Совершенствование технологии гидроабразивного резания на Основе направленных вибраций материала (стр. 2 )

FEATURES OF ELECTRO-SPARK DEPOSITION TREATMENT OF WHITE CAST IRON BY ELECTRODE MATERIALS MARK STIM

Article is devoted a problem of research of technological parameters of process of an electric-spark deposition at strengthening processing of machine parts and the working tool made of wear-resistant white pig-iron. The purpose of the given work - definition of the reasons of a negative additional weight of the cathode at ESD white pig-iron with application of electrodes of mark STIM. Definition of the reasons of a negative additional weight of the cathode at an electric-spark deposition white pig-iron will allow to raise physic-mechanical properties of received coverings and to develop recommendations about application of a gravimetric method for cases in which decrease in weight of a strengthened product is observed.

Key words: electric-spark deposition, STIM, white pig-iron, hardening, a gravimetric method, a negative additional weight, decarburization, a zone of thermal influence.

BIBLIOGRAPHY

[1] Gitlevich A. E., Mikhailov V. V., Parkanskiy N. Y. and others. Electroiskrovoe legirovanie metallicheskih poverhnostey // Kishinev: Schtiitsa, 1985, 195 p.

[2] Verhoturov A. D., Podchernyaeva I. A., Priadko K. F., Egorov F. F. Elektrodnye materialy dlya electroiskrovogo legirovaniya // М.: Isd-vo Nauka. 19p.

[3] Pogozhev U. S. Dispersnouprochnennye nanochastitsami elektrodnie materialy i pokrytiya na osnove karbida titana. Dissertasiya na soiskanie uchenoy stepeni k. t.n. // Moscow, 2006 y.

[4] Kovalenko S. V. Issledovanie protsessa formirovaniya poverhnostnogo sloya pri mehanizirovannom electroiskrovom legirovanii staley tugoplavkimi metallami i ih soedineniyami. Dissertasiya na soiskanie uchenoy stepeni k. t.n. // Habarovsk, 2003 y.

[5] Verhoturov A. D., Formirivanie poverhnostnogo sloya metallov pri electroiskrovom legirovanii // Vladivostok: Dalnauka, 1995. – 323 p.

[6] Himuhin S. N. Razrabotka nauchnyh osnov formirovaniya izmenennogo poverhnostnogo sloya na metallah i splavah s zadannimi svoystvami pri nizkovoltnoy elektroiskrovoy obrabotke. Avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchenoy stepeni d. t.n. // Komsomolsk-na-Amure, 2009 y.

Doronin Oleg Nikolaevich. Applicant, Starooskolskiy technological institute (branch of) National University of Science and Technology "MISIS" e-mail: *****@***ru

УДК 621.9.047

С. Н. КОДЕНЦЕВ, Г. А. СУХОЧЕВ, Е. Г. СМОЛЬЯННИКОВА

ТЕХНОЛОГИЯ комбинированной ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ

обработки полостей и каналов сложного профиля

В работе описана технология высокопроизводительного получения профильных полостей и пазов сложного профиля комбинированным эрозионно-термическим методом. Показаны возможности комбинированного воздействия для предлагаемых методов обработки, приведены результаты экспериментальных исследований, оптимальные режимы для реализации кумулятивного эффекта в зоне обработки, отражена практическая реализация предложенной технологии.

Ключевые слова: комбинированная обработка, эрозионная обработка, термически активное покрытие, каналы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сухочев качеством изделий, работающих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях / . – М.: «Машиностроение», 2004. – 287 с.

2. Технологии производительного формирования комбинирован­ными мето­дами поверхностей полостей и каналов под нанесение защитных по­крытий / ­чев, , ­цев, ­син // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2009. – № 11(59). – С. 49–54.

3. Сухочева комбинированной обработки кана­лов малого сече­ния с обеспечением эксплуатационных показателей / Е. Г. Су­хочева, ­цев // Упрочняющие технологии и покры­тия. – 2007. – № 11(35). – С. 25–28.

«Конструкторское Бюро Химавтоматики», г. Воронеж Кандидат технических наук, главный инженер Тел. (4

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж Доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» Тел. (4 E-mail: [e-mail]

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж Кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Технология машиностроения» Тел. (4 E-mail: sm. *****@***com

S.N. KODENCEV, G.A. SUHOCHEV, E.G. SMOLYANNIKOVA

TECHNOLOGY of combined ELECTRIC-EROSIVE machining cavities and channels, complex profile

The work describes the high-profile technology for complex cavities and grooves profile combined erosion-thermal method. Shows the possibility of combined effects of the proposed methods of processing, the results of pilot studies, the optimal modes for the realization of synergies in the processing zone, reflected the practical implementation of the proposed technology.

Keywords: combined processing, handling, thermally active erosion surface channels.

