Повышение равномерности абразивно-экструзионной обработки каналов летательных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Библиографические ссылки

1. Якухин В. Г., Пономарев А. В., Максимов А. Д. Влияние тепловых явлений на процессы механической обработки // СТИН. 2009. № 8. С. 29-35.

2. Трифанов И. В., Малько Л. С., Сутягин А. В. Технология ротационного точения винтовых поверхностей деталей машин принудительно вращаемым многолезвийным инструментом : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. 116 с.

3. Сутягин А. В., Малько Л. С., Трифанов И. В. Технологические особенности многолезвийной обработки винтовых поверхностей ротационным точением // Вестник СибГАУ. 2010. Вып. 6(32). С. 134-139.

References

1. Yakuhin V. G., Ponomarev A. V., Maksimov A. D. Influence of thermal effects on the processes of machining // STIN. 2009. 8. Р. 29-35.

2. Trifanov I. V., Malko L. S., Sutyagin A. V. Rotary screw technology turning surfaces of machine parts forcibly rotated multiblade tool: monograph / Sib. state aerokosmich. univ. Krasnoyarsk, 2012. 116 pp.

3. Sutyagin A. V., Malko L. S., Trifanov I. V. Technological features multiblade processing helical surfaces by turning the rotary // Herald SibSAU, 2010. Issue 6 (32). Р. 134-139.

© CyraraH A. B., 3aryMeHHtix A. A., MantKO .n. C., 2015

УДК 621.92 3.9

ПОВЫШЕНИЕ РАВНОМЕРНОСТИ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ КАНАЛОВ

ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Л. П. Сысоева, А. Е. Саклакова, С. К. Сысоев, И. В. Пьянков, А. С. Сысоев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: sysoeva.tms@mail.ru

Рассмотрены возможности достижения равномерности обработки каналов в деталях летательных аппаратов при абразивно-экструзионной обработке изменением технологии приготовления рабочей среды.

Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, рабочая среда, абразивное зерно, равномерность обработки, термопластичный полимер.

INCREASE THE ABRASIVE FLOW OF MACHINING UNIFORMITY OF AIRCRAFT CHANNELS

L. P. Syisoeva, A. E. Saklakova, S. K. Sysoev, I. V. Pjankov, A. S. Sysoev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: sysoeva.tms@mail.ru

The paper deals with possibility of achieving the machining uniformity of aircraft channel at abrasive flow machining by improving the work medium preparation technology.

Keywords: abrasive flow machining, work medium, abrasive grains, machining uniformity, thermoplastic polymers.

Абразивно-экструзионная обработка (АЭО) является одним из методов финишной обработки, эффективно применяется для обработки сложнопрофильных и труднодоступных поверхностей деталей летательных аппаратов (ЛА). Данный метод финишной обработки был предложен Р. МакКарти в 1965 г. как Abrasive Flow Machine Process или Extrude Hone [1]. Суть метода заключается в экструзии вдоль обрабатываемых поверхностей вязкоупругих рабочих сред (РС), наполненных абразивными зернами. Обработка поверхности происходит в результате ее взаимодействия с единичным абразивным зерном, приводящего к изменению и разрушению твердых тел в трибологи-ческой системе, в которой происходит контакт твердых и упругих поверхностей.

Характер течения рабочей среды при обработке зависит от многих факторов: конструктивных особенностей обрабатываемой поверхности (соотношение длины канала к его площади, наличие местных со-

противлений, переменная форма поперечного сечения и др.), наличие противодавления в канале, состава рабочих сред и т. п. Изменение характера течения вызывает изменение условий контакта абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью, появление конусности в канале и изменение шероховатости по его длине (см. рисунок, а) [2].

Для выравнивания условий течения РС применяются приспособления и системы различных конструкций [3]. Кроме того, равномерность обработки может достигаться путем использования различных дополнительных компонентов в составе РС.

