Развитие электроэрозионной обработки элементов в отечественном ракетостроении Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Проектирование, производство и испытания двигателей летательных аппаратов

УДК 629.76

РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕМЕНТОВ В ОТЕЧЕСТВЕННОМ РАКЕТОСТРОЕНИИ

Б. С. Петлеванный, А. Н. Талонов

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

E-mail: [email protected]

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 акутален.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, ЖРД, прошивка.

DEVELOPING ELECTROEROZION PROCESSING OF ELEMENTS IN ROCKETRY

B. S. Petlevanny, A. N. Gaponov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

Electroerosion processing of liquid rocket engine elements is an important production process, since the critical elements of rocket engine parts are processed based on the process, therefore, the issue of improving the processing technology is significant.

Keywords: electroerosion 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 [4]. 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 [1].

Электроэрозионная обработка позволяет получить сложную форму на деталях из труднообрабатываемых материалов (твердых сплавов, жаропрочных и закаленных сталей и сплавов). 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 [3].

В свою очередь использование ЭЭО имеет свои недостатки. Недостатками ЭЭО являются: низкая производительность, появление дефектного слоя глу-

биной 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 [2].

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.

Продолжая тему развития ЭЭО в современном ракетостроении мы решили создать экспериментальную установку, которая будет практичней, функциональней, а также, что очень важно, в разы дешевле своих аналогов.

Простая установка для ЭЭО (см. рисунок) позволяет легко и быстро обрабатывать небольшие детали из электропроводящих материалов любой твердости. С ее помощью можно получать сквозные отверстия любой формы, извлекать сломавшийся резьбовой инструмент, прорезать тонкие щели, гравировать, затачивать инструмент и мн. др.

Сущность процесса обработки заключается в разрушении материала заготовки под действием импульсного электрического разряда. Благодаря малой площади рабочей поверхности инструмента в месте разряда выделяется большое количество тепла, которое расплавляет вещество обрабатываемой детали.

Решетневскуе чтения. 2017

Процесс обработки наиболее эффективно идет в жидкости, омывающей место контакта вибрирующего инструмента и детали и уносящей с собой продукты эрозии. Инструментом служат стержни (электроды), повторяющие форму предполагаемого отверстия.

Малогабаритная установка для ЭЭО: 1 - обрабатываемая деталь; 2 - инструмент;

3 - электромагнитный вибратор; 4 - зажимное устройство;

5 - ванночка

Работает установка следующим образом. Разрядный конденсатор соединен своим плюсовым выводом с обрабатываемой деталью 1. Минус его подключен к инструменту 2. Электромагнитный вибратор 3 сообщает инструменту непрерывные колебания. Этим обеспечивается постоянное искрение в месте контакта и предотвращается возможность сварки инструмента с деталью. Обрабатываемая деталь 1 закреплена в зажимном устройстве 4, которое имеет надежный электрический контакт с ванночкой

Далее мы планируем подключения данной установки к ЧПУ, что позволит ускорить и сделать обработку точнее

Данная технология позволит ускорить, упростить, а также сделать более экономным 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. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 т. / под ред. В. П. Смоленце-ва. М. : Высш. шк., 1983. 247 с.

2. Мозгов С. А., Панов Д. В., Саушкин Б. П. Улучшение качества поверхностей лопаток моноколес турбонасосных агрегатов ЖРД // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королева. 2013. № 4.

3. Моисеев В. А., Тарасов В. А. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.

4. Воробей В. В., Логинов В. Е. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник. М. : Изд-во МАИ, 2001. 496 с.

References

1. Electrophysical and electrochemical methods of material processing. In 2 tons / Ed. V. P. Smolentseva. M. : Higher School, 1983. 247 p.

2. Mozgov С. А., Panov D. V., Saushkin B. P. Improving the quality of the surfaces of the blades of monocoils of turbo-pump units of liquid rocket engines // Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmi-cheskogo universiteta im. S. P. Koroleva. 2013. № 4.

3. Moiseev V. A., Tarasov V. A. Technology of production of liquid rocket engines : Textbook. M. : MSTU N. E. Bauman, 2008. 381 p.

4. Vorobey В. В., Loginov V. E. Technology of production of liquid rocket engines : Textbook. M. : MAI 2001 496 p.

© Петлеванный Б. С., Гапонов А. Н., 2017