Kodencev Sergey Nikolaevich «Design Bureau Himavtomatiki», Voronezh candidate of technical sciences, Chief Engineer Ph. (4

Suhochev Gennady Alekseevich The Voronezh state technical university, Voronezh Dr. Sci. Tech., the professor of faculty «Technology of mechanical engineering» Ph. (4 E-mail: *****@***ru

Smolyannikova Eugenia Gennadievna The Voronezh state technical university, Voronezh candidate of technical sciences, Senior Lecturer of faculty «Technology of mechanical engineering» Ph. (473) E-mail: sm. *****@***com

УДК 621.9.047.7

, ,

Электрохимическая обработка при изготовлении

локальных теплообменных элементов

В статье рассматривается получение турбулизаторов в каналах охлаждения электрохимическим методом с новым подходом к управлению процессом формообразования их профиля, представлены результаты экспериментальных работ, подтверждающие теоретические заключения.

Ключевые слова: жидкостные ракетные двигатели; охлаждение; турбулизаторы; электрохимическая обработка; гидродинамика течения электролита.

В настоящее время во многих случаях для интенсификации проточного охлаждения в различных теплообменных аппаратах применяют турбулизаторы – локальные выступы на поверхностях теплообмена, разрушающие пограничный ламинарный слой охлаждающей среды, и, тем самым, способствующие ускорению процесса теплообмена. Широкое применение нашли турбулизаторы в изделиях ракетной техники, особенно в конструкциях охлаждаемых узлов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Известно, что форма турбулизаторов, при их одинаковом шаге и высоте, практически не влияет на интенсивность теплообмена, при этом значительно воздействуя на гидродинамическое сопротивление канала. Форма турбулизаторов с минимальным коэффициентом гидродинамического сопротивления на различных участках канала может быть разной, особенно если канал имеет криволинейную ось, переменное сечение, происходит газообразование при поверхностном закипании жидкого охладителя и т. д.

На наш взгляд, возможна разработка технологического процесса получения турбулизаторов в каналах охлаждения (в том числе узлов ЖРД) методом электрохимической обработки (ЭХО), при которой будет происходить имитация гидродинамических и фазовых режимов течения рабочей среды в изделии, что позволит получать турбулизаторы оптимальной для данных режимов формы.

В настоящей работе рассматривается метод электрохимической обработки турбулизаторов прямоугольной формы в канале охлаждения прямоугольного сечения, что соответствует применяемым каналам охлаждения узлов ЖРД.

Анализ, проведенный в работе, показывает, что в процессе ЭХО турбулизаторов по предлагаемой схеме, их профиль будет формироваться в соответствии с распределением давления на их локальных участках. Такое распределение давления на локальных участках турбулизаторов можно определить с помощью моделирования и расчета методом конечных объемов процесса обработки (течения электролита) в компьютерной программе. Моделирование и расчет в такой программе показывает, что в передней зоне (со стороны подачи электролита) над верхней гранью прямоугольного турбулизатора имеется участок низкого давления. В данной зоне, из-за низкой интенсивности удаления продуктов обработки, съем металла за счет анодного растворения должен быть минимальным. На верхних ребрах турбулизатора в соответствии с представленным распределением давлений, должен происходить усиленный съем материала, причем переднее верхнее ребро должно приобретать форму с меньшим радиусом скругления, чем заднее. Таким образом, профиль единичного турбулизатора прямоугольной формы, рассматриваемый в работе, в процессе ЭХО должен приобретать форму, близкую располовиненому по оси профилю капли, имеющей, как известно, наименьший коэффициент гидродинамического сопротивления. Данное заключение подтвердилось в ходе экспериментальных работ, причем в проводимом исследовании геометрические параметры канала с турбулизатором и гидродинамические параметры жидкости были заданы аналогичными соответствующим параметрам при моделировании и расчете в компьютерной программе.

Предлагаемый в работе метод также позволяет проводить анализ влияния турбулизаторов на возможный режим работы изделия при кипении охладителя. При этом необходимо использовать обратную полярность электродов относительно рассмотренного выше случая. В процессе такой обработки, полученный на первом этапе профиль турбулизаторов не изменяется, т. к. металлическая пластина с турбулизаторами является катодом, при этом на ней выделяется основная часть газа, что позволяет имитировать процесс охлаждения при кипении жидкости. Если наблюдения показывают, что при объеме газа, выделяющегося в ходе обработки, равном объему газа, выделяющегося при эксплуатации изделия, происходит образование газовой пленки, то необходимо принять меры для устранения данного явления, т. к. оно может привести к прогару «огневой» стенки при эксплуатации изделия.

