Наиболее тугоплавкий, жаропрочный и жаростойкий металл

Высокие:

­ хрупкость,

­ истирающая способность,

­ прочность,

­ плотность.

Низкие:

­ пластичность.

	Высокие:пластичность. Низкие:прочность.

Лекция 3 Тема 4. ГЛУБИННОЕ ШЛИФОВАНИЕ

Технология глубинного шлифования позволяет выполнить черновую обработку (фрезерование) и чистовую обработку (шлифование) с высокой производительностью

Рис. 4.1. Схема глубинного шлифования

Табл. 4-1. Параметры традиционного и глубинного шлифования

№ п/п	Тип шлифования	Глубина резания, мм	Подача, мм/мин	Расход СОЖ, л/мин
	Традиционное	0,02…0,05	50…250	5…10
	Глубинное	1…10	1…15	100…300

Производительность глубинного шлифова­ния в 100 и более раз выше в сравнении с традиционным шлифованием.

Глубинным шлифо­ванием обрабатывается широкая номенклатура материалов, включая кон­струкционные и инструментальные стали, сплавы на никелевой основе, титановые сплавы и керамики.

При глубинном шлифовании в сравнении с заменяемым им фрезерованием сложных фасонных поверхно­стей:

- отсутствуют заусенцы,

- достигается снижение себестоимости детали за счет меньшей стоимости режущего инструмента (фасонные фрезы и протяжки очень дороги),

- сокращается технологический маршрут обработки (одна операция глубинного шлифования взамен фрезерования, удаления за­усенцев после фрезерования и последующего традиционного шлифования),

- точность и стабильность процесса выше,

- формируются остаточные напряжения сжатия, что позволяет отказаться от операций поверхностного пластического деформирования, часто выпол­няемых после шлифования.

При глубинном шли­фовании происходит сильное тепловыделение, что приводит к необходимости эффективного охлаждения путем подачи СОЖ под давлением порядка 0,6... 1,3 МПа.

Соотношение скорости шлифовального круга и заготовки - 60... 200.

Специфические условия процесса глубинного шлифования требуют использования специального инструмента.

Наилучшими кругами для глубин­ного шлифования являются мягкие круги с высокой пористостью и от­крытой структурой.

Например, для глубинного шлифования лопаток турбин газотурбинных двигателей применяются круги диаметром 500 мм, зернистостью от 10 до 40, твердостью ВМ, объем пор - до 50 % объема круга. Обычные абразивные круги для традиционного шлифования имеют пористость, не превышающую 25... 30 %.

Пористая структура круга обеспечивая подвод СОЖ в зону обработки, улуч­шает условия охлаждения, уменьшает силы резания и спо­собствует удалению из наружных открытых пор стружки.

ТЕМА 5. СВЕРЛЕНИЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ

Глубокими называют отверстия, длина которых в 10 и более раз пре­вышает диаметр.

Сверление глубоких отверстий представляет значительные трудности из-за:

- увода оси отверстия,

- сложности охлаждения сверла,

- сложности вы­вода стружки.

Сверление глубоких отверстий можно производить:

- вращением сверла и его подачей;

- вращением детали и подачей сверла;

-вращением детали и сверла в противоположных направлениях.

Основным недостатком первого метода является увод сверла, который может быть вызван несимметричной заточкой режущих кромок, неодно­родностью обрабатываемого материала и другими причинами. Для уда­ления стружки, во избежание поломки сверла, приходится периодически выводить инструмент из отверстия, что снижает производительность.

Уменьшить увод сверла можно, используя горизонтально-сверлильные станки, на которых деталь вращается, а подача осуществляется сверлом.

Наиболее производительным является метод сверления глубоких от­верстий при одновременном вращении инструмента и детали в противо­положных направлениях.

Рис. 5.1. Сверла для глубокого сверления: а - пушечное; 6 - ружейное; 1- режущая пластина; 2 - направляющая пластина; 3 - отверстие для подачи СОЖ  

Для сверления глубоких отверстий используются сверла специальной конструкции: пушечные, ружейные и эжекторные (для отверстий диаметром 20-65 мм).

Выбор того или иного сверла зависит от диаметра и глубины обрабаты­ваемого отверстия.

