Формообразование глубоких отверстий малого диаметра при электроэрозионно-электрохимической прошивке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Василевская Светлана Игоревна

• Василевская Светлана Игоревна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Василевская Светлана Игоревна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОТВЕРСТИЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ объекта исследования

1.2. Методы формообразования малоразмерных отверстий

1.2.1. Механические методы

1.2.2. Электрофизикохимические методы

1.2.2.1. Электроэрозионная обработка

1.2.2.2. Электрохимическая размерная обработка

1.2.2.3. Электроэрозионно - электрохимическая обработка

1.3. Выводы

1.4. Цель и задачи исследования

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКЕ. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Физическая модель комбинированной обработки

2.2. Структурная схема процессов, реализуемых при электроэрозионно -электрохимической прошивке отверстий

2.3. Материалы и методика подготовки образцов для экспериментальных исследований

2.4. Выбор электролитов для исследований

2.5. Методики оценки электрохимического поведения обрабатываемого материала

2.5.1. Потенциодинамический метод

2.5.2. Потенциостатический метод

2.6. Технологические схемы и конструкции катодов - инструментов для комбинированной прошивки отверстий

2.7. Экспериментальная установка для комбинированной прошивки

отверстий малого диаметра

2.8. Оптическая микроскопия

2.9. Исследование микрогеометрии поверхности

2.10. Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АНОДНОГО ПОВЕДЕНИЯ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

3.1. Потенциодинамические исследования анодного поведения меди

М1

3.2. Потенциодинамические исследования анодного поведения нержавеющей стали 12Х18Н10Т

3.3. Потенциостатические исследования анодного поведения меди

М1

3.4. Влияние гидродинамики потока электролита на процессы

электрохимического воздействия

3.3. Роль локализации при формообразовании поверхностей

3.6. Ограничение в обработке, связанное с образованием труднорастворимых соединений

3.7. Выводы

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОШИВКИ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА

4.1. Выявление области режимных параметров ЭХРО материалов

4.2. Роль гидродинамических потерь при формообразовании глубоких отверстий

4.3. Установление границ области режимных параметров ЭХРО и расчет предельно достижимых глубин при прошивке отверстий малого диаметра

4.4. Ограничения в ЭХРО при использовании катодов - инструментов

малой жесткости

3

4.5. Методика назначения режимных параметров электрохимической составляющей при прошивке отверстий малого диаметра

4.6. Выводы

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОШИВКОЙ

5.1. Предпосылки совмещения электроэрозионного и электрохимического процессов для прошивки глубоких отверстий малого диаметра

5.2. Расчет технологических параметров электроэрозионной составляющей в комбинированной обработке

5.3. Методика назначения режимных параметров комбинированной прошивки отверстий малого диаметра

5.4. Особенности формообразования отверстия неизолированным катодом - инструментом при комбинированной обработке

5.5. Обеспечение точности и качества формообразования глубоких отверстий малого диаметра комбинированной прошивкой

5.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

В современном приборо - и машиностроении актуальным является решение задач по созданию средств технического и технологического оснащения для изготовления деталей, геометрические размеры обрабатываемых поверхностей которых составляют доли миллиметра. Подобные объекты получили название «микроизделий», а процесс их изготовления - «микрообработки» [1-4, 103, 105, 111, 118, 119, 131]. К этому классу объектов следует отнести детали с отверстиями малого диаметра, обработка которых становится особенно проблематичной, когда длина отверстия существенно превосходит его диаметр.

Так, формообразование глубоких отверстий малого диаметра в деталях, работающих в условиях высоких температур и являющихся каналами для охлаждения, смазки, подачи и распыления топлива и т.д., представляет определенные сложности [100, 107, 109, 129, 148]. Это связано с тем, что подобные детали зачастую выполняются из высокопрочных материалов, обработка которых традиционным резанием затруднена, а порой и невозможна. При этом соотношение глубины отверстия и его диаметра накладывает существенные ограничения на инструмент с позиции его жесткости. Решение задач по формообразованию поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов возможно при использовании электрофизических технологий и, в первую очередь, электроэрозионных и электрохимических [5-15, 113, 116, 120, 132-134, 139, 145]. В последние время развиваются комбинированные методы с использованием электрохимических и электроэрозионных процессов. Формообразование глубоких отверстий малого диаметра (менее 1 мм) с использованием комбинированной обработки осложнено, с одной стороны, малой жесткостью катода -инструмента, с другой стороны, возникновением гидродинамических ограничений при движении потока электролита по межэлектродному зазору (МЭЗ) в условиях высокой локализации процесса. В тоже время высокие требования по точности к формируемому отверстию накладывают дополнительные условия по

электроизоляции боковой поверхности катода - инструмента. Наличие изоляционного покрытия определенной толщины создает дополнительные ограничения в гидродинамике потока электролита при движении по боковому зазору. Кроме того, малые диаметральные размеры катода - инструмента при значительной длине определяют недостаточную его жесткость, что также является проблемой в обработке отверстий малого диаметра. Реализация технологических возможностей комбинированной обработки требует теоретической и экспериментальной оценки отмеченных ограничений для установления области режимных параметров прошивки отверстий малого диаметра.

Степень разработанности темы исследования

В настоящее время в различных отраслях машиностроительного производства, а также в авто, - авиастроении, космической, атомной, медицинской отраслях эффективно используются электрофизические методы формообразования поверхностей, в частности, электрохимическая размерная обработка (ЭХ-РО), электроэрозионная обработка (ЭЭО) и комбинированная обработка. Значительный вклад в развитие ЭХРО внесли ученые Ф.В. Седыкин, В.В. Любимов, В.М. Волгин, А.Д. Давыдов, И.И. Мороз, Ю.П. Черепанов, K.P. Rajurkar и др. Успехи в области ЭЭО достигнуты благодаря трудам Б.Р. Лазаренко, А.Ф. Бойко, С.В. Николенко, М.Ю. Сарилова, С.Н. Химухина, T. Masuzawa, M.D. Nguyen и др. В создании, развитии и совершенствовании комбинированных технологий значимы достижения В.П. Смоленцева, Е.В. Смоленцева, Б.П. Са-ушкина и др.

Эффективность использования электрофизикохимических методов для формообразования отверстий подтверждается наличием широкого спектра специализированных прошивочных станков. Дальнейшее их развитие связано с реализацией технологий на объектах малых размеров.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формообразование глубоких отверстий малого диаметра при электроэрозионно-электрохимической прошивке»

Цель работы

Целью настоящей работы является установление области рациональных режимных параметров электроэрозионно - электрохимического формообразо-

вания глубоких отверстий малого диаметра с учетом гидродинамических процессов в межэлектродном зазоре.

