Введение к работе
Актуальность темы. Одним из приоритетных направлений научно-технического прогресса является внедрение высокоэффективных технологических процессов электрохимической размерной обработки (ЭХО) материалов.
Электрохимическая обработка нашла широкое применение при изготовлении газотурбинных двигателей (ГТД). Наиболее эффективно использование операций ЭХО при изготовлении деталей из высокопрочных материалов. Электрохимическим способом обрабатываются лопатки турбин и компрессоров, гравюры ковочных штампов и другие детали.
Особенно широко ЭХО применяется при изготовлении лопаток ГТД. Однако внедрение процесса ЭХО сдерживается высокой трудоемкостью изготовления катодов-инструментов (КИ) и изыскания режимов, обеспечивающих заданную точность профиля лопатки. Это в свою очередь определяется отсутствием соответствующих методик, позволяющих с высокой точностью и меньшей трудоемкостью осуществлять проектирование КИ и отбор режимов повышенной локализации.
Повысить точность профилирования электродов-инструментов для электрохимической размерной обработки и выбрать режимы обработки повышенной локализации позволяет учет обрабатываемости материалов. Известные характеристики обрабатываемости выражаются в основном производительностью процесса, т е. скоростью съема металла, и не учитывают ее изменение по обрабатываемой поверхности. Поэтому для решения задач электрохимического формообразования фасонных поверхностей типа пера лопаток ГТД, штампов актуарным является изыскание новых характеристик.
Цель работы. Повышение точности ЭХ формообразования фасонных поверхностей лопаток ГТД, штампов и других деталей путем учета обрабатываемости материалов при технологических расчетах и определения режимов ЭХО повышенной локализации. Научная новизна.
- Разработана методика определения степени локализации процесса
ЭХО, в которой зависимость высоты исходной неравномерности от минималь
ного припуска рассчитывается из базового эксперимента при ЭХО плоских об
разцов с неподвижными электродами или перемещающимися с постоянной
скоростью. Предложенные характеристики обрабатываемости позволяют опре
делять важные в технологическом отношении значения минимального припус
ка, снимаемого на один миллиметр ступени, и высоты ступени, выравниваемой
на каждый миллиметр минимального припуска.
- В качестве характеристик обрабатываемости предложено использовать
зависимости межэлектродного зазора от времени ЭХО и плотности тока при
ЭХО неподвижными электродами и скорости анодного растворения от МЭЗ и
плотности тока. Разработаны методики определения этих зависимостей, соот
ветствующие алгоритмы и программы.
- Получены новые зависимости характеристик обрабатываемости
"лопаточных" сплавов в условиях ЭХО повышенной локализации.
Разработана методика локально-одномерного расчета ЭХ формообразования с учетом обрабатываемости материалов. Для учета обрабатывае.мссти материалов в основное расчетное уравнение вводится зависимость, учитывающая изменение скорости анодного растворения материала по обрабатываемой поверхности.
Получены зависимости удельной электропроводности электролитов -растворов NaCl и NaNO? от концентрации, температуры, степени зашламлен-ности и режима прокачки.
Практическая ценность.
Методика определения степени локализации предполагает проведение эксперимента на плоских образцах взамен ступенчатых, что в 2-3 раза позволило снизить трудоемкость и расход исследуемых материалов. Кроме того при ЭХО плоских образцов гидродинамический режим приближается к режиму ЭХО пера лопаток, что повышает точность экспериментов. Для количественной характеристики степени локализации процесса ЭХО предложено применять коэффициент минимального припуска и коэффициент выравнивания, которые с технологической точки зрения более наглядно характеризуют процесс
Исследована обрабатываемость ряда "лопаточных" сплавов при ЭХО на постоянном и импульсном токах, с подачей сжатого воздуха и без него, с применением простых и сложных электролитов различной концентрации и температуры. Для обеспечения требуемой производительности, точности обработки и качества поверхности даны рекомендации по выбору режимов ЭХО лопаток ГТД и ковочных штампов.
Разработанная методика расчета ЭХФ на основе локально-одномерного приближения с учетом обрабатываемости материалов позволяет повысить точность расчетов КИ и анодной поверхности.
Реализация результатов. Результаты исследований внедрены в Казанском моторостроительном производственном объединении в виде технологических процессов и расчетных методик, а также в учебном процессе КГТУ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всероссийских научно-технических конференциях (Казань 1990г., Москва 1993г., 1995 г., 1996 г., Уфа 1996 г.), на республиканских отраслевых конференциях и семинарах ( Казань 1989-1996г.г., Куйбышев 1989 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 23-х статьях и тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений и списка литературы. Она содержит 149 страниц машинописного текста, 68 рисунков, 5 таблиц, 2 приложения и список литературы из 112 наименований.