Таким образом, в представленной работе рассмотрен механизм процесса формирования профиля турбулизаторов при ЭХО с идентификацией гидродинамических параметров течения рабочих сред, а также идентификацией фазового состава. Описан механизм оценки влияния турбулизаторов и их профиля на процесс охлаждения при закипании охладителя. Представлены экспериментальные исследования процесса идентифицированной ЭХО, доказывающие теоретические заключения.

Полученные в работе результаты позволяют проектировать технологические процессы получения турбулизаторов оптимальной формы электрическими методами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей: Учебник/, , и др.; Под ред. . – 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. школа, 1983.

2. и др. Интенсификация теплообмена в каналах / , , . – 3-е. изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990.

3. Электрофизические и электрохимические методы обработки мате­риа­лов: Учеб. пособие (в 2-х томах.). Т.Ι. Обработка материалов с применением инструмента / Под ред. . – М.: Высш. шк., 1983.

4. Смоленцев электрохимической обработки внутренних поверхностей. М., «Машиностроение», 1978.

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж Аспирант e-mail: [e-mail],

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж Доктор технических наук, профессор

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж Кандидат технических наук, профессор

A. A. Korovin, V. P. Smolentsev, I. T. KOPTEV

Electrochemical machining in the manufacture of local heat transfer elements

The article considers the making of turbulence promoters in the cooling channels of an electrochemical method with a new approach to managing the process of shaping their profile, and the results of experimental work in this direction.

Keywords: liquid-propellant engine; cooling; turbulence promoter; electrochemical machining; hydrodynamics of the flow of electrolyte.

BIBLIOGRAPHY

[1] Fundamentals of the theory and design of liquid rocket engines: Textbook / A. P. Vasilyev, Kudryavtsev V., Kuznetsov V. A. and others, ed. V. M. Kudryavtseva. - 3rd ed., Rev. and add. M.: Higher. School, 1983.

[2] E. K. Kalinin etc. The intensification of heat exchange in channels / E. K. Kalinin, G. A. Dreitzer, S. Yarkho. - Third. ed., revised. and add. - Moscow: Mashinostroenie, 1990.

[3] Electrophysical and electrochemical methods of processing materials: Textbook. Assistance (2 vols.). T.Ι. Materials processing with the use of the tool / Ed. V. P. Smolentsev. - M.: Higher. wk., 1983.-208 p., ill.

[4] Smolentsev V. P. The technology of electrochemical machining of internal surfaces. M., "Engineering", 1978.

Korovin Artem Aleksandrovich Voronezh state technical university, Voroneg Post-graduate student tel. 4-43 E-mail: *****@***ru

Smolentsev Vladislav Pavlovich Voronezh state technical university, Voroneg Doctor of technical sciences, Professor

Koptev Ivan Tihonovich Voronezh state technical university, Voroneg Candidate of technical sciences, Professor

УДК 621.9.047

А. В. МАСЛОВ, А. А. МАСЛОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

В ВОДНО-АЦЕТАМИДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ

Приводятся результаты исследований обрабатываемости титана в водно-ацетамидных растворах солей с целью оценки производительности, точности обработки и качества поверхности

Ключевые слова: титановые сплавы, электролиты, электрохимическая обработка

Перспективным направлением совершенствования метода ЭХО, повышения его конкурентоспособности является использование нетрадиционных (органических и водно-органических) рабочих сред. Их применение расширяет возможности и области применения ЭХО по сравнению с ЭХО в водных растворах электролитов. В результате удается получать поверхности с высокими качественными характеристиками (низкая шероховатость, сглаженный микропрофиль, высокая отражательная способность, отсутствие наводороживания и микрорастравливания поверхностного слоя).

Как показали экспериментальные исследования, при использовании водно-ацетамидных хлорнокислых растворов с ростом плотности тока выход по току увеличивается и проходит через максимум. Максимально достигаемые значения выхода по току получены при весовом соотношении воды к ацетамиду 1/1 и равны 230÷240 %, что соответствует эффективной валентности растворения 1,6÷1,7. При увеличении доли воды в растворе максимум выхода металла по току смещается в область несколько больших плотностей тока, а его значение, как и следовало ожидать, снижается. Аналогичное влияние воды наблюдалось ранее и в других водно-органических системах [1-3].

Зона блеска с увеличением содержания воды в растворе сужается. Кроме сужения зоны блеска наблюдалось и некоторое снижение отражательной способности поверхности (потускнение). При обработке за пределами указанной зоны наблюдалась серая поверхность.

Следует отметить, что возрастающая зависимость выхода по току от плотности тока предопределяет повышение точности копирования при выполнении операций формообразования. Так, скорость растворения в смеси с весовым соотношением воды к ацетамиду 1/1 увеличивается примерно в 1,7 раза с изменением плотности тока от 0,1 до 0,6 А/см2, что равносильно изменению МЭЗ в 6 раз в соответствии с [4]. Для многих систем «Ме-электролит» в соответствии с [5] такая степень локализации недостижима, в том числе и при обработке титановых сплавов. Кроме того, ЭХРО титановых сплавов в таком диапазоне плотностей тока в традиционных водных растворах солей невозможна.

