CC BY
29
УДК: 629.76
РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕМЕНТОВ ЖРД В ОТЕЧСТВЕННОМ РАКЕТОСТРОЕНИИ
Б. С. Петлеванный, А. Н. Гапонов Научный руководитель - М. В.Кубриков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: aleksey.gaponov97@mail.ru
Электроэрозионная обработка элементов ЖРД является важным процессом производства, так как на ее основе осуществляют обработку ответственных элементов деталей ракетного двигателя. Именно поэтому вопрос усовршенствования технологии обработки актуален.
Ключевые слова: электроэрозионная обработка, ЖРД, прошивка.
DEVELOPMENT OF ELECTROEROZIONAL PROCESSING OF ELEMENTS OF LRE-DEMONSTRATES IN FIRMWARE MISSILE BUILDING
B. S. Petlevanny, A. N. Gaponov Scientific Supervisor - M. V. Kubrikov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: aleksey.gaponov97@mail.ru
Electroerosive processing of liquid rocket engine elements is an important production process, since on its basis the critical elements of rocket engine parts are processed. That is why the issue of improving the technology of processing is acute.
Keywords: Electroerosive processing, liquid rocket engine, firmware.
При изготовлении деталей ЖРД электроэрозионная обработка (ЭЭО) нашла наиболее широкое применение. На ее основе осуществляют обработку ответственных элементов деталей ЖРД: прошивку отверстий малого диаметра в форсунках и лопатках турбины; формообразование лопаток турбины и крыльчатки насосов цельнокорпусной конструкции; выполнение фигурных прорезей, щелей, а также соединительных каналов в деталях агрегатов автоматики [1]. В соответствии с ГОСТ 25331-82 суть ЭЭО заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии. Электроэрозионная обработка позволяет получить сложную форму на деталях из труднообрабатываемых материалов (твердых сплавов, жаропрочных и закаленных сталей и сплавов) [2]. Размерная ЭЭО основана на удалении материала заготовки электрическими импульсными разрядами, возникающими при пробое диэлектрических или слабопроводящих сред. Выброшенный электродинамическими и газодинамическими силами из зон воздействия электрического разряда расплавленный и испаренный материал кристаллизуется в рабочей жидкости, образуя дисперсные частицы (шлам). Каждый электрический разряд удаляет с поверхности детали определенный объем материала.
В свою очередь использование ЭЭО имеет свои недостатки. Недостатками ЭЭО являются: низкая производительность, появление дефектного слоя глубиной 10-30 мкм и изнашивание электрода-инструмента в процессе обработки. Дефектный слой образуется в результате высокотемпературного воздействия и представляет материал с изменённой структурой, наличием трещин и остаточных напряжений [3].
Секция «Двигателии энергетические установки летательньш и космических аппаратов»
В настоящее время создаются современные методы решения недостатков ЭЭО. Одним из примеров является запатентованное в 2014 году изобретение сотрудников Волгоградского государственного технического университета. Принятая технологическая схема (см. рисунок) относится к электроэрозионной, прошивке глубоких отверстий в металлических заготовках. Механизм включает в себя подключенные к источнику тока электрод-инструмент и съемную втулку из эрозионностойкого материала, которая находится внутри электрода-инструмента. Существует возможность продольного перемещения, причем на торце втулки со стороны прошивки выполнены точечные диэлектрические упоры, высота которых не более межэлектродного зазора. На наружной поверхности втулка имеет слой изоляции, а на внутренней - размещенные ярусами разрядники для направления течения рабочей среды с продуктами обработки из межэлектродного зазора. Способ включает обработку заготовки упомянутым электродом-инструментом с втулкой, на которую подают импульсы тока, обеспечивающие черновую отделку, причем на электрод-инструмент подают импульсы тока, снабжающие получение бездефектной поверхности по всей глубине отверстий, а на помещенные внутри втулки разрядники параллельно подают импульсы тока для поддержания течения рабочей среды с продуктами обработки из межэлектродного зазора, при том втулку в электроде-инструменте передвигают автономно от его подачи с поддержанием торцевого межэлектродного зазора. Изобретение позволяет интенсифицировать прошивку глубоких отверстий за счет ускорения движения рабочей среды с продуктами обработки через пространство между электродом-инструментом и обработанным местом отверстия в направлении выноса продуктов обработки.
Технологическая схема: 1 - электрод-инструмент; 2 - втулка; 3 - тонкий слой изоляции; 4 - обрабатываемая поверхность; 5 - заготовка; 6 - точечные диэлектрические упоры; 7 - межэлектродный зазор; 8, 9,10 - разрядники; 11 - шаг разрядников; 12 - рабочая среда; 13 - направление выноса продуктов обработки из зазора; 14 - источник питания; 15,16 - электрические цепи; 17 - преобразователь тока; 18 - регулятор
В России использование ЭЭО в ракетостроении представлено узко. В настоящее время проводится только обработка форсунок ЖРД. Имея преимущество над электрохимической и электромеханической обработкой, исследование ЭЭО является актуальной задачей.
Данная технология позволяет ускорить процесс электроэрозионной обработки глубоких отверстий в металлических материалах, что в свою очередь актуально в современной космонавтике, а в частности в обработке элементов ЖРД.
Библиографические ссылки
1. Воробей В. В., Логинов В. Е. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник. М. : Изд-во МАИ, 2001. 496 с.
2. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 т. / Под ред. В. П. Смоленцева. М. : Высш. шк., 1983. 247 с
3. Мозгов С. А., Панов Д. В., Саушкин Б. П. Улучшение качества поверхностей лопаток моноколес турбонасосных агрегатов ЖРД. М. : Техномаш, 2013.
© Петлеванный Б. С., Гапонов А. Н., 2017
