Исследование температурных параметров процесса прессования с целью выбора оптимальной скоростью процесса Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

ской связи в системе СПИЗ, такими, как абразивно-жидкостная и магнитно-абразивная обработка, вибрационная обработка и ее разновидности, обработка уплотненным потоком абразивных частиц, центро-бежно-ротационная и т. п. [2]. Каждый из перечисленных методов имеет свои преимущества и недостатки.

Одним из важнейших показателей качества поверхности является шероховатость поверхности. При обработке корпусов турбонасосных агрегатов после фрезерования получаем шероховатость 3,2 мкм. Вращающиеся детали в корпусах работают со скоростью до 40 000 мин-1, поэтому для уменьшения сопротивления горючего о внутренние стенки корпуса необходима шероховатость 0,8 мкм. Следует отметить, что при одинаковых величинах шероховатости, поверхности, обработанные различными методами, в условиях эксплуатации ведут себя по-разному [2]. Это объясняется получаемым в процессе обработке микрорельефом, который различный для каждого вида обработки. Поэтому и выбор метода окончательной механической обработки является немаловажным.

Одним из прогрессивных методов обработки является виброобработка. Она получила большое распространение благодаря своим широким технологическим возможностям и высокой производительности. Сущность этого метода заключается в следующем.

Внутрь корпуса засыпаются абразивные шарики, и корпусу сообщается вибрационное движение в трех взаимно перпендикулярных плоскостях - происходит интенсивная и равномерная зачистка поверхности.

Однако, несмотря на множество положительных качеств, метод вибрационной обработки может оказаться неудовлетворительным по ряду причин: невозможностью обработать труднодоступные поверхности; невозможностью получения высоких классов шероховатости с соблюдением каких-либо частных условий [2]. Особенно становится проблематична обработка достаточно крупногабаритных и массивных деталей. Поэтому возникает необходимость, сохранив преимущества, свойственные вибрационному методу, в использовании нового метода.

Для реализации обработки фасонных поверхностей в закрытых крупногабаритных деталях на примере корпуса турбонасосного агрегата было спроектировано приспособление для жидкостно-абразивной обработки. Корпус ТНА имеет две поверхности в форме улитки, требующих высокого качества поверхности.

Оборудование для реализации данного метода отличается простотой эксплуатации. Важной особенностью кинематики процесса является возможность использования сверлильных, радиально-сверлильных и агрегатных станков с ЧПУ в качестве привода главного и дополнительного движений детали

Преимуществом оборудования данного класса является сокращение времени обработки, которое тратилось на обработку ранее.

Для проведения обработки заготовка устанавливается на приспособлении. Режущий инструмент, который вращается с заданной скоростью, погружается в рабочую камеру с наполнителем. Траектория движения режущего инструмента описывается программой. Вследствие высокой скорости режущего инструмента и наполнителя, создаваемых вращением шпинделя, происходит интенсивный съем мельчайших частиц металла с обрабатываемой поверхности.

Главное преимущество этого процесса - удаление заусенцев, скругление острых кромок, а также полировка заготовок за достаточно короткий промежуток времени без опасности повреждения заготовок, за счет полиуретановых вставок в режущем инструменте.

Библиографические ссылки

1. Бабичев А. П., Бабичев И. А. Основы вибрационной технологии. Ростов н/Д : Изд. центр ДГТУ, 2008.

2. Бабичев А. П., Милосердов С. К., Саманян В. Г. Некоторые закономерности метода шпиндельной виброотделки в уплотненной среде // Вопросы вибрационной технологии : межвуз. сб. науч. статей. Ростов н/Д: ДГТУ, 2002.

© Сосков Е. С., Жуковская И. В., Сысоев С. К., 2011

УДК 629.015

И. Р. Сулейманова Научный руководитель - С. Ф. Тлустенко Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ СКОРОСТЬЮ ПРОЦЕССА

Решение актуальных задач повышения производительности и качества процессов прессования изделий связано с исследованием влияния изотермических условий прессования на скоростные параметры процесса.

Изотермическим прессованием принято называть две разновидности прессования, при которых выдерживается какое-либо из следующих условий:

- температура пресс-изделия по всей его длине после выхода из канала матрицы постоянна;

- температура заготовки в процессе прессования постоянна.