Для увеличения равномерности прижима абразивного зерна к обрабатываемой поверхности к полимерной основе предложено добавлять одну-две унции (28,35-56,7 г) (в зависимости от содержания других компонентов) загустителя тетрафлороэтилена «Тефлон» в форме маленьких частиц или порошка и растертого талька на 1 фунт (0,4536 кг) каучука [4].

Фешетневские чтения. 2015

канал б детали

р

- бк ч

рабочие камеры

Величина радиальных напряжений вдоль обрабатываемой поверхности канала при АЭО: а - без наполнителя; б - с наполнителем

б

а

Указанный загуститель также выполняет роль смазочного материала, способствуя предотвращению закупорки канала рабочей смесью в зоне местных сопротивлений.

Для обеспечения равномерности обработки Ьипи М. Б с соавторами [5; 6] предложили использовать термопластичные полимеры в виде гранул или мелкодисперсных частиц в качестве основы среды или одного из ее компонентов. В качестве термопластичных полимеров предложено использовать силикон, полистирол, полиуретан, этилен, поливинил, полиамид, полипропилен или поликапролактам.

Использование термопластов, размеры частиц которых сопоставимы с размерами абразивных частиц, позволит увеличить эластичность РС, сопротивление сжатия и время релаксации среды по сравнению с традиционными составами. «Время релаксации» -характеристика полимера, определяющая количество времени между инициированием приложения напряжения на полимер и появлением определенного количества потока полимера; другими словами, релаксация может быть понята как величина, при которой вязкий ответ потока уменьшает приложенные упругие напряжения. Увеличение времени релаксации РС позволит увеличить однородность величин радиальных напряжений по всей длине обрабатываемого канала и как следствие - обеспечить более равномерную обработку (см. рисунок, б).

Составы РС могут быть выполнены одним из двух подходов: как глубоко проникающая вторая составляющая (второй компонент) термопластичного упругого материала, диспергированного в вязкоупругом материале основы, или как собрание независимых, дискретных, упругих частиц, диспергированных в вязкоупругий материал основы.

Если термопластичный полимер используется в качестве основы РС, то при приготовлении РС используется размягчение его нагревом, а затем введение других компонентов. В некоторых случаях термопласт используется как компонент основы РС, тогда он добавляется к силиконовой каучуковой основе в виде мелкодисперсных частиц, равномерно распределенных по всему объему. При этом размер частиц

термопласта должен быть равен размеру абразивной частицы.

Немногочисленные способы повышения однородности обработки при АЭО за счет использования специальных компонентов в составе абразивной смеси, предлагаемые в настоящее время, требуют дальнейших исследований, включая экспериментальную проверку и теоретическое обоснование эффективности их применения.

Библиографические ссылки

1. Pat. 3521412 US, ISC B24B 1/00, 19/00. Method of honing by extruding / McCarty R. W. 05.11.1965; 21.07.1970.

2. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. 228 с.

3. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

4. Pat. 3634973 US, ISC B24B 27/00, Apparatus for abrading by extrusion and abrading medium / McCarty R. W. 27.08.69; 18.01.1972. Vol. 894, № 3.

5. Pat. W02006007554 US. Abrasive machining media containing thermoplastic polymer / Lunn M. F. (US), Troup D. P. (US), Miller R. A. (US), Delo D. P. (US); 01.07.2004; 19.01.2006.

6. Pat. 0144247 US, ISC B24B 31/116, 33/08, B24D 3/28. Abrasive machining media containing thermoplastic polymer / Lunn M. F. (US), Troup D. P. (US), Miller R. A. (US), Delo D. P. (US); 01.07.2005; 10.06.2010.

References

1. Pat. 3521412 US, ISC B24B 1/00, 19/00. Method of honing by extruding / McCarty R. W.; 05.11.1965; 21.07.1970.

2. Levko V. A. Abrazivno-ekstruzionnaya obrabotka: sovremennyiy uroven i teoreticheskie osnovyi protsessa: monogr. ; Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2007, 228 p.

3. Syisoev S. K. Syisoev A. S. Ekstruzionnoe honingovanie detaley letatelnyih apparatov: teoriya, issledovaniya, praktika: monogr. ; Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2005, 220 p.

