Материал: Технология машиностроения. Техническая подготовка производства энергетических установок и двигателей. Сухочев Г.А., Коденцев С.Н

Механические характеристики материалов

Разница между максимальной и минимальной разрушающими скоростями при комнатной температуре составляет всего 8%, для криогенных температур (60 К) значение разрушающей скорости вращения на 20 25% выше разрушающей скорости вращения при комнатной температуре. Диск, лопатки и бандаж колеса турбины выполняются из гранул за одно целое. Качество турбины контролируется ультразвуковым методом. В турбине, как и в других высоконагруженных деталях, механические характеристики материала контролируются испытаниями на растяжение стандартных образцов. При испытаниях в воздушной среде нормальной температуры получена скорость, соответствующая разрушению, до 725 м/с. При дли-

111

тельных испытаниях двигателей на повышенных режимах наблюдались дефекты на лопатках рабочего колеса второй ступени турбины, причиной которых явилось сочетание действующих высоких напряжений от центробежных сил бандажа и высокотемпературного водорода. К тому же, метод ГИП не позволяет получать заготовки с узкими глубокими полостями и каналами. В связи с этим широкое применение нашла технология изготовления рабочего колеса турбины из заготовки, получаемой методом газостатического прессования с последующей электрофизической обработкой узких межлопаточных каналов (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Детали, из заготовок, получаемых методами ГИП с последующей ЭФО каналов

Одним из эффективных способов устранения внутренних литейных дефектов усадочного и газового характера является

112

высокотемпературная газостатическая обработка (ВГО). Такой обработке подвергаются отливки из нержавеющих сталей, никелевых и алюминиевых сплавов после устранения внешних дефектов. После ВГО производится дополнительный контроль литейных дефектов в заготовках. С помощью ВГО устраняется до 50% дефектов типа рыхлот в отливках из нержавеющих сталей и до 80% в отливках из никелевых сплавов. При этом наблюдается повышение плотности материала до 0,5%. В отливках из алюминиевых сплавов количество внутренних дефектов после ВГО уменьшается более чем на 50%. Как правило, ВГО назначается для ответственных деталей, к которым предъявляются повышенные требования по герметичности. В силу отмеченных достоинств высокотемпературная газостатическая обработка является неотъемлемой частью процесса производства высококачественных отливок (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Заготовки, получаемые методами литья по выплавляемым моделям

113

Применяя принципы групповой обработки, можно создавать комплексную технологию их получения, включающую операции и переходы индивидуальных технологических процессов. В рассматриваемых типовых деталях обрабатываются закрытые полости, в которые ограничен, или исключен доступ режущего инструмента. В этом случае приоритет отдается нетрадиционным комбинированным методам поверхностной обработки, сочетающим в одном процессе несколько видов воздействий различного рода (электрические, механические, лучевые, плазменные и т.д.). Вследствие низкой производительности таких технологий актуальным является получение заготовок с минимальными технологическими припусками или вовсе без них (например, с помощью аддитивных технологий).

7.3. Аддитивные технологии в литейном производстве

Технология подразумевает использование в качестве модельного материала специального фотополимера – светочувствительной смолы. Основой в данном процессе является ультрафиолетовый лазер, который последовательно переводит поперечные сечения модели на поверхность емкости со светочувствительной смолой.

Фотополимер затвердевает только в том месте, где прошел лазерный луч. Затем новый слой смолы наносится на затвердевший слой, и новый контур намечается лазером. Процесс повторяется до завершения построения модели. Стереолитография – наиболее популярная RP-технология для получения высокоточных моделей. Она охватывает практически все отрасли материального производства от медицины до тяжелого машиностроения.

SLA-технология позволяет быстро и точно построить модель изделия практически любых размеров. Качество поверхностей зависит от шага построения. Современные машины обеспечивают шаг построения 0,025 – 0,15 мм. Под

114

литьём полиуретановых с мол, пластмасс и воска в силиконовые формы при изготовлении изделий малыми сериями понимают метод получения пластмассовых деталей или выплавляемых восковых моделей с помощью силиконовых форм. Этот метод также предполагает «участие» стереолитографии или послойного синтеза в любом другом виде. Суть данного метода состоит в том, что стереолитографическая модель используется в качестве мастермодели для изготовления литейной оснастки – формы из силикона, с помощью которой в дальнейшем идет тиражирование пластмассовых деталей или «восковок».

Мастер-модель детали, заливают жидким силиконом. Силиконовая смесь приготавливается непосредственно перед получением формы в специальном смесителе и затем подается в опоку, обычно прямоугольной формы, в которой находится мастер-модель. Предварительно, с помощью специальных техно-логических приемов на мастер-модели формируется будущий разъем формы. В камере, где находится опока,

создается вакуум, что обеспечивает удаление пузырьков воздуха из силикона. После полимеризации силикона форму разрезают и извлекают мастер-модель. Полученную форму используют для тиражирования «восковок» или для получения отливок пластмассовых деталей из специальных двухкомпонентных полиуретановых смол. Стойкость формы зависит от сложности модели и составляет в среднем 30-50, а иногда до 100 циклов заливки (рис. 7.4).

Принципиально технологии литья по восковым и по полистирольный моделям не отличаются. Используются те же формовочные материалы, то же литейное и вспомогательное оборудование. Разве что восковая модель - «выплавляемая», а полистирольная модель - «выжигаемая». Отличия лишь в нюансах формования и термообработки опок. Однако эти нюансы имеют значение.

115