Задачи исследования

1. Обоснование выбора комбинируемых процессов для формообразования глубоких отверстий малого диаметра в токопроводящих материалах.

2. Установление закономерностей формообразования отверстий и выявление ограничений в обработке на основе системного анализа комбинированного процесса.

3. Выявление ограничений в скорости обработки и поиск путей их устранения.

4. Теоретическое исследование гидродинамических процессов в МЭЗ при прошивке глубоких отверстий малого диаметра для установления границ области режимных параметров.

5. Разработка методики назначения режимных параметров электроэрозионно - электрохимической прошивки отверстий.

6. Экспериментальное подтверждение результатов теоретического исследования и промышленное апробирование.

Научная новизна

1. Установлено, что при прошивке отверстий диаметром менее 1 мм область режимных параметров ограничена линией допустимых подач относительного перемещения электродов, при которых обеспечивается полное удаление продуктов обработки из МЭЗ за счет гидродинамики потока электролита, но при этом исключается развитие его кавитации. Ограничение величины МЭЗ значением 0,1 мм при формообразовании отверстий малого диаметра исключает возможность использования электролитов с максимальной электропроводностью и выходом обрабатываемого материала по току при максимальном значении технологического напряжения (п. 2 паспорта специальности 05.02.07).

2. Выявлено, что наличие электроизоляционного покрытия на боковой поверхности электрода - инструмента приводит к дополнительному ограничению

области режимных параметров за счет смещения минимального значения тор-

7

цевого МЭЗ. Развитие гидродинамических ограничений при формообразовании глубоких отверстий, связанных с потерей давления электролита в МЭЗ, и определяет положение линий предельно достижимых глубин прошивки в области режимных параметров. Установлено, что увеличение толщины электроизоляционного покрытия приводит к снижению глубины прошивки отверстия (п. 2 паспорта специальности 05.02.07).

3. Предложена методика назначения режимных параметров комбинированной прошивки отверстия, заключающаяся в установлении границ области режимных параметров, определении положения линий предельно достижимых глубин прошивки с учетом гидродинамических ограничений и расчете режимных параметров электрохимической и электроэрозионной составляющих (п. 3 паспорта специальности 05.02.07).

4. На примере прошивки глубоких отверстий малого диаметра в меди М1 и нержавеющей стали 12Х18Н10Т теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность использования электроэрозионно - электрохимического формообразования, обеспечивающего точность диаметрального размера в пределах 0,02 мм и шероховатость поверхности Rа = 0,51 мкм при максимально возможной производительности обработки, исключающей возникновение гидродинамических ограничений (п. 3 паспорта специальности 05.02.07).

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты диссертационной работы вносят вклад в развитие представлений о закономерностях электрохимического и электроэрозионно - электрохимического формообразования глубоких отверстий малого диаметра в токопро-водящих материалах и представлены аналитическим описанием электрохимических, электроэрозионных и гидродинамических процессов в межэлектродном зазоре, что позволяет определить область рациональных режимных параметров обработки на этапе проектирования операции.

По результатам диссертационной работы на предприятии ООО «Физико-

технический Центр» проведено апробирование технологии электроэрозионно -

электрохимической прошивки отверстия диаметром 0,52 мм глубиной 12,4 мм в

8

детали - фильера, выполненной из нержавеющей стали. Отмечена высокая точность формообразования отверстия (отклонение по диаметру не превышает 0,02 мм) при значении шероховатости Яа = 0,42 - 0,61 мкм.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 15.03.05 в дисциплине «Основы электрофизических методов обработки» и магистров по направлению 15.04.05 в дисциплине «Специальные главы ТМС» в ФГБОУ ВО «НГТУ».

Объект исследования - формообразование глубоких отверстий малого диаметра при комбинированной электроэрозионно - электрохимической обработке.

Предмет исследования - процессы, протекающие при комбинированной обработке.

Методология и методы исследования

Теоретические исследования проводились на основе фундаментальных и прикладных положений теорий электрохимической и электроэрозионной обработок, гидродинамики, технологии машиностроения. При проведении экспериментальных исследований использовалась специальная измерительная и регистрирующая аппаратура.

Положения, выносимые на защиту:

1. Возможность использования комбинированной обработки для прошивки глубоких отверстий малого диаметра при организации гидродинамики потока электролита, снимающей диффузионные и частично пассивационные ограничения в обработке, и введении электроэрозионных разрядов как инструмента, исключающего механизмы пленочной пассивации обрабатываемой поверхности (п. 2 паспорта специальности 05.02.07).

2. Результаты поляризационных исследований, подтверждающие возникновение диффузионных и пассивационных ограничений в электрохимической обработке (п. 2 паспорта специальности 05.02.07).

3. Результаты теоретического анализа гидродинамических ограничений в

МЭЗ для определения области режимных параметров, установления ее границ и

9

положения линий предельно достижимых глубин прошивки на примере формообразования отверстия в модельных материалах - меди М1 и нержавеющей стали 12Х18Н10Т (п. 2 паспорта специальности 05.02.07).

4. Результаты экспериментальных исследований по электрохимическому и электроэрозионно - электрохимическому формообразованию отверстий в модельных материалах как неизолированным электродом - инструментом, так и при наличии электроизоляционного покрытия на боковой поверхности (п. 2 паспорта специальности 05.02.07).

5. Методика расчета режимных параметров комбинированной обработки (п. 3 паспорта специальности 05.02.07).

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов работы подтверждается корректностью методов решения задачи гидродинамики; использованием классических методов экспериментального исследования; применением измерительных приборов требуемой точности.

Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на научных конференциях: 6ой международной научно - технической конференции «Инновации в машиностроении - основа технического развития России» (г. Барнаул, 2014); XIV Всероссийской с международным участием научно - технической конференции «Механики XXI веку» (Братск, 2015); 7ой международной научно - практической конференции «Инновации в машиностроении» (г. Кемерово, 2015); «Высокие, критические электро - и на-нотехнологии» (г. Тула, 2017); 8ой международной научно - практической конференции «Инновации в машиностроении» (г. Новосибирск, 2017); 4ой Всероссийской конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (г. Сургут, 2017); 9ой международной научно - практической конференции, посвященная 75 - летию технологического образования на Алтае «Инновации в машиностроении» (г. Барнаул, 2018); 14ой Международной научно - технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП -

2018)» (г. Новосибирск, 2018); International conference on modern trends in manu-

10

facturing technologies and equipment (ICMTMTE 2018) «MATEC Web of Conferences» (г. Севастополь, 2018); International conference on modern trends in manufacturing technologies and equipment (ICMTMTE 2019) «MATEC Web of Conferences» (г. Севастополь, 2019); Innovations in Mechanical Engineering (ISPCIME-2019) «MATEC Web of Conferences» (г. Кемерово, 2019); на научном семинаре кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», АлтГТУ, г. Барнаул, 2019; на научном семинаре кафедры «Технология машиностроения» ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», СевГУ, г. Севастополь, 2019; на научном семинаре кафедры «Технологической информатики и информационных систем» ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет», ТОГУ, г. Хабаровск, 2019.

