№ 10 (160) (2024)
Аддитивные технологии и лазерная обработка
ВЛИЯНИЕ СТРАТЕГИЙ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6
Аннотация
Проблема использования и развития технологий ремонта в газотурбиностроении является актуальной в связи с постоянно растущим объемом производства и развитием газотурбинных двигателей. Процесс изготовления колеса-вентилятора включает штамповку с последующей механической обработкой. Восстановление лопастей колеса-вентилятора является многообещающей технологией, учитывая их большую стоимость при производстве, а также высокий риск повреждения и выхода из строя. Наиболее перспективной ремонтной технологией в авиационном двигателестроении является прямое лазерное выращивание. Применение низкозатратной технологии ремонта деталей путем лазерной наплавки с обеспечением комплекса свойств, сопоставимых с традиционными методами изготовления деталей, является первоочередной задачей. В статье представлено комплексное исследование стратегий сканирования, полученных методом прямого лазерного выращивания с коаксиальной подачей порошка на подложке из поковки титанового сплава ВТ6. Показано, что стратегия сканирования существенно влияет на структуру наплавленного слоя. Структура влияет на механические свойства. Тепло накапливаться с увеличением числа слоев. Материал прогревается и находится на этом уровне продолжительное время, что можно сравнить с термической обработкой. Происходит постепенное изменение микроструктуры от неравновесной с различным соотношением α/α’ к равновесной с фазовым составом α + β. Для всех образцов характерно формирование вытянутых столбчатых зерен первичной β-фазы. Многократные тепловые циклы приводят к укрупнению исходного β-зерна. Материалом, изучаемым в данной работе, является широко применяемый в авиационной промышленности титановый сплав ВТ6.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(10 (160)):3-11
3-11
Технологии механической обработки заготовок
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛОПАТОК ГТД ПРИ ПОЛИРОВАНИИ
Аннотация
Полирование является завершающим этапом отделочной обработки лопаток турбин газотурбинного двигателя. Лопатки характеризуются сложной пространственной формой пера, к которому выдвигаются жесткие требования к шероховатости поверхностного слоя. Отклонение геометрических форм, размеров и параметров качества поверхности профиля пера лопатки от расчетных ухудшает рабочие характеристики двигателя, приводит к потере мощности, уменьшению КПД и снижению экономичности двигателя и его надежности, особенно под действием переменных нагрузок, вызванных изменениями в режиме работы, такими как взлет, посадка и т.д. Вследствие этого становится важным определить точные технологические параметры, такие как усилие прижима, используемое при полировании, чтобы добиться минимальных отклонений в процессе обработки. Представлены результаты экспериментального исследования изменения пятна контакта при полировании образца упрощенной модели лопатки ГТД в зависимости от величины усилия прижима и материала полировальника. Детально описана методика проведения эксперимента, используемое оборудование и оснастка, а также технологические режимы обработки. Приведены теоретические сведения о схеме обработки и теоретической величине пятна контакта для рассматриваемых усилий при обработке кругами из различных материалов. Приведены результаты экспериментального исследования, установлена взаимосвязь между изменением усилия прижима и шириной пятна контакта, и построена номограмма взаимосвязи теоретического и экспериментального значения полуширины пятна контакта при полировании, подтверждающие возможность применения контактной задач Герца при определении пятна контакта полировального круга. Даны рекомендации по применению полученных данных при проектировании технологического процесса отделочной обработки сложных пространственных поверхностей лопаток ГТД за счет применения теоретических и экспериментальных методов расчета пятна контакта. Предложенные подходы могут быть использованы в производстве для повышения качества и долговечности деталей лопаточного аппарата газотурбинных двигателей.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(10 (160)):12-18
12-18
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ТЕРМОФРИКЦИОННОМ РЕЗАНИИ В ЗАГОТОВКАХ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ
Аннотация
