульсов, Гц; pH - кислотный показатель среды;
? - время, с;
Д, - машинное время обработки, мин;

Таблица 2.2 - Основные физико-химические и технологические свойства исследуемых материа-лов 1132, 133]
Материал Свойства
р, г/см3 £, г/А ч с, Дж/г К Я, Вт/м К Гр, °С сгв, МПа кв
30Х2Н2ВФМА 7,9 1,037 0,47 20 650 900±20 0
15Х16К5Н2МВФА 7,8 0,976 0,5 16 700 1000 0,7-0
Сплав ВТ20 4,45 0,585 0,54 8,8 480 900 0
Сплав ХН60ВТ 8,2 1,06 0,4 10 900 750 0
Гр - предельная рабочая температура, Хр -нию к стали 45 - коэффициент обрабатываемости резанием по отпоше
2.2.2 Применяемые рабочие жидкости
При выполнении электрохимических исследований использовались водные растворы минеральных солей квалификации «Ч»: хлористый натрий, азотнокислый натрий, хлорнокислый натрий. Применялись бисолевые, хлорид-нитратные растворы. Для приготовления растворов в лабораторных условиях использовали дистиллированную воду, а в станочных экспериментах - техническую воду. Основные физико-химические свойства водных растворов приведены в таблице 2.3. Таблица 2.3 - Основные физико-химические свойства солевых растворов электролитов [133]
Физический параметр Солевой состав
та тыо3 тао4 та+тыо3*
Концентрация соли, моль/литр
1 2 3 і 2 3 і 2 3 0,5:1 1:1 1:0
Плотность, г/см 1,04 1,08 1,12 1,05 1.1 1,18 1,07 - - і,і 1,1 1
Вязкость, м2/с 1,06 1,13 1.28 1,01 1,06 1,21 0,9 - - і,п 1,09 1
Удельная проводимость, См/м при 25°С 8,6 14,9 19,6 7,6 12,6 16,0 7,7 13,0 16,4 13,4 13,8 14
*Для бисолевых растворов указано соотношение концентраций соответствующих солей (в моль/литр) для суммарной концентрации солей 2 моль/л
В экспериментах на вращающемся дисковом электроде использовались электролиты - растворы хлорнокислого натрия в амиде муравьиной кислоты (формамид) и нитриле уксусной кислоты (ацетонитрил).
Электроэрозионные исследования на копировально-прошивочном станке производились в рабочей жидкости ВР 200Т со следующими свойствами: температура вспышки Твс = 109°С, кинематическая вязкость V-106 = 2,9 м2/с, плотность 0,765 г/см3. Исследования на станке для обработки вращающимся непрофилированным электродом проводились в деионизированной воде.