Повышение производительности и качества изготовления лопаток компрессора ГТД за счет совершенствования технологии круговой электрохимической обработки

• Автор: Орлов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ УРОВНЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛОПАТОК ГТД

1.1 Патентный анализ разработок в области круговой электрохимической обработки лопаток П'Д

1.2 Циклограммы перемещения электродов-инструментов при

электрохимической обработке лопаток ГТД

1.3 Особенности конструкции электродов-инструментов для круговой электрохимической обработки лопаток ГТД и методы их изготовления

1.4 Математическое моделирование в области ЭХО

1.5 Выводы по главе 1. Постановка цели и задач исследования

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КРУГОВОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

2.1 Технологические требования к детали при выполнении операции круговой ЭХО
2.1.1 Описание конструкции заготовки лопатки перед выполнением операции круговой ЭХО
2.1.2 Требования к профилю пера лопатки после выполнения операции круговой ЭХО
2.2 Выбор схемы движения электродов и электролита для операции круговой ЭХО
2.3 Математическое моделирование и изготовление электродов-инструментов для круговой ЭХО
2.4 Математическая модель круговой ЭХО лопаток ГТД.
2.4 Выводы по главе 2
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНАСТКА ДЛЯ КРУГОВОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛОПАТОК ГТД
3.1 Установка для круговой электрохимической обработки лопаток
3.1.1 Станки для круговой электрохимической обработки лопаток

3.1.2 Источники питания
3.1.3 Система управления электрохимической установкой
3.2 Элементы технологической системы для реализации круговой электрохимической обработки детали представителя
3.2.1 Мастер-лопатка
3.2.2 Электроды-инструменты
3.2.3 Рабочее приспособление
3.3 Установка по сбору, очистке и стабилизации параметров электролита
3.4 Выводы по главе 3
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КРУГОВОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛОПАТОК
4.1 Экспериментальная установка и методика проведения исследований
4.2 Разработка математической модели и определение зависимости высоты микронеровностей от основных параметров процесса круговой ЭХО
4.3 Оценка точности формообразования при круговой электрохимической обработке в зависимости от основных параметров процесса
4.4 Разработка математической модели и определение зависимости производительности обработки от основных параметров процесса круговой ЭХО
4.5 Выводы по главе 4
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ КРУГОВОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
5.1 Разработка алгоритма определения оптимальных режимов круговой
ЭХО на основе математической модели процесса
5.2 Разработка технологических рекомендаций для реализации процесса круговой ЭХО.
5.3 Выводы по главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
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).
Процесс ЭХО основывается на использовании явлений растворения поверхности анода (детали) в электролите. Сущность данного метода заключается в том, что струя электролита, протекающая с большой скоростью по зазору между катодом (электродом-инструментом) и поверхностью анода (лопаткой), при пропускании тока большой плотности интенсивно растворяет металл на поверхности анода.
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

детали в камере станка. При изготовлении соответствующего, профиля возможно использование для настройки операции круговой ЭХО. Также при внедрении технологии автоматизированной корректировки профиля мастер-лопатки по результатам замера обработанных ЭХО лопаток возможно снижение трудоемкости слесарной доработки рабочих поверхностей ЭИ.
3. Способ обеспечивает максимальную производительность, из-за отсутствия необходимости проектирования и изготовления мастер-лопатки или эталона, а также проведения настройки методом обратного копирования. Однако не позволяет учесть погрешность взаимного расположения детали и ЭИ в камере станка. Данный способ также может быть использован при выполнении операции круговой ЭХО.
Таблица 1.7 — Преимущества и недостатки изготовления рабочих поверхностей ЭИ с использованием фрезерования
Преимущества Недостатки
1) Высокая скорость корректировки ЭИ. . 2) Отсутствует необходимость в проектировании и изготовлении дополнительного технологического звена (мастер-лопатки, эталонной лопатки). 1) Не позволяет учесть погрешность взаимного расположения детали и электродов-инструментов в камере станка. 2) Сложность лезвийной обработки рабочих поверхностей ЭИ, особенно элементов, отвечающих за формирование кромок лопатки. 3) Сложность пересчета и обеспечения согласованности между результатами замеров координатноизмерительной машины и программой управления станком.