Рассмотрено влияние анизотропных свойств конструкционных сталей, на изменение теплопроводности в различных областях зоны контакта в процессе термофрикционного резания. Получены математические модели, которые позволяют построить векторные уравнения теплопроводности для среды с неодинаковыми свойствами в различных направлениях. Разработанные математические зависимости позволили получить модель скалярного температурного поля, приведены результаты расчета температурного поля по плоскости заготовки с учетом анизотропии теплофизических свойств обрабатываемого материала. Решение уравнений позволило построить поля температур в системе относительных и физических координат. Результаты измерений изотерм совпадают с экспериментальными данными можно сделать вывод об их соответствии. В результате выполненных исследований было доказано, что в анизотропной среде изменяются направления и ориентация тепловых потоков в сторону более холодных частей заготовки и инструмента из-за разницы коэффициентов теплопроводности холодного и разогретого материалов. Вышеуказанный процесс способствует выравниванию температуры в зоне контакта инструмента с заготовкой.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(10 (160)):19-26
19-26
Технологии электро-физико-химической и комбинированной обработки
ПОЛУЧЕНИЕ НЕРАЗЪЁМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
Аннотация
Получение неразъёмных соединений является одним из самых ответственных и трудоёмких этапов сборки изделий машиностроения. Качество выполнения неразъёмных соединений определяет надёжность машины в целом. Это обуславливает актуальность исследований, направленных на повышение качества неразъёмных соединений и на интенсификацию процессов их получения. Эффективным способом для решения данного вопроса является применение ультразвуковых колебаний. Наложение колебаний на свариваемые элементы приводит к изменению параметров кристаллизации, измельчает микроструктуру сварного шва, снижает сварочные деформации и повышает прочность соединения. Деформирование заклёпки ультразвуковым инструментом происходит при снижении требуемого усилия более чем в 10 раз и обеспечивает равномерное распределение радиальных напряжений, что повышает прочность на срез. Ультразвуковая обработка клея при его приготовлении и наложение колебаний на склеиваемые детали снижают вязкость клея, повышают смачиваемость, увеличивают заполняющую способность, что приводит к повышению прочности клеевого соединения на сдвиг. Сообщение ультразвуковых колебаний запрессовываемой детали приводит к снижению трения за счёт его преобразования в квазивязкое, что снижает требуемое усилие запрессовки и уменьшает вероятность повреждения сопрягаемых поверхностей. Ультразвуковая кавитационно-абразивная обработка сложнопрофильных металлических изделий, полученных методами аддитивного производства, позволяет снижать шероховатость на труднодоступных участках и элементах поверхности, что недоступно другими методами. Для каждого из рассматриваемых видов неразъёмных соединений предложены схемы технологических процессов, включающих как типовые операции, так и дополнительные с применением ультразвуковых колебаний, позволяющих повысить свойства получаемых неразъёмных соединений
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(10 (160)):27-37
27-37
Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин и их соединений
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ
Аннотация
Рассмотрена проблема технологического обеспечения эксплуатационных свойств и параметров качества поверхностного слоя деталей машин электроэрозионной обработкой. На основании физической картины протекания процесса электроэрозионной обработки получены теоретические и экспериментальные зависимости для установления параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей машин от режимов (напряжение, ток и длительность импульсов) для различных условий (свойств диэлектрической жидкости, физико-механических свойств материала инструмента и физико-механических свойств материала заготовки) электроэрозионной обработки. Анализируя представленные зависимости установлено, что на формирование параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационные свойства деталей машин основное влияние оказывают режимы при различных условиях электроэрозионной обработки. Также установлено, что на формирование волнистости и макроотклонений поверхности помимо режимов для различных условий электроэрозионной обработки влияние оказывают также исходная волнистость и макроотклонения как заготовки, так и инструмента в зависимости от схемы обработки. В результате была установлена связь параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей машин с режимами электроэрозионной обработки, были определены возможности электроэрозионной обработки в обеспечении параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей машин. Полученные результаты позволяют научно обоснованно в зависимости от того, что необходимо обеспечить либо требуемые параметры качества поверхностного слоя, либо требуемые эксплуатационные свойства деталей машин определять режимы для различных условий электроэрозионной обработки. Это позволит реализовать одноступенчатый подход в обеспечении требуемых эксплуатационных свойств деталей машин электроэрозионной обработкой.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(10 (160)):38-48
38-48