Сверление ружейными сверлами производится с подво­дом через отверстие в сверле охлаждающей жидкости и наружным отводом стружки. Охлаждаю­щая жидкость подается под большим давлением, что обеспечивает высо­кую эффективность охлаждения и отвод стружки вдоль V-образной ка­навки. При сверлении используют кондукторную втулку, ко­торая направляет сверло в начальной стадии обработки. Втулки изготавливаются из твердых сплавов или карбида вольфрама.

Для более эффективного дробления стружки используется технология вибросверления, которая заключается в наложении на инструмент или деталь дополнительных осевых колебаний низкой частоты, обеспечи­вающих гарантированное дробление стружки и ее отвод из зоны обра­ботки потоками СОЖ.

Реализация технологии вибрационной обработки отверстий возможна на специализированном или модернизированном для вибросверления универсальном оборудовании с системой подачи СОЖ под давлением.

Наиболее эффективно применять вибрационную обработку для свер­ления глубоких отверстий в труднообрабатываемых материалах: вязких, жаропрочных, коррозийно-стойких, теплостойких сталях и сплавах (в том числе на никелевой и титановой основах).

Вибрационную обработку применяют для сверления отверстий диаметром от 2 до 100 мм и более, глубиной до 100 диаметров. Отверстия могут быть различной формы: сквозные и глухие, гладкие и ступенчатые.

Основная область применения технологии вибрационной обработки отверстий деталей ГТД и агрегатов - отверстия в форсунках, золотниках, втулках, патрубках, дисках турбин, валах и других деталях.

ТЕМА 6. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА

Отверстия малого диаметра используются во многих деталях ГТД и их агрегатов:

- лопатках газовых турбин,

- кольцевых деталях турбины и камеры сгорания,

- в форсунках и фильтрах,

- экранах,

- деталях гидро- и пневмоагрегатов (золотники, плунжеры, гильзы и т.д.);

- для контровки деталей крепежа и арматуры.

Способы обработки отверстий малого диаметра:

- резанием (сверление сверлами малого диаметра),

- лазерным лучом,

- электронным лучом,

-электроэрозионной обработкой (ЭЭО),

-электрохимической обработкой (ЭХО),

- ультразвуковой обработкой,

- струйно-абразивной обработкой и др.

1. Сверление на металлорежущих станках требует сверл малого диа­метра. Изготовление и заточка таких сверл затруднительны. Кроме того, требуется специальное оборудование, обеспечивающее малые подачи. При глубоком сверлении возникают проблемы с выводом стружки из обрабатываемого отверстия и подводом СОЖ. Неизбежны заклинивания.

2. Электронно-лучевым способом получают отверстия в не металлических (керамика и др.) и металлических материалах (сталях, никелевых и титановых сплавах и др.). Диаметр про­шиваемых отверстий зависит от толщины обрабатываемого материала.

Основные преимущества электронно-лучевой прошивки отверстий:

- высокая скорость обработки;

- отсутствие окисления ввиду того, что процесс происходит в вакууме;

- малая зона термического влияния и отсутствие микротрещин;

- малая конусность отверстий;

- широкая номенклатура обрабатываемых материалов.

Табл. 6-1.Технологические возможности электронно-лучевого прошивания отверстий

Толщина материала	0,05...5 мм
Диаметр отверстия	0,75... 1,0 мм, угол наклона 20... 90 °
Точность обработки	±0,025 м, погрешность расположения ±0,01 мм
Время обработки одного отверстия	0,1... 5,0 мс
Форма отверстия	коническое, цилиндрическое, колоколообразное
Скорость прошивки	1...2000отв/с
Достигаемое отношение глубины к диаметру	25:1
Обрабатываемые материалы	металлы и сплавы, неметаллы, включая керамику, кварц, сапфир и др.

3. Лазерная прошивка применяется для по­лучения отверстий диаметром от десятков микрометров до нескольких миллиметров, значительной глубины (до 50 диаметров), с высокой про­изводительностью и точностью, в любых металлах, сплавах и керамиках.

Лазерное «сверление» отверстий основано на расплавлении, испаре­нии и выбросе металла при воздействии сфокусированного лазерного луча с большой плотностью потока энергии. Диаметры отверстий, полученных лазером, в нижней части больше, чем в верхней, но круглые и хорошего качества независимо от мощности используемого лазера.

4. Электрохимическая прошивка.