4. Pat. 3634973 US, ISC B24B 27/00, Apparatus for abrading by extrusion and abrading medium / McCarty R. W. 27.08.69; 18.01.1972. Vol. 894, № 3.

5. Pat. W02006007554 US. Abrasive machining media containing thermoplastic polymer / Lunn M. F. (US), Troup D. P. (US), Miller R. A. (US), Delo D. P. (US); 01.07.2004; 19.01.2006.

6. Pat. 0144247 US, ISC B24B 31/116, 33/08, B24D 3/28. Abrasive machining media containing thermoplastic polymer / Lunn M. F. (US), Troup D. P. (US), Miller R. A. (US), Delo D. P. (US); 01.07.2005; 10.06.2010.

© Сысоева Л. П., Саклакова А. Е., Сысоев С. К., Пьянков И. В., Сысоев А. С., 2015

УДК 621.923.9

ПРЕДЕЛЫ ТЕКУЧЕСТИ РАБОЧИХ СРЕД ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ

ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Н. С. Теряев, Л. П. Сысоева, А. С. Сысоев, С. К. Сысоев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: teryaev-kmz@mail.ru

Исследована зависимость передела текучести (сдвига) рабочей среды для абразивно-экструзионной обработки отверстий в деталях летательных аппаратов от геометрических характеристик отверстий и параметров рабочих сред.

Ключевые слова: абразивно-экструзионная обработка, рабочая среда, предел текучести.

YIELD STRESS WORK MEDIUM FOR ABRASIVE FLOW MACHINING N. S. Terjaev, L. P. Sysoeva, A. S. Sysoev, S. K. Sysoev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: teryaev-kmz@mail.ru

The research examines dependence of the yield stress of work medium for abrasive flow machining of the aircraft details from the geometric characteristics of holes and work medium parameters.

Keywords: abrasive flow machining, work medium, yield stress.

Экспериментальные работы показали, что при небольших давлениях рабочая среда (РС) сначала не течет, то есть скорость течения остается нулевой. Возникает некоторое предельное напряжение сдвига РС - предел текучести, после которого система течет по аналогии с наполненными полимерами [1], как неньютоновская жидкость. Для практического применения абразивно-экструзионной обработки (АЭО) необходимо определить условия, при которых начинается устойчивое течение РС в отверстии. Это особенно важно при обработке тонкостенных деталей и небольших отверстий.

Влияние основных факторов на предел текучести Рт можно записать в функциональной форме [2]:

Рт = /(кв , кф , I / й),

где ка - концентрация абразива в РС; кф - концентрация фторопласта в РС; I / й - геометрическая характеристика канала.

Для определения предела текучести РС создан капиллярный вискозиметр (рис. 1), состоящий из корпуса 1 с цилиндрами разных диаметров 040 и 010. В большем цилиндре перемещается поршень управления 2, соединенный штоком с рабочим поршнем 3, выталкивающим РС из полости В через отверстие в

образце 4. Время установившегося движения РС Тср зависит от давления смеси при различном содержании абразива в РС (рис. 2). Время Тср определялось по срабатыванию выключателя 5 вискозиметра после подъема штока сигнализатора 6.

Электросхема и пневмосхема управления вискозиметром позволяют после замыкания контактов выключателя 5 обеспечивать сброс управляющего давления из полости А с подачей давления в полость Б и быстро отводить рабочий поршень вниз. Время подачи давления и срабатывания контактов выключателя 5 фиксировали электронным секундомером с точностью до 0,1 с.

Установлен следующий порядок выполнения опытов по определению порогов сдвига: отвод поршневой группы вискозиметра вниз; заправка абразивной смесью камеры В; монтаж образца и выключателя; настройка по щупу зазора между выключателем и втулкой 0,2 мм; включение подачи давления управления в полость А от электропневмоклапана (ЭПК) на пульте управления с одновременным включением секундомера; автоматическое переключение ЭПК (дренаж из полости А и подача управляющего давления воздуха в полость В) и отключение секундомера. Если Тср <0,25 с, то опыт засчитывается.