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации изложено в 28 публикациях, из них 4 статьи опубликовано в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК, 8 статей в изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus.

Связь работы с Государственными программами

Диссертационная работа выполнялась при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по государственному заданию № 2014/138, проект № 257 (2014 - 2016 г.г.)

Личный вклад автора состоит в непосредственном выполнении теоретических и экспериментальных исследований, участии в постановке задач, интерпретации полученных результатов совместно с соавторами публикаций, формулировке научных положений и выводов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 150 наименований и приложения. Диссертация изложена на 195 страницах машинного текста, содержит 9 таблиц, 90 рисунков.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОТВЕРСТИЙ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящей главе представлен аналитический обзор современных методов формообразования малоразмерных отверстий, рассмотрены их преимущества и недостатки, отражена актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель исследований и определены задачи для ее достижения.

1.1. Анализ объекта исследования

Современное развитие техники, используемой в различных отраслях промышленного производства, медицине, биомолекулярной технике и др. ориентировано на создание сложных систем, осуществляющих определенные процессы и технологии. При конструкторской реализации подобных систем в виде оборудования, отдельных механизмов, устройств зачастую предъявляются высокие требования по точности и качеству обработки исполнительных поверхностей деталей, входящих в их состав. Проблема в их обработке усугубляется при создании технических систем, эксплуатация которых происходит в условиях повышенных нагрузок, как силовых и температурных, так и в присутствии агрессивных сред. Это определяет использование в конструкции высокопрочных, коррозионностойких, жаропрочных металлов и сплавов, что накладывает дополнительные ограничения в формообразовании исполнительных поверхностей на деталях. Разработка уникальных технологий в различных областях деятельности человека предопределила необходимость получения изделий малых размеров, что, в свою очередь, требует поиска технологических методов их создания. Весьма распространенной задачей, возникающей при изготовлении подобных изделий, является необходимость обработки глубоких отверстий малого диаметра. По мере развития техники условное определение «малого» отверстия трансформировалось. Если на рубеже 80х годов прошлого столетия к «отверстиям малых размеров» было принято относить отверстия диаметром до 10 мм

12

[16], то к настоящему времени оперируют понятием «микроотверстия» диаметром 0,1 - 0,3 мм [17]. Автор работы [18] к «микроотверстиям» относит объект диаметром от 0,5 до 0,05 мм при отношении глубины к диаметру около единицы.

В настоящем исследовании предлагается оперировать определениями микроотверстий для размерного ряда от сотых долей миллиметра до двух - трех десятых миллиметра, а к размерному ряду малых отверстий отнести диапазон 0,3 - 1,0 мм. Совокупность микроотверстий и отверстий малого диаметра предлагается рассматривать как малоразмерные отверстия.

В настоящей работе объектом исследования является отверстие малого диаметра (0,3 - 1,0 мм) при отношении глубины прошивки к диаметру более 10.

Актуальность предполагаемых исследований находит подтверждение при изучении конкретных изделий, имеющих определенное служебное назначение. Наличие отверстий малого диаметра в деталях, входящих в состав изделий, зачастую является определяющим в его функционировании, поскольку именно геометрические параметры отверстий и их состояние определяют эксплуатационные показатели изделия. Необходимость решения технологической задачи по формообразованию отверстий малого диаметра возникает при изготовлении деталей различного служебного назначения.

Топливные форсунки газотурбинных и дизельных двигателей

Примером подобного рода изделий являются топливные форсунки авиационных газотурбинных и дизельных двигателей, которые обеспечивают необходимую подачу топлива в камеру сгорания. Качество работы форсунки определяет такой показатель процесса как полнота сгорания топлива. Низкий уровень данного показателя приводит к падению КПД, мощности, характеристик эколо-гичности двигателя. В целом, качество форсунок формируется как на этапах изготовления, так и сборки. В работе [19] представлен анализ технологических проблем обеспечения качества форсунок авиационных газотурбинных двигателей семейства Д - 30КУ/КП, устанавливаемых на самолеты ИЛ - 62М, ТУ -

154М, ИЛ - 76, ИЛ - 78. Показано, что при реализации действующих техноло-

13

гических процессов, которые следует отнести к типовым, обеспечение требуемых эксплуатационных показателей форсунок достигается при осуществлении дополнительных трудоемких операций слесарной доработки, требующей высокой квалификации исполнителя. Естественным оказывается не только повышение себестоимости изготовления элементов форсунки, но и снижение эффективности сборочного процесса. Конструктивные элементы в виде отверстий малого диаметра присутствуют в таких деталях распылительного пакета форсунки как «Переходник» (рис. 1.1) и «Распылитель I контура (рис. 1.2). Так в детали «Переходник» выполняется 16 отверстий 0 1,0 мм, расположенных по окружности и 12 наклонных отверстий 0 0,7 мм. Глубина отверстий составляет 3,6 мм и 4,0 мм, соответственно. Более жесткие требования по точности предъявляются к центральному отверстию 0 0,8 мм в детали «Распылитель I контура». Так допуск на диаметральный размер ограничен 0,01 мм, а состояние поверхности отверстия - шероховатостью Яа = 0,32 мм.

Рис. 1.1. Деталь «Переходник» форсунки [19]

Рис. 1.2. Деталь «Распылитель I контура» форсунки [19]

Достижение высокого качества смесеобразования в камерах сгорания дизельных двигателей обеспечивается тонким распыливанием топлива при необходимой дальнобойности струи и равномерности распределения топлива по объему камеры за счет использования форсунок с рабочим давлением 15...20

МПа и многодырчатым распылением через 5.. .7 отверстий сопловых каналов диаметром 0,15.0,32 мм, выполненных с высокой точностью.

На рис. 1.3 - 1.5 показаны изделия различного служебного назначения, в деталях которых выполнены отверстия малого диаметра.

