№ 3 (153) (2024)
Технологии электро-физико-химической и комбинированной обработки
МОДЕЛИРОВАНИЕ СКРУГЛЕНИЯ ОСТРЫХ КРОМОК НАКЛОННЫХ ОХЛАЖДАЮЩИХ ОТВЕРСТИЙ ЛОПАТОК ТУРБИН МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ НА МНОГООСЕВЫХ СТАНКАХ С ЧПУ
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы повышения производительности, качества и точности скругления острых кромок многочисленных охлаждающих отверстий в лопатках турбин газотурбинных двигателей из жаропрочных никелевых сплавов для современного растущего пассажирского авиационного транспорта на основе разработки новой технологии электроэрозионного фрезерования с применением современных многоосевых станков с ЧПУ с вращающимся полым электродом и высоконапорной подачей специальной смывающей жидкости через тело электрода. Разработан автоматизированный процесс обработки острых кромок на выходе более 200 охлаждающих разнорасположенных наклонных отверстий диаметром 0,45…0,6 мм в одной лопатке, который применяется вместо трудоемкой ручной слесарной обработки различными надфилями, абразивными и металлическими шарошками. Установлено, что в результате выполненного моделирования и разработки специального программного обеспечения стабильно выполняется с высокой точностью равномерный радиус скругления методом автоматического электроэрозионного фрезерования вдоль всей выходной кромки каждого наклонного отверстия в лопатках турбины на многоосевом обрабатывающем электроэрозионном центре. Применение скругленной кромки выходных отверстий обеспечивает более эффективное охлаждение лопаток турбины и более высокие показатели работы газотурбинных двигателей. Одновременно установлено, что с значительным повышением производительности обработки острых кромок лопаток обеспечено более высокое качество поверхностей скругленной кромки отверстий. Результаты проведенных исследований рекомендуются для внедрения на предприятиях авиадвигателестроения.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(3 (153)):3-11
3-11
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
Аннотация
Рассмотрена технология и технологическая оснастка для формирования износостойкого поверхностного слоя имплантированием материалов на основе карбида вольфрама. Исследовано влияние имплантированного порошка карбида вольфрама на формирование в поверхности трения углеродистой стали градиентных износостойких структур, образующихся в процессе реализации технологии комбинированной электромеханической обработки (ИКЭМО). В следствии термосилового воздействия в зоне пластической деформации протекает интенсивная аустенизация стали с растворением порошка карбида вольфрама и последующим образованием композиционных высокодисперсных структур в результате распада пересыщенного вольфрамом переохлажденного аустенита. Проведены комплексные сравнительные испытания на трение и изнашивание конструкционной стали 45 с градиентной структурой упрочненной поверхности и достаточно дорогих и технологически сложных в получении современных износостойких покрытий, и материалов. Рассмотрен вопрос практического применения технологии ИКЭМО применительно к паре трения «ось сателлита – сателлит». Проведена оценка увеличения долговечности сопряжения «ось сателлита – сателлит» при реализации рассматриваемых методов обработки и заводской технологии. Представлены рекомендации к применению технологии комбинированной электромеханической обработки на машиностроительных предприятиях в качестве высокоэффективного способа обеспечения и повышения эксплуатационных показателей деталей машин на стадии их изготовления.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(3 (153)):12-21
12-21
Качество поверхностного слоя, контактное взаимодействие, трение и износ деталей машинами
ВЛИЯНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ И ГЕОМОДИФИКАТОРА ТРЕНИЯ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСИСТЕНТНЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Процессы изнашивания деталей всегда сопровождают работу машин и механизмов. Важной задачей является минимизация потерь энергии на трение, для чего используются смазочные материалы, которые, в свою очередь, могут содержать различные дисперсные компоненты. Эти компоненты подразделяются на три группы: образующиеся в процессе трения, попадающие в узел трения извне и целенаправленно добавляемые. В работе подробно изучается влияние таких дисперсных компонентов, как микроорганизмы (микроскопические плесневые грибы) и целенаправленно добавляемые наполнители, в частности, серпентинит, на процессы трения и изнашивания. Рассмотрены условия возникновения и механизм биоповреждений, а также токсины, выделяемые микроорганизмами. Приведена структура и принцип действия серпентинита. Для выполнения испытаний применялись консистентные смазочные материалы четырёх разных марок (Лита, ЦИАТИМ-201, ГОИ-54п и МС-70), а также образцы зараженных плесневыми грибами консистентных смазочных материалов в чашках Петри и мелкодисперсный порошок серпентинита. Трибологические испытания проводились на машине Bosch PBD-40, а диаметры пятен износа шариков, находящихся в узле трения, измерялись при помощи цифрового микроскопа DigiMicro 2.0. В результате проведённых испытаний было найдено, что при использовании в узле трения заражённых микроорганизмами консистентных смазочных материалов чаще всего наблюдалось ухудшение таких триботехнических характеристик, как средняя сила трения и средний диаметр пятна износа, по сравнению с базовыми смазками. А при использовании смазочной композиции, состоящей из заражённого смазочного материала и серпенитинита, всегда наблюдалось улучшение данных триботехнических показателей по сравнению с заражёнными консистентными смазками, не содержащими серпентинит, что указывает на эффективность добавления наполнителя.