Как показывают исследования, изотермическое прессование при постоянной температуре пресс-изделия можно осуществить, применяя регулирование скорости прессования, регулируя градиентный нагрев заготовки, применяя охлаждение инструмента или совмещая несколько перечисленных способов [1]. Условия для создания такого изотермического режи-

Секция « Технология производства ракетно-космической техники»

ма прессования подбираются экспериментально или, что более рационально определяется аналитически. Исследования аналитической зависимости проводились с учетом данных в этой области по работам многих ученых, в том числе И. Л. Перлина, Л. Х. Райтбар-га, М. Ф. Головинова, Ю. Ф. Шевакина, А. М. Рыти-кова, Б. М. Готлиба и др. Особенно эффективным является направление научных исследований в области таких изотермических режимов прессования, когда температура прессизделия остается постоянной и равной температуре закалки данного сплава. Реализация таких процессов позволяет осуществлять закалку пресс-изделий непосредственно на приемном столе пресса, избежать повторных нагревов перед термообработкой и включить такую операцию в поточную линию.

Изотермическое прессование при практически одинаковых температурах заготовки и окружающего ее инструмента до последнего времени могло быть осуществлено только при прессовании металлов и сплавов со сравнительно невысокой температурой нагрева, например, алюминиевых и магниевых сплавов. По мере развития производства жаропрочных сплавов и применения их для изготовления прессового инструмента такое изотермическое прессование становится реальным и для металлов, прессуемых при температуре 800-900 °С.

В производственных условиях были проработаны различные варианты регулирования температурного перепада между заготовкой и инструментом с выбо-

Таким образом, изотермическое прессование можно осуществить, применяя регулирование скорости прессования, градиентный нагрев заготовки, охлаждение инструмента или совмещение несколько перечисленных способов. При прессовании заготовки, которая нагрета заведомо неравномерно по специальной программе, средняя скорость истечения может оставаться постоянной и увеличенной по сравнению с традиционными методами примерно на 40 %, а температура металла в пластической зоне и металла

ром способа, существенно улучшающего деформационные характеристики процесса прессования. Положительные эффекты наблюдаются в виде снижения потребного усилия прессования [1], давления, расширения технологических возможностей процесса, повышения качества пресс-изделий.

Такой подход позволяет расширить теоретическую базу разработки методов и проектирования конструкций установок изотермического прессования. Было установлено, что существуют оптимальные условия изотермического прессования, определены условия, при которых градиент температур между заготовкой и инструментом практически отсутствует.

На втором этапе исследований были определены и установлены условия процесса прессования, при которых температура выходящего из каналу матрицы пресс-изделия одинакова и постоянна по длине и поперечному сечению. Наиболее эффективным для прессования алюминиевых сплавов является такой температурный режим, при котором температура металла постоянна, так как это позволяет снизить неравномерность деформации, улучшить тем самым свойства пресс-изделий и увеличить производительность пресса. Кроме того, создание таких условий, при которых можно обеспечить равномерную и постоянную температуру пресс-изделий на всей длине и по сечение, предопределяет возможность его закалки на столе пресса. Схема регулирования температуры при изотермическом прессовании в общем виде приведена в таблице.

пресс-изделия не изменяется от начала и до конца цикла.

Библиографическая ссылка

1. Ершов С. В. Разработка метода получения конечных элементов со специальными свойствами // Металлы. 2002. № 2.

© Сулейманова И. Р., Тлустенко С. Ф., 2011

Схема регулирования температурных режимов прессования

Режим процесса Основные результаты регулирования Основные ограничивающие условия

Изменение продолжительности процесса Качество пресс-изделий

Понижение скорости истечения Увеличение на ~15 % Предотвращение термотрещин -

Тепловое прессование Сокращение в ~2 раза Понижение уровня механических свойств Увеличение давления в 1,3-1,5 раза, применение смазки

Холодное прессование То же, в 2-3 раза То же и ухудшение качества поверхности То же в 1,8-2,0 раза, применение смазки

Охлаждение инструмента То же, ~15-20 % Предотвращение термотрещин Снижение неравномерности температурного поля

Градиентный нагрев заготовки То же, 20-30 % То же и улучшение равномерности температурного поля Необходимость в специальных садочных нагревательных устройствах

Изотермическое прессование То же, 25-35 % Значительное улучшение качества и равномерности свойств и структуры Необходимость в автоматическом контроле температуры и регулировании скорости прессования