Рис. 1.3. Сопло подачи сжиженного газа Рис. 1.4. Распылитель для жидкости

Рис. 1.5. Жаровая труба кольцевой камеры сгорания: 1,4 - расположение форсунок; 2,3 - наружный и внутренний смесители; 5 - фронтовое устройство; 6 - отверстия для подвода вторичного воздуха

Лопатки турбин

Совершенствование газотурбинных двигателей для повышения конкурентоспособности отечественных магистральных самолетов возможно только при повышении ресурса, надежности и экологичности. Известно [20], что повышение экономичности достигается при увеличении температуры газа на входе в турбину, что при этом снижает ресурс работы двигателя из-за деталей турбины, в первую очередь, сопловых лопаток первой ступени. Для разрешения данного

противоречия необходимо обеспечить их полноценное охлаждение. Сложный

15

профиль сопловой лопатки при высоких температурах и скоростях обтекающего газа не способствует надежному охлаждению, что приводит к образованию трещин и прогаров. Исследованиями [104, 128, 141, 150] доказано, что решение проблемы эффективного охлаждения возможно при перфорации тела лопатки «веерными» отверстиями малого диаметра. На рис. 1.6. показан общий вид конструкции сопловой лопатки первой ступени турбины, а на рис. 1.7. - параметры «веерных» отверстий перфорации [20].

Рис. 1.6. Вид конструкции сопловой лопатки Рис. 1.7. Параметры «веерных»

перв°й ступени турбины [20] отверстий перфорации на спинке

лопатки[20]

Конструкция лопатки турбины, выполненной из хромоникелевого сплава с перфорированными отверстиями 0 0,3 мм и глубиной 4,5 мм показана на рис. 1.8 [21].

Рис. 1.8. Конструкция лопатки турбины с перфорированными отверстиями 0 0,3 мм [21]

В настоящее время отмечается тенденция к уменьшению диаметров отверстий ( от 0,2 мм до 3,0 мм) при глубине 50 мм и увеличению их количества в

теле лопатки. Технологическая задача формообразования отверстий в лопатке осложняется их угловым расположением на входе. Фильеры

Большое количество типов и конструкций деталей данного класса определяется разнообразием как технологических операций формования длинномерных волокон как из жидкого, так и твердого состояния материала. Материал для формования многообразен. Это различного рода волокна, металлы и сплавы. Фильеры, предназначенные для работы с расплавами, в процессе эксплуатации подвергаются постоянному нагреву и поэтому выполняются из высококачественной легированной нержавеющей жаропрочной стали. Данный класс фильер предназначен для получения волокон и нитей. Диаметры капилляров фильер в зависимости от типа производимой продукции составляют [22]:

- текстильные нити - 0,20 - 0,30 мм;

- технические нити - 0,23 - 0,48 мм;

- волокна - 0,20 - 0,50 мм;

- ковровые нити - 0,25 - 0,8 мм;

- мононити - 0,2 - 1,8 мм.

На рис. 1.9 показан продольный профиль отверстия типичной фильеры для формования нитей и волокон. Основными элементами конструкции являются направляющее отверстие 1 для подвода расплава и капилляр 2. Направляющее отверстие выполняется диаметром 1,6; 2,5; 3,0 мм при отношении длины к диаметру от 2 до 10. Устойчивость процесса формования и качество получаемого волокна существенно зависит от отношения длины капилляра к его диаметру, которое должно быть не менее 2 - 3.

Формообразующие волокно капилляры располагаются в фильерной пластине равномерно по концентрическим окружностям, либо в шахматном порядке, что обеспечивает одинаковые условия охлаждения в теле пластины.

Высокие требования к точности капилляров (допуск по диаметру от ± 0,0025 мм до ± 0,004 мм, по высоте - 0,03 мм) обусловлены необходимостью

обеспечения равномерности параметров процесса формования волокна. Отме-

17

чается [22], что отклонение геометрических размеров капилляра даже в пределах допуска приводит к перепаду давления до 30 %. Ужесточение требований к шероховатости поверхности капилляра и рабочих поверхностей фильеры связано с необходимо-

Рис. 1.9. Профиль продольного стью ослабления процессов осажде-

сечения фильеры [22] ния на них трудноудаляемых включе-

ний из расплава, что затрудняет течение расплава при формовании, а также усложняет очистку фильеры и сокращает срок ее службы. Так зеркало фильеры -поверхности на которую выходят капилляры, поверхность самих капилляров должны иметь шероховатость в пределах базовой длины Яа не более 0,16 мкм.

На рис. 1.10 показан внешний вид фильеры диаметром 0,623 мм для формования (вытяжки) металлической проволоки. Высокие требования к точности отверстия и шероховатости его поверхности являются необходимыми для обес-

печения качества получаемой проволоки.

Рис. 1.10. Фильера для вытяжки металлической проволоки

Изделия медицинского назначения

Помимо деталей, в которых отверстия малого диаметра выполняют роль каналов подачи топлива, смазки, охлаждения, либо являются формообразующими поверхностями, существует часть изделий, имеющих название «микроиз-

18

делия», «микрообъекты», отверстия в которых являются поверхностями сопряжения и выполняют роль конструктивных элементов кинематических пар. Это могут быть изделия приборостроения и медицинской техники в части инструментария и эндо-, экзопротезирования. Успешное развитие техники протезирования в современной медицине невозможно без создания механических систем, воспроизводящих необходимые движения, свойственные двигательному аппарату человека. Наиболее сложные протезы имитируют суставные сочленения. Значительную часть движений в суставах занимают вращательные (сгибатель-ные) движения, которые реализуются кинематическими парами с сопряжением по цилиндрическим поверхностям. Одним из элементов такой пары и является отверстие. Принимая во внимание ограниченность в исполнении размерных параметров протезов в целом, становится очевидным и ограничение в диаметральных размерах отверстий. На рис. 1.11 показан внешний вид протезов кисти и пальцев руки. Обеспечение требуемых степеней подвижности отдельных элементов протеза возможно только за счет создания кинематических пар.

Рис. 1.11. Механические протезы кисти и пальцев руки

Рассмотренные примеры подтверждают актуальность задачи формообразования отверстий малого диаметра в изделиях различного назначения. При

этом необходимо иметь в виду, что условия их эксплуатации зачастую связаны с наличием агрессивных сред, действием высоких температур и силовых нагрузок, что требует использования в качестве материалов высокопрочных металлов и сплавов. Это, в свою очередь, накладывает ограничения на выбор средств технологического оснащения и методов формообразования отверстий малого диаметра.