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(3 (153)):22-30
22-30
Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин и их соединений
ПОВЫШЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ КУЗОВА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
Аннотация
Рассмотрены методы обеспечения требуемой жесткости кузовов пассажирских вагонов, которые позволили вы-явить основные конструктивные решения, и технология их сборки. Получены варианты с усилением рамы вагона до-полнительными элементами, с установкой одной и двух поперечных перегородок, а также вариант с двумя перего-родками, связанными между собой продольными элементами. В качестве критерия выбора рационального конструк-тивного решения повышения жесткости несущей конструкции кузова приняты первая частота изгибных колебаний, максимальные напряжения, действующие в зоне усиления конструкции, а также величина увеличения массы, связан-ная с введением дополнительных элементов. Проведен анализ эффективности предложенных конструктивных реше-ний в рамках принятых критериев с помощью метода конечных элементов. Установлено, что наиболее оптимальным для увеличения жесткости кузова является вариант усиления, который предусматривает установку двух несущих перегородок, связанных между собой продольными элементами. Данный вариант позволяет при незначительном уве-личении массы кузова повысить его жесткость до 8,92 Гц и снизить максимальные напряжения, действующие в зо-нах усилений, до 167,2 МПа. Установлено, что усиление, которое предусматривает установку двух несущих перего-родок, связанных между собой продольными элементами, является эффективным и работоспособным, поэтому ре-комендуется к дальнейшему исполнению в новых конструкциях кузовов пассажирских вагонов. В связи с этим разра-ботан технологический процесс сборки кузова с усиленной конструкцией и представлена его технологическая схема сборки. Установлено, что изменение технологического процесса производства кузова пассажирского вагона от внедрения новых элементов не потребует создания дополнительных производственных линий, т. к. сборку можно вы-полнить на имеющемся на производственной линии оборудовании. Рекомендовано в технологическом процессе ис-пользование портальной контактной точечной машины с двухсторонним подводом тока, которая позволит обеспе-чить качество технологического процесса сборки.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(3 (153)):31-41
31-41
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПРИРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ
Аннотация
Проведен анализ работ по управлению процессами, происходящими в период приработки деталей пар трения. Приведены технологические и другие способы уменьшения времени процесса приработки. Представлены режим и оборудование проведенного низкотемпературного отжига в диоксиде кремния. Приведены средства измерения шероховатости, химического состава, структуры и износа поверхности. Установлено, что при проведении низкотемпературного отжига в диоксиде кремния происходит выглаживание микронеровностей поверхности по основным параметрам шероховатости. Высотные параметры шероховатости Ra, Rmax уменьшились: параметр Ra в 4,5 раз; параметр Rmax – в 5,1 раз. Шаговые параметры S, Sm повели себя разнонаправленно: параметр Sm увеличился в 2,2 раза; параметр S уменьшился в 1,6 раз. Уменьшение высотных Ra, Rmax и увеличение шаговых Sm параметров шероховатости свидетельствует о выглаживании поверхности в следствии проведенного отжига. Уменьшение параметра S говорит об общем уменьшении количества выступов шероховатости. Также следует отметить уменьшение значения параметра опорной кривой профиля tp на уровне 50 %, как характеристики уменьшения несущей способности материала. Результаты химического анализа показали увеличение в поверхностном слое количества кремния и уменьшения количества хрома. Металлографический анализ позволил установить образование поверхностного слоя, насыщенного кремнием. В результате испытаний на износ, установлено, что суммарный износ пары трения образца после проведения низкотемпературного отжига уменьшился по сравнению с базовым образцом. При испытаниях на износ использовалась схема цилиндр-плоскость при нагрузке 30 Н.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(3 (153)):42-48
42-48