При электрохимической прошивке электрод-иструмент (ЭИ) выполняется в виде металлической трубки (обычно из Nb, Ti, нержавеющей стали) с изо­лированной боковой поверхностью. Диаметр отверстий от 0,7 мм.

Для эффективного удаления про­дуктов электрохимических реакций из межэлектродного промежутка исполь­зуется прокачка электролита через тело электрода. Обработка ведется при плотности тока 60... 140 А/см2, относи­тельно больших значениях межэлектродного зазора (0,1... 0,3) и давле­нии электролита на входе 0,5... 10 МПа.

Достоинством электрохимической прошивки является:

- отсутствие ме­ханических и термических воздействий,

- хорошее качество поверхности,

- отсутствие износа ЭИ,

- отсутствие заусенцев и острых кромок после обработки.

К недостаткам относится:

- наводораживание поверхностного слоя от­верстия,

- низкая скорость обработки (0,5... 4,0 мм/мин),

- нестабильность протекания процесса вследствие неблагоприятных условий эвакуации продуктов электрохимической реакции,

- необходимость применения качественных кислостойких покрытий, обладающих хорошей адгезией к поверхности электрода инструмента, что является наиболее существенным техниче­ским ограничением при получении отверстий диаметром менее 1,0 мм.

5. Ультразвуковое «сверление» отверстий эффективно при обработке от­верстий диаметром от 0,2 мм, а также отверстий сложной формы в хрупких материалах (стекло, керамика и др.) и имеет сравни­тельно малую производительность.

Принцип процесса заключается в «выкалывании» частиц обрабаты­ваемого материала абразивными зернами, которые испытывают ударное воздействие вибрирующего с ультразвуковой частотой инструмента. Особенностью технологической схемы ультразвуковой обработки на прошивочных операциях является необходимость принудительного под­вода абразивной суспензии в зону обработки. Для исключения сколов на выходе инструмента из заготовки ее целесообразно приклеивать к стек­лянным прокладкам. Ультразвуковой обработкой можно получать отвер­стия.

6. Электроэрозионная прошивка применяется для получения отверстий диаметром от 0,2 мм в металлических заготовках и является одним из наибо­лее эффективных способов получения отверстий малого диаметра.

Инструментом является калиб­рованная проволока. Проволока подается в зону обработки через кон­дукторную втулку, изготавливаемую из износостойкого диэлектрическо­го материала. Электроду придается вращательное движение, которое уст­раняет овальность получаемого отверстия, вызванную искажением про­филя проволоки.

Недостатки метода:

- на точности отверстий сказыва­ются все дефекты проволоки (форма сечения, неравномерность диаметра по длине),

- при выполнении отверстий ма­лого диаметра и большой длины (L/d = 10... 15) жесткость проволоки уменьшается, что искажает профиль отверстия,

- необходимость вывода из обрабатываемого отверстия продуктов эрозии, образующихся при обработке, поскольку они снижают производительность и вызывают эро­зию поверхности отверстия, увеличивая его размер и конусность.

Производительность электроэрозионного сверления может быть уве­личена за счет орбитального движения электрода инструмента относи­тельно оси обрабатываемого отверстия, что способствует также сниже­нию конусности и дает возможность регулировать размер отверстия из­менением радиуса орбитального движения.

Для электроэрозионного прошивания от­верстий малого диаметра часто применяют специализированные станки, которые называют супердрелями.

Супердрели способны производительно прошивать отверстия с отношением глубины к диаметру до 200: 1.

В качестве рабочих жидкостей используются дистиллированная вода и специальные составы на водной основе. Рабочая жидкость под дав­лением подается через отверстия в ЭИ и удаляет из отверстия частички шлама и образующиеся газы.

Благодаря оборудованию класса «Супердрель» появи­лась возможность выполнять в охлаждаемых лопатках турбины отверстия диамет­ром 0,2... 0,3 мм на глубину до 10 мм. Изготовление та­ких отверстий традицион­ными методами сопряжено с большими трудностями, а иногда вообще невозможно.

ТЕМА 7. ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ РАЗМЕРНАЯ ОБРАБОТКА (ЭЭО)

Метод ЭЭО предложен в 1943 г. советскими инженерами Б.Р. и Н.И.Лазаренко. Хотя еще в 18 веке было описано явление эрозии металлов под действием электричекого тока

Дата добавления: 2014-01-07