1.2. Методы формообразования малоразмерных отверстий

Анализ существующих технологий формообразования отверстий в отмеченном размерном диапазоне диаметров позволил установить, что на данном этапе развития промышленного производства существует относительно широкий спектр методов обработки. Наиболее общая классификация позволяет разделить их на методы механического и электрофизикохимического формообразования. К механическим следует отнести метод получения отверстий давлением и классический метод лезвийной обработки - сверление. Совокупность электрофизикохимических технологий более обширна и представлена электроэрозионным, лазерным, электронно-лучевым, ультразвуковым, электрохимическим методами формообразования. Каждый из перечисленных методов основан на реализации определенных физических процессов для удаления материала, имеет свой диапазон технологических возможностей в обработке конкретного класса материалов. Ультразвуковой метод обработки предназначен для формообразования поверхностей в деталях, выполненных из хрупких материалов, таких как стекло, керамика. Данный метод характеризуется значительным износом инструмента - волновода и не пригоден для получения отверстий малого диаметра. Электронно-лучевая и лазерная обработки малых отверстий обеспечиваются за счет фокусировки энергии в пятне малого размера и основаны на расплавлении и испарении обрабатываемого материала в зоне обработки. Тепловой механизм формообразования отверстия не позволяет обеспечить высокие показатели точности и качества обрабатываемой поверхности. Реализация про-

цессов электрохимического и электроэрозионного механизмов удаления материала предполагает эффективность использования при формообразовании глубоких отверстий малого диаметра. Перспективность использования того или иного метода для достижения поставленной в диссертационной работе цели необходимо оценивать с учетом технико - экономических показателей процесса формообразования.

1.2.1. Механические методы

При решении любой задачи по формообразованию поверхностей деталей машин и инструментов начальные подходы в поиске приемлемых технологий, как правило, ориентированы на механообработку, которая представлена классическими методами формообразования - давлением и резанием. Данный подход возможен и при анализе конкурирующих методов формообразования малоразмерных отверстий. Так в работе [17] рассматривается технологический процесс получения сквозных отверстий малого диаметра давлением в конструкционных сталях толщиной до 0,5 мм. Данная технология является многооперационной, включающей помимо первой операции прошивки отверстия пуансоном, операции сошлифовки образующихся выпуклостей, травления в растворе кипящей концентрированной азотной кислоты и последующих доводок первичного отверстия калибровочными коническим и цилиндрическим пуансонами. Увеличение глубины прошиваемого отверстия до 1 мм и более требует введения дополнительных деформационных переходов. Кроме того, в виду малого диаметра пуансона при пробивке отверстия возможна потеря его устойчивости, что зачастую приводит к поломке инструмента [23]. Таким образом, многоопе-рационность формообразования сквозного отверстия с необходимостью введения дополнительных методов обработки, ограниченность глубины получаемого отверстия и невозможность прошивки глухих отверстий не позволяют рассматривать данную технологию как приемлемую для достижения поставленной цели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Василевская Светлана Игоревна, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Веневцева, С.Н. Микроэлектрохимическая обработка на малых и сверхмалых межэлектродных зазорах с применением микросекундных импульсов напряжения: дисс. ...канд. техн. наук, Тула, 2013. - 110 с.

2. Баранова, С.Н. Микроэлектрохимическая обработка при сверхмалых зазорах // Современная электротехнология в промышленности России (молодежные инновации) // Сборник трудов научно - технической конференции. Тула, 12 октября 2010 г. - Тула: ТулГУ, 2010. - 65 с.

3. Жоголев, А.Б. Электрохимическое микроформообразование микродеталей типа тел вращения: дисс. ... канд. техн. наук, Тула, 2005. - 140 с.

4. Любимов, В.В. Современные способы электрофизико - химической обработки микро - и макрообъектов / В.В. Любимов, В.К. Сундуков // Современные наукоемкие технологии. - 2004. - № 1. - С. 77 - 79.

5. Мороз, И.И. Электрохимическая размерная обработка металлов / И.И. Мороз. - М.: Машиностроение. 2009. - 279 с.

6. Зайцев, В.А. Электрохимическая обработка деталей из WC - СО твердых сплавов биполярными импульсами тока микросекундного диапазона: дисс. ... канд. техн. наук, Уфа, 2005. - 228 с.

7. Абитов, А.Р. Электрофизикохимическая обработка фасонных поверхностей в кремниевых заготовках: дисс. ... канд. техн. наук, Тула, 2011. - 146 с.

8. Абитов, А.Р. Формообразование фасонных элементов в кремнии методом электроэрозии / А.Р. Абитов, В.В. Любимов, И.А. Кочкин // Современная электротехнология в промышленности центра России: сборник трудов X региональной научно - технической конференции. Тула, 28 октября 2009 г. - Тула: Изд - во ТулГУ. 2009. - С. 3 - 7.

9. Абитов, А.Р. Формообразование фасонных элементов в пластинах кремния с применением электроэрозионной обработки // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. - Тула: Изд - во ТулГУ. 2010. - Вып. 4. - С. 181 - 189.

10. Абляз, Т.Р. Современные подходы к технологии электроэрозионной обра-

ботки материалов. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. 2012. -121 с.

11. Забельян, Д.М. Скоростная электроэрозионная обработка пазов системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания / Д.М. Забельян, В.В. Рогов, Е.А. Митрюшин и др. // Металлообработка. - 2012. - № 3. - С. 14 - 19.

12. Моргунов, Ю.А. Наукоемкие технологии машиностроительного производства: Физико - химические методы и технологии / Ю.А. Моргунов, Д.В. Панов, Б.П. Саушкин, С.Б. Саушкин. - М.: Форум. 2013. - 930 с.

13. Алтынбаев, А.К. Электроэрозионные методы обработки глубоких прецизионных отверстий в деталях авиационных двигателей / А.К. Алтынбаев, В.А. Гейкин // Металлообработка научно - производственный журнал. - 2003. - № 6 (18). - С. 47 - 49.

14. Козырь, Д.В. Электроэрозионная обработка с использованием проводящих лазерных каналов: дисс. ... канд. техн. наук, Тула, 2014. - 163 с.

15. Черепанов, Ю.П. Электрохимическая обработка в машиностроении / Ю.П. Черепанов, Б.И. Самецкий. - М.: Машиностроение. 1972. - 117 с.

16. Левинсон, Е.М. Отверстия малых размеров (методы получения). Л.: Машиностроение. 1977. - 151 с.

17. Бойко, А.Ф. Эффективная технология и оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий: монография - Белгород: Изд -во БГТУ, 2010. - 314 с.

18. Мухутдинов, Р.Р. Автоматизация электрохимической струйной обработки на базе исследования физико - технологических закономерностей процесса: дисс. ... канд. техн. наук, Уфа, 2000. - 154 с.

19. Сазонов, А.А. Повышение эффективности изготовления топливных форсунок ГТД путем функционально-ориентированной сборки: дисс. . канд. техн. наук, Рыбинск, 2014. - 165 с.

