CC BY
3
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Л.П. Сысоева, старший преподаватель А.В. Скрипка, старший преподаватель
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева (Россия, г. Красноярск)
DOI:10.24412/2500-1000-2022-11-2-164-166
Аннотация. В статье проанализировано современное состояние вопроса: описаны особенности абразивно-экструзионной обработки (АЭО), рассмотрены существующие варианты компоновки оборудования для АЭО, проанализированы особенности АЭО деталей из алюминиевых сплавов и определены возможности для изменения конструкции оборудования. Предложена компоновка и разработана конструкция установки для АЭО алюминиевых сплавов. Предложенный вариант позволит уменьшить габариты конструкции при заданных условиях обработки, облегчить монтаж оборудования, загрузку рабочей среды, снизить время на установку приспособления с заготовкой, оптимизировать систему управления и информационно-измерительную систему.
Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, абразивное зерно, рабочая среда, алюминиевые сплавы, оборудование.
Абразивно-экструзионная обработка (АЭО) - англоязычный вариант Abrasive Flow Machine Process (AFM) - метод финишной обработки, основанный на пере-прессовывании вдоль обрабатываемой поверхности под большим давлением рабочей среды (РС) [2, c. 22-23]. Данный метод позволяет выполнять финишную обработку деталей летательных аппаратов, имеющих труднодоступные и сложнопрофиль-ные поверхности, подвод инструмента к которым затруднен либо вообще невозможен.
РС формируется из полимерной основы, придающей инструменту вязкоупругие свойства, с добавлением различных пластификаторов, модификаторов и рабочих частиц - преимущественно абразивного материала различной зернистости и в различной концентрации в зависимости от условий обработки [3, с. 345-349]. Обработка осуществляется за счет срезания гребешков микронеровностей поверхности микровыступами абразивных зерен, которые под действием осевых и нормальных усилий прижимаются к обрабатываемой поверхности.
Анализ существующего оборудования для АЭО показал, что экструзия РС осу-
ществляется поршнями гидроцилиндров под высоким давлением (до 12.. .14 МПа), создаваемым в системе, что позволяет при обработке труднообрабатываемых материалов (жаропрочных сталей, титановых сплавов и т.д.) обеспечить требуемые контактные взаимодействия абразивных зерен с поверхностью для осуществления микрорезания [1, с. 21-35]. Расположение гидроцилиндров преимущественно вертикальное.
В качестве основных недостатков традиционных компоновок следует отнести сложную и разнесенная в пространстве конструкцию «бак с маслом - насосная станция - магистраль - установка» с характерными требованиями по технике безопасности и вынужденную работу с высоким давлением в гидросистеме; громоздкую конструкцию установки для обработки даже небольших по размеру деталей; сложность загрузки РС и установки детали в приспособление, а также возможность автоматизации процесса АЭО только на уровне смены направления движения поршней и давления масла в системе.
Анализ особенностей обработки алюминиевых сплавов [4, с. 40-50] показал, что при обработке «мягких» металлов тре-
буемое усилие резания на порядок ниже, чем при обработке, например, нержавеющей стали. Это дает возможность замены гидроцилиндров приводами поступательного движения с электродвигателями с возможностью управления скоростью перемещения штоков [5, с. 43-45].
При разработке конструкции установки была выбрана схема горизонтального расположения рабочих камер для удобства компоновки и использования оборудования (рис. 1).
Рис. 1. Установка для абразивно-экструзионной обработки алюминиевых сплавов
Установка работает следующим образом. Рабочая камера образована двумя со-осными цилиндрами (левым и правым), между которыми в приспособлении, герметично стыкуемом с цилиндрами, устанавливается заготовка. Крутящий момент от двигателей через упругую муфту передается на соосно установленные на радиальных подшипниках валы шарико-винтовых передач (ШВП). Выбор этой пе-
редачи обусловлен высоким КПД при небольших габаритах, плавностью и бесшумностью хода вследствие минимальных сил трения, продолжительным сроком службы. При этом, так как позиционирования в системе не требуется, нет необходимости предусматривать тормоз, его функции будут выполнять естественные элементы конструкции.
Перепрессовывание РС вдоль обраба- Замена традиционной компоновки обо-
тываемой поверхности осуществляется рудования на предложенную схему позво-поршнями, штоки которых закреплены на лит упростить конструкцию и уменьшить каретках ШВП. ее габариты, обеспечить простоту, удоб-
Частота вращения вала отслеживается с ство и безопасность использования (мон-помощью встроенных датчиков Холла. таж оборудования, загрузка РС, установка Для ограничения движения штоков преду- приспособления с заготовкой), возмож-смотрены концевые датчики. Измерение ность установки оборудования в любом давления и температуры в зоне обработки помещении, возможность оптимизации осуществляется с помощью датчиков дав- системы управления и информационно-ления и температуры. измерительной системы.
Библиографический список
1. Левко В.А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса: моногр.; Сиб.гос.аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2007. - 228 с.
2. Сысоев С.К., Сысоев А.С. Экструзионное хонингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика: моногр.; Сиб.гос.аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2005. - 220 с.
3. Сысоева Л.П., Сысоев С.К., Левко В.А., Сысоев А.С. Рабочая среда как инструмент для абразивно-экструзионной обработки // Машиностроение - основа технологического развития России ТМ-2013: сб. науч. ст. V Междкнар. науч.-техн. конф. / редкол.: Е.И. Яцун [и др.]; Юго-Зап. гос. ун-т. - Курск, 2013. - С. 345-349.
4. Сысоева Л.П. Абразивно-экструзионная обработка алюминиевых сплавов // Вестник ЮУрГУ Серия «Машиностроение». - 2015. - Т. 15, №2. - С. 40-50.
5. Сысоева Л.П., Чиров А.Н., Любецкий И.И., Сысоев А.С. Проектирование экспериментальной установки для абразивно-экструзионной обработки алюминиевых сплавов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: сб. материалов VI Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики (2020 г., Красноярск): в 3 т. Т. 1. / под общ. ред. Ю.Ю. Логинова; СибГУ им. М.Ф. Решетнева. - Красноярск, 2020. - С. 43-45. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://apak.sibsau.ru/page/materials.
EQUIPMENT FOR ABRASIVE FLOW MACHINE PROCESS OF ALUMINUM
ALLOYS
L.P. Sysoeva, Senior Lecturer A.V. Skripka, Senior Lecturer
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology (Russia, Krasnoyarsk)
Abstract. The paper analyzes the current state of the issue: the features of Abrasive Flow Machine Process (AFM) are described, the existing options for the layout of equipment for AFM are considered, the features of the AFM of aluminum alloys are analyzed and the possibilities for changing the design of equipment are determined. The layout is proposed and the design of the equipment for AFM of aluminum alloys is developed. The proposed option will reduce the dimensions of the structure under specified processing conditions, facilitate the installation of equipment, the loading of the working environment, reduce the time to install the device with the workpiece, optimize the control system and the information and measurement system.
Keywords: abrasive flow machine process, abrasive grain, work medium, aluminum alloys, equipment.