Обработка в водно-ацетамидных средах сопровождается достижением в области близкой к максимуму выхода металла по току высокой отражательной способности (блеск). Причем блестящая поверхность находится под рыхлой легко удаляемой пленкой, прочность контакта которой с металлом растет с увеличением содержания воды в растворе.

Рассматривая влияние концентрации соли на выход по току, установлено, что наиболее заметно оно проявляется в области максимума выхода по току. При этом с ростом концентрации соли выход по току увеличивается, достигая некоторого установившегося значения. Так, при концентрации соли 0,5 М в растворе с весовым соотношением воды к ацетамиду 1/1, выход по току равен 185÷190 %, а в 2 М растворе 225÷230 % и выше. При построении этой зависимости в полулогарифмических координатах, получается прямая линия с небольшим наклоном. Полученный результат, с учетом других косвенных данных, позволяет говорить о том, что ограничения процесса растворения связаны как с подводом реагентов, так и отводом продуктов электролиза.

Установлено, что температура раствора для рассматриваемых смесей не влияет на выход по току. Однако блескообразующая способность электролита сохраняется примерно до температур 50 оС. С последующим ее ростом поверхность сначала тускнеет, а затем становится серой, как при обработке в водных средах.

В режиме поддержания заданного потенциала в 1М перхлоратном растворе с весовым соотношением воды к ацетамиду 1/1 выход по току практически не изменялся При всех потенциалах наблюдались осцилляции тока в пределах 200÷1000 мА, что позволяет говорить о периодическом росте и разрушении поверхностной пленки в процессе электролиза. Поверхность, в отличие от гальваностатической обработки, серая, за исключением блестящей периферии.

Добавление бром - ионов в 1 М хлорнокислый водно-ацетамидный раствор приводит к монотонному снижению выхода по току. Синергический эффект, наблюдаемый ранее в водных хлорид - перхлоратных средах [6], в исследуемом электролите не проявляется. Аналогичные результаты были получены и в формамидных хлорид - перхлоратных средах [3].

Достижение аномально высоких значений выхода по току в исследуемых хлорнокислых электролитах, влияние природы и концентрации соли, а также взаимного соотношения растворителей на скорость процесса растворения позволяет говорить о том, что непосредственное участие в механизме процесса анодного растворения титана принимают как анионы применяемой соли, так и растворитель. Изменение выхода по току в зависимости от условий электролиза (плотность тока, содержание компонентов раствора) объясняется взаимной конкурирующей адсорбцией компонентов раствора в приэлектродном слое.

Обработка титана и его сплавов в водно-ацетамидном хлорнокислом растворе перспективна как с точки зрения достижения высокой производительности и точности (наличие участка возрастающей зависимости выхода по току от плотности тока), так и получения высокого качества поверхностного слоя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. , , Маслов обработка изделий из титановых сплавов. Кишинев: Штиинца, 1988. –198 с.

2. Bannard I. E., Treble I. R., Brook P. A. The electrochemikal machining of titanium in non aqueous electrolytes / ISEM-5, Proceedings, Wolfsberg, Switzerland. 1977.-P.39-42.

3. , , Саушкин растворения титана в многокомпонентных органических электролитах // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технология, 1992.-T.35, №6.-С.67-73.

4. Давыдов основных аспекта повышения точности ЭХРО при переходе к импульсным режимам / Электрохимия, 1983.-Т.19, №7.-С.867-874.

5. Маслов оценки локализующих свойств растворов электролитов / Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2010.-№, - с.28-32.

6. , , Саушкин анодного поведения титановых сплавов при ЭХРО. II. Двухкомпонентные водные растворы солей / Электронная обработка материалов, 1983, №6, с.18-22.

Александр Владимирович Маслов Кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет» Тел: 8 910  E-mail: *****@***ru

Александр Александрович Маслов Студент Липецкого государственного технического университета»

A. V. MASLOV, A. A. MASLOV

TECHNOLOGICAL CAPABILITIES OF THE ELECTROCHEMICAL

MACHINING OF TITANIUM ALLOYS

IN AQUEOUS-ACETAMID ELECTROLYTES

The results of the research of titanium machinability in aqueous-acetamid solutions of salts wit the aim of performance assessment, precision and surface quality are given.

Key words: electrochemical machining (ЕCM).

BIBLIOGRAPHY

[1] Sauškin B. P., Petrov Ju. N., Nistryan A. Z., Maslov A. V. Electrochemical machining of Titanium alloys. Chisinau: Štiinca, 1988. Р.198 .