20. Тихонов, А.С. Анализ использования профилированных отверстий перфорации для повышения качества пленочного охлаждения спинки сопловых лопа-

ток турбин / А.С. Тихонов, Н.Ю. Самохвалов // Вестник УГАТУ. - 2012. - Т. 16. № 5 (50). - С. 20 - 27.

21. Зрелов, В.А. Отечественные газотурбинные двигатели. Основные параметры и конструктивные схемы / В.А. Зрелов. - М: Машиностроение, 2005. - 336 с.

22. Жмыхов, И.Н. Процессы и оборудование производства волокнистных и пленочных материалов / И.Н. Жмыхов, Л.С. Гальбрайх, А.В. Акулич, Л.А. Щербина, Ф.А. Сорокин. - Минск: высшая школа, 2013. - 592 с.

23. Красников, В.Ф. Технология миниатюрных изделий / В.Ф. Красников. - М.: Машиностроение. 1976. - 327 с.

24. Панов, А.А. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А.А. Панова. 2 - е изд., пе-рераб. и доп. - М.: Машиностроение. 2004. - 784 с.

25. Попов, Л.М. Физико - химические методы обработки: компьютерный текс лекций. - 2 - е изд., перер. - Челябинск: издательство ЮУрГУ. 2006. - 97 с.

26. Попилов, Д.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник - 2 - е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1982. -400 с.

27. Аштынбаев, А.К. Электроэрозионные методы обработки глубоких прецизионных отверстий в деталях авиационной техники / А.К. Алтьшбаев, В.А. Гей-кин // Металлообработка. 2003. - № 6. - С. 47 - 49.

28. Елисеев, Ю.С. Электроэрозионная обработка изделий авиационно - космической техники / Ю.С., Б.П. Елисеев Саушкин. - М.: Изд - во МГТУ им. Н. Баумана. 2010. - 437 с.

29. Бирюков, Б.Н. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки / Б.Н. Бирюков. - М.: Машиностроение. 1981. - 128 с.

30. Фатеев, Н.К. Технология электроэрозионной обработки / Н.К. Фатеев. - М.: Машиностроение. 1980. - 184 с.

31. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроение / А.Г. Суслов, A.M. Дальский. - М.: Машиностроение. 2002. - 684 с.

32. Саушкин, Б.П. Электроэрозионная обработка: состояние и перспективы

178

развития / Ритм: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. - 2012. № 9 (77). - С. 20 - 24.

33. Химухин, С.Н. Формирование, микроструктура и свойства «белого слоя» на сталях при низковольтном электроискровом легировании / С.Н. Химухин, М.А. Теслина, Хосен Ри, Э.Х. Ри // Упрочняющие технологии и покрытия. -2011. №4. - С. 7 - 11.

34. Еремина, К.П. Формирование оксидов в NI - AL покрытии, полученном электроискровым легированием стали 20Х13 / К.П. Еремина, С.Н. Химухин // В сборнике: Техника и технологии: пути инновационного развития Сборник научных трудов 7 - й Международной научно - практической конференции. 2018. С. 98 - 101.

35. Химухин, С.Н. Электроискровая обработка поверхностей материалов при вращении и вибрации анода / С.Н. Химухин, И.В. Кочетова, К.П. Еремина, Х. Ри, Э.Х. Ри, А.В. Гончаров, А.В. Щекин // В сборнике: Инновационные технологии XXI века сборник научных трудов. Хабаровск. 2015. - С. 256 - 261.

36. Сарилов, М.Ю. Исследование процессов электроэрозионной обработки / М.Ю. Сарилов // Наука и образование. 2016. № 3. - С. 76 - 82.

37. Решетник, У.Е. Исследование особенности импульсного пробоя в жидкости / У.Е. Решетник, А.А. Макаренко, А.К. Кравченко, М.Ю. Сарилов // В сборнике: Молодежь и наука: Актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований: Материалы II Всероссийской национальной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Комсомольск - на - Амуре. 2019. -С. 165 - 168.

38. Злыгостев, А.М. Оптимизация режимов ЭЭО быстрорежущей стали / А.М. Злыгостев, М.Ю. Сарилов, А.И. Бобышко // Станки и инструменты. 2004. № 10. - С. 33 - 35.

39. Николенко, С.В. Комбинированная обработка стали 45 электроискровым легированием и лазерным излучением / С.В. Николенко, Н.А. Сюй, М.А. Пугачевский, Л.П. Метлицкая // Упроняющие технологии и покрытия. 2014. № 10. -С. 42 - 48.

40. Николенко, С.В. Некоторые аспекты механизированного электроискрового легирования стали вращающимся торцевым электродом твердыми сплавами с различной частотой и длительностью электрических импульсов / С.В. Николенко, А.А. Бурков // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 5. - С. 21 -27.

41. Николенко, С.В. Классификация. Разработка и создание электродных материалов для электроискрового легирования / С.В. Николенко, А.Д. Верхотуров // Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. № 2. - С. 13 - 22.

42. Николенко, С.В. Закономерности образования измененного поверхностного слоя при электроискровом легировании / С.В. Николенко, А.Д. Верхотуров, Л.А. Комарова // Упрочняющие технологии. 2008. № 4. - С. 20 - 28.

43. Байсупов, И. А. Электрохимическая обработка металлов / И. А. Байсупов. -М.: Высш. школа. 1981. - 152 с.

44. Зайдман, Г.Н. Роль рассеивающей способности электролитов в повышении точности электрохимической размерной обработки металлов / Г.Н. Зайдман. -В сб.: Электрохимическая обработка металлов. Изд - во Штиинца. Кишинев. 1971. - С. 10 - 19.

45. Патент № 12/614669 США. Покрытия для хирургических игл и способы их нанесения / (США). - опубл. 09.11.2009.

46. Патент № 12/858489 США. Покрытия для хирургических игл и способы их нанесения / (США). - опубл. 18.08.2010.

47. Патент № 2526164 C2 Российская Федерация, МПК А61Ь 27/18 (2006/01), А61Ь 27/04 (2006/01), А61В 17/06 (2006/01), С08Ь 83/04 (2006/01). Покрытия для хирургических игл и способы их нанесения: № 2012123749/15: заявл. 21.102010: опубл. 20.08.2014 / Морер Роберт, Бар С. Нейл, Хинрихс Эрик, Хэ-милтон Майкл, Уилкес Томас.

48. Саушкин, Б.П. Электрический разряд в жидких и газовых средах - основа нового поколения методов и технологий машиностроительного производства // Электронная обработка материалов. 2004. № 1. - С. 4 - 17.

49. Саушкин, Б.П. Комбинированные методы обработки в машиностроительном производстве // Металлообработка. 2003. № 1 (13). - С. 8 - 17.

50. Зенин, В.В. Электрохимическая прошивка отверстий малых диаметров в твердосплавном инструменте для микросварки / В.В. Зенин, В.П. Кондратьев, Ю.М. Водянов, Ф.Н. Рожков // Электронная обработка материалов. 1975. - № 5. - С. 85 - 87.

51. Мухутдинов, Р.Р. Процесс электрохимической струйной обработки как объект управления / Р.Р. Мухутдинов, А.Н. Зайцев // Современная электротехнология в машиностроении: Сборник трудов. - Тула: Тульский государственный университет. 1997. - С. 159 - 160.

52. Седыкин, Ф. В. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин / Ф. В. Седыкин, Л. М. Дмитриев, П. И. Иванов и др.- М.: Машиностроение. 1980. - 277 с.

53. Лазаренко, Б.Р. Прохождение электрического тока через электролиты / Б.Р. Лазаренко, Н.И. Лазаренко // Электронная обработка материалов. 1978. № 1. -С. 5 - 9.

54. Мороз, И.И. Технология и оборудование для электроэрозионно -химической обработки / И.И. Мороз, Р.Б. Исакова. М. 1985.

55. Зайцев, А.Н. Электроэрозионно - химическая прошивка отверстий малого диаметра в деталях из высокопрочных сталей и сплавов / А.Н.Зайцев. М. 1991.

56. Любимов, В.В. Исследование процесса электрохимической обработки с применением плазменного катода - инструмента / В.В. Любимов, О.Е. Грачев, Д.В. Козырь // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула. - 2013. - С. 327 - 335.

57. Такунцев, К.В. Электроэрозионно - электрохимическая обработка: современное состояние, проблемы, перспективы / К.В. Такунцев, А.Н. Зайцев // Перспективные технологии физико - химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов. Уфа. - 2001. - С. 9 - 13.

58. Смоленцев, В.П. Состояние и перспективы развития комбинированных методов обработки / В.П. Смоленцев, Е.В. Смоленцев // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. -2017. - № 2 (41). - С. 5 - 9.

59. ГОСТ 859 - 2001 Медь. Марки: межгосударственный стандарт: издание официальное: принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 19 от 24 мая 2001 г.)

60. ГОСТ 5632 - 2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки: межгосударственный стандарт: издание официальное: принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 65 - П от 28 марта 2014 г.)

61. Никифоров, В.М. Технология металлов и других конструкционных материалов / В.М. Никифоров: Учебник для техникумов. - 8 - е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника. 2003. - 382 с.

62. Волков, Г.М. Материаловедение / Г.М. Волков, В.М. Зуев // Москва издательский центр Академия. 2008. - 400 а

63. Колачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Б.А. Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов // издание 3-е, переработанное и дополненное: Москва МИСИС. 2001. - 416 а

64. Фрейман, Л.И. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите [Текст] / Л.И. Фрейман, В.А., Макаров, И.Е. Брыскин; под ред. Я.М. Колотыркина. - Л.: Химия, 1972. - 240 с.

65. Дамаскин, Б.Б. Электрохимия / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина -М.: Химия, КолосС. 2006. - 672 с.

66. Никольский, Б.П. Справочник химика: Том 3. Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы / Б.П. Никольский Часть 2. - М.: 2013. - 517 с.

67. Вишницкий, А.Л. Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов / А.Л. Вишницкий, И.З. Ясногородский, И.П. Григорчук - Л.: Машиностроение. 1971. - 212 с.

68. Рахимянов, Х.М. Выбор электролитов для электрохимической обработки отверстий малого диаметра в меди / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2017. - № 4(70). - С. 17 - 24.

69. Василевская, С.И. Исследование анодного поведения меди в условиях электрохимической обработки / С.И. Василевская, Н.В. Герасимов // Наука. Промышленность. Оборона : тр. 16 Всерос. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию Победы Великой Отечественной войне (Новосибирск, 22-24 апр. 2015 г.). -Новосибирск, 2015. Ч.1. - С. 178-182.

70. Дикусар, А.И. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов / А.И. Дикусар, Г.Р. Энгельгардт, В.И. Петренко, Ю.Н. Петров - Кишинев Штиинца. 1983. - 206 с.

71. Феттер, К. Электрохимическая кинетика / К. Феттер - М. - Л.: Химия. 1967.

72. Щербак, М.В. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов / М.В. Щербак - М.: Машиностроение. 1981. - 263 с.

73. Рахимянов, Х.М. Технологические перспективы комбинирования электроэрозионных и электрохимических процессов в обработке отверстий малого диаметра / Х.М. Рахимянов, И.А. Леонтьев, С.И. Василевская // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2016. - № 10 (64). - С.7 - 13.

74. Василевская, С.И. Установка для электрохимической прошивки отверстий с подвижным анодом / С.И. Василевская, С.В. Джавадова // Наука и инновации XXI века: материалы 4 Всерос. конф. молодых ученых, Сургут, 30 нояб. 2017 г.: в 3 т. - Сургут, 2017. - Т. 1. - С. 48 - 50.

75. Рахимянов, Х.М. Расчет предельных глубин прошивки отверстий малого диаметра при электрохимическом формообразовании с учетом гидродинамических процессов в межэлектродном зазоре / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская А.А. Украинцева // В сборнике: электрофизические методы обработки в совре-

менной промышленности: Материалы II Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. 2019. С. 142 - 145.

76. Рахимянов, Х.М. Оценка гидродинамических процессов при электрохимической прошивке отверстий малого диаметра / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская // Высокие, критические электро - и нанотехнологии: Труды Всероссийской научно - технической конференции. Тула, 19 декабря 2017 г. Тула. - 2017. - С. 62 - 74.

77. Таранцева, К.Р. Прогнозирование питтинговой коррозии по потенциалу образования солевой пленки / К.Р. Таранцева, Л.Г. Богатков, B.C. Пахомов // Защита металлов. - 1994. - Т. 30, № 4. - С. 377 - 3 80.

78. Жмудь, Б.Ф. Влияние природы модифицирующих покрытий на потенциалы питтинговой коррозии металлов / Б.Ф. Жмудь, А.А. Голуб // Укр. хим. жури. -1993. - Т. 59. № И. - С. 1144 - 1148.

79. Крейчман, Б.М. Исследование закономерностей анодного растворения вольфрамокобальтовых твердых сплавов применительно к процессу электрохимической обработки: дисс. ... канд. техн. наук. - Новосибирск, 1973. -205 с.

