Формирование направленной шероховатости в каналах деталей жидкостно-ракетных двигателей

Решетневские чтения

A. S. Sysoev, I. A. Litvinov, L. P. Sysoeva, S. K. Sysoev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

REMOVAL OF A DEFECTIVE LAYER FROM A SURFACE OF HARD-TO-GET CHANNELS AFTER ELECTRO-EROSIVE PROCESSING

The results of researches on removal of stress after electro-erosive processing by abrasive-extrude method are described. The experiments are carried out on experimental installation in laboratory of Siberian State Aerospace University. The empirical dependences of a stress in a superficial layer of a detail from technological factors are received. The treatment modes for complete stress removal from a superficial layer of details are chosen.

© Сысоев А. С., Литвинов И. А., Сысоева Л. П., Сысоев С. К., 2011

УДК 621.923.9

Л. П. Сысоева, А. С. Сысоев, И. В. Копытов, С. К. Сысоев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ФОРМИРОВАНИЕ НАПРАВЛЕННОЙ ШЕРОХОВАТОСТИ В КАНАЛАХ ДЕТАЛЕЙ ЖИДКОСТНО-РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Описаны результаты исследований по формированию направленной шероховатости поверхности деталей абразивно-экструзионным хонингованием (ЭХОН). Эксперименты проведены на опытной установке в лаборатории Сибирского государственного аэрокосмического университета (СибГАУ). Получены степенные зависимости шероховатости от технологических факторов. Выбраны режимы ЭХОН для изменения произвольной шероховатости после электроэрозионной обработки на направленную.

В конструкциях жидкостно-рекетных двигателей (ЖРД) широко используют сложнопрофильные геометрические элементы, формирующие внутренние поверхности деталей, например, крыльчатки, направляющие и сопловые аппараты топливно-насосные агрегаты и др. Эти поверхности, как правило, формируют высокоскоростной гидравлический или газовый поток и должны иметь соответствующую потоку на -правленность. Однако существующими технологическими методами эту задачу выполнить трудно.

Исследована возможность использования процесса ЭХОН для обеспечения направленной шероховатости до Rа < 0,6 мкм. Исследования выполнены на установке УЭШ-100М. Эксперименты спланированы по полному факторному плану ПФЭ-22. Уровни варьируемых факторов приведены в таблице. Образцы изготовлены из стали 12Х18Н10Т с исходной шероховатостью поверхности Rа » 15 мкм.

Рабочая смесь (РС) приготовлена из смеси каучука СКТ и карбида кремния зеленого зернистостью Ва= 500 мкм с концентрацией ка = 60-80 %. Площадь проходного сечения канала в процессе перепрессования рабочей смеси изменяли в диапазоне 700-1 500 мм2 за счет использования вставных пластин между базовым вкладышем и приспособлением.

Математическая обработка результатов исследования выполнена с использованием разработанной нами программы. Получены математические зависимости в виде показательных функций вида Ка = а. в" (а, в - коэффициенты уравнения, п - количество цик-

лов обработки) и по ним выбраны оптимальные режимы обработки для достижения минимальной шероховатости - 0,4 мкм. Статистические оценки результатов эксперимента удовлетворительны (по критерию Кохрена), а уравнения адекватно отражают процесс обработки (по критерию Фишера) [1] (см. рисунок).

Уровни варьируемых факторов при реализации полного факторного эксперимента ПФЭ-22

Уровни варьирования факторов Концентрация абразива, ХЦЮ, % Площадь проходного сечения канала, Х2(^), мм2

Верхний, Х;+ 80 1500

Основной, Х;° 70 1100

Нижний, Х;" 60 700

Шаг варьирования, X 10 400

Интенсивность снятия слоев металла существенно зависит от площади проходного сечения канала, содержания абразива в РС и исходного качества поверхности обрабатываемого материала. Указанная закономерность очевидна. Чем больше площадь проходного сечения канала, тем меньше давление рабочей смеси в активной зоне обработки, а уменьшение степени закрепленности активного абразивного зерна в абразивном «жгуте» с изменением давления РС приводит к уменьшению глубины царапин, и, следовательно, суммарного эффекта удаления металла с обрабатываемой поверхности.

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

Рис. 1. Изменение шероховатости поверхности Rа после ЭЭО в процессе ЭХОН от количества циклов п при обработке стали 12Х18Н10Т: 1 - F = 1500 мм2, Ка = 60 % - Rа = 12,9.0,97п; 2 - F = 500 мм2, Ка = 60 % - Rа = 12,49.0,96п; 3- F = 1500 мм2, Ка = 80 % - Rа = 12,03.0,94п; 4- F = 500 мм2, Ка = 60 % - Rа = 9,64 0,94п

К такому же результату приводит уменьшение содержания абразива в рабочей смеси, когда увеличение промежутков между абразивными зернами позволяет создавать условия для перемещения активного абразивного зерна внутрь «жгута», также уменьшая глубину царапины. Шероховатость поверхности окончательно формируется на последней стадии удаления дефектного слоя (зона В).

Результаты эксперимента подтверждают данные, полученные в процессе лабораторных испытаний: для обеспечения шероховатости ниже 0,6 мкм необходимо применить абразив с величиной до 50 мкм независимо от площади проходного сечения канала и содержания абразива в РС.

Библиографическая ссылка

1. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография ; Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2005.

L. P. Sysoeva, A. S. Sysoev, I. V. Kopitov, S. K. Sysoev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

FORMATION OF THE DIRECTED ROUGHNESS IN CHANNELS OF LI QUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE DETAILS

The results of researches on formation of the directed roughness of a detail surface with the abrasive-extrude honing (AEH) are described. The experiments are carried out on pilot installation in the laboratory of Siberian State Aerospace University. The exponentialof characteristic curve roughness on technology factors are accumulated. The treatment modes for change of any roughness on directed are chosen.

© Сысоева Л. П., Сысоев А. С., Копытов И. В., Сысоев С. К., 2011

УДК 621.81.004

И. В. Трифанов, Л. С. Малько, А. В. Сутягин, Ю. В. Непогодьева

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАГРУЗОК НА ИНСТРУМЕНТ ПРИ РОТАЦИОННОМ ТОЧЕНИИ

Приведены результаты экспериментальных исследований по оценке температурных нагрузок на инструмент при ротационном точении наружных винтовых поверхностей деталей машин.

Работоспособность режущего инструмента во многом определяется температурным фактором, сопровождающим процесс лезвийной обработки металлов. В работах А. Н. Резникова [1; 2] на основе теп-лофизического анализа процесса механической обработки деталей машин изложены основные способы управления тепловыми явлениями при резании лезвийными инструментами, применение которых позволяет снизить температуру резания, что существенно может сказаться на повышении стойкости инстру-

мента и производительности процесса обработки в целом.

Применительно к предмету нашего исследования наиболее важными являются способ регулирования длительности контакта режущего элемента инструмента с обрабатываемым материалом и ротационный способ обработки.

Как следует из анализа схем движений при формировании наружной винтовой поверхности (НВП) деталей принудительно вращаемым многолезвийным