80. Рахимянов, Х.М. Исследование электролитов, обеспечивающих точность электрохимической обработки меди М1 / Х.М. Рахимянов, Б.А. Красильников, С.И. Василевская // Инновации в машиностроении - основа технического развития России: материалы 6 междунар. науч.-техн. конф., Барнаул, 23-26 сент. 2014 г. - Барнаул. - 2014. - Ч. 2. - С. 100 - 104.

81. Василевская, С.И. Анодное растворение меди М1 в различных электролитах // С.И. Василевская, Н.В. Герасимов, Н.В. Головко, Д.В. Дроздов // Наука. Технологии. Инновации: материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых, Новосибирск, 02-06 дек. 2014 г.: в 11 ч. - Новосибирск. - 2014. - Ч. 3. - С. 10 -14.

82. Артамонов, Б.А. Размерная электрохимическая обработка металлов / Б.А. Артамонов - М.: Высш. школа. 1978. - 336 с.

83. Семаков, Л.А. Некоторые вопросы гидродинамики в задачах электрохимической обработки металлов: дисс. ... канд. техн. наук. - Казань. -1973.

84. Водяницкий, О.А. Исследование процесса электрохимического формообразования с учетом параметров движения технологической жидкости в рабочей зоне: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - М. 1973.

85. Лаутрен и Кук. Высокоскоростная электрохимическая обработка [Текст] / Труды Американского общества инженеров - механиков, Серия В, 95, № 4, 1973 - С. 89 - 94.

86. Рахимянов, Х.М. Влияние гидродинамического режима на скорость анодного растворения меди в пассивирующих электролитах / Х.М. Рахимянов, Б.А. Красильников, А.С. Захаров, С.И. Василевская // Механики XXI веку. 2015. - № 14. - С. 112 - 115.

87. Василевская, С.И. Влияние локализации процесса струйной электрохимической обработки на точность формирования геометрии отверстий / С.И. Василевская, В.Ф. Макаров, Н.С. Литвинова, К.С. Слывакова // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2015 : материалы 16 Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17-18 нояб. 2015 г. - Пермь. - 2015. - С. 262 - 266.

88. Рахимянов, Х.М. Исследование анодного поведения меди в условиях электрохимической обработки при гидроструйной активации поверхности / Х.М. Рахимянов, Б.А. Красильников, С.И. Василевская // Инновации в машиностроении (ИнМаш-2015). Innovations in mechanical engineering (Ispcime-2015) : сб. тр. 7 междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, 23-25 сент. 2015 г. -Кемерово, 2015. - С. 126 - 130.

89. Рахимянов, Х.М. Степень локализации процесса при интенсификации анодного растворения меди / Х.М. Рахимянов, Б.А. Красильников, С.И. Василевская // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 3(68). - С. 58 - 65.

90. Румянцев, Е.М. Технология электрохимической обработки металлов / Е.М. Румянцев, А.Д. Давыдов: Учеб. Пособие для техн. Вузов. - М.: Высш. шк., 1984. - 159 с., ил.

91. Рахимянов, Х.М. Технологические возможности электрохимической обработки отверстий неподвижным катодом - инструментом / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2016. - № 2. - С. 12 - 20.

92. Рахимянов, Х.М. Роль анионного состава электролита при электрохимической прошивке отверстий малого диаметра / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская, К.Х. Рахимянов, С.В. Джавадова // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2018. - № 2. - С. 107 - 112.

93. Рахимянов, Х.М. Подбор анионного состава электролита для прошивки малых отверстий в меди / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская, А.В. Журавлева // Инновации в машиностроении (ИнМаш-2017). Innovations in mechanical engineering (ISPCIME-2017): сб. тр. 8 междунар. науч.-практ. конф., Новосибирск, 28-30 сент. 2017 г. - Новосибирск. - 2017. - С. 126 - 131.

94. Алтухов, В.К. Защита металлов / В.К. Алтухов, Е.С. Воронцов, И.К. Маршаков. 1978. - Т. 14. № 4. - С. 477 - 480.

95. Грушевская, С.Н. Кинетика анодного растворения Cu, Au - сплавов в условиях образования труднорастворимых соединений Cu (I): дис. ... к - та хим. наук: 02.00.05 / Воронежский государственный университет. - Воронеж. 2000. - 200 с.

96. Рахимянов, Х.М. Особенности формообразования малых отверстий в меди при электрохимической обработке в водных хлоридных растворах / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2017. - № 2 (75). - С. 6 - 16.

97. Рахимянов, Х.М. Технологические ограничения в электрохимической прошивке отверстий малого диаметра / Х.М. Рахимянов, С.И. Василевская, К. Х. Рахимянов // Вестник Кузбасского государственного технического

университета. - 2018. - № 4. - С. 5 - 15.

186

98. Альтшуль, А.Д. Гидравлические сопротивления / А.Д. Альтшуль, - 2-е изд. перераб. И доп. М., Недра. 1982. - 224 с.

99. Ставицкий, Б.И. Электроискровая прецизионная обработка материалов. Научные основы особо точных методов формообразования поверхностей / Б.И. Ставицкий // Электронная обработка материалов. - 2002. - № 1. - С. 5 - 32.

100. Ali, S. Shaped tube electrochemical drilling of good quality holes / CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2009. - 58(1). P. 185 - 188.

101. Alting, L. «Micro Engineering», Ann / L. Alting, F. Kimurta, H.N. Hansen, G. Bissacco // CIRP Manuf. Technol., Elsevier. 2003. - vol. 52. P. 635 - 658.

102. Amalnik, S.M. An intelligent knowledge- based system for wire-electro-erosion dissolution in a concurrent engineering enviroment / S.M. Amalnik, H.A. El-Hofy, J.A. McGeough // Journal of Materials Processing Technology. 1998. - 79. P. 155 - 162.

103. Bal, Sasmita. Micro-Electro Discharge Machining of Holes and Grooves: AnAssessment of Process Parameters / Sasmita Bal, Purna Chandra Mishra, Ashok Kumar Satapathy // International Journal of Engineering and Technology (IJET). 2017. - Vol. 9. no 2. P. 710 - 719.

104. ^lban, W. A comparison of cylindrical and fan-shaped film-cooling holes on a vane endwall at low and high freestream turbulence levels / W. Colban, K.A.Thole, M. Haendler // Proceeding of GT 2006 ASME Turbo Expo 2006: Power for Land, Sea and Air. May 8-11. 2006. Barcelona. Spain.

105. Cotea|a, M. Electrochemical discharge machining of small diameter holes / M. Cotea|a, L. Slatineanu, O. Dodun, C. Ciofu. // International Journal of Material Forming. 2008. - 1(S1). P. 1327 - 1330.

106. Crichton, J.N. Studies of the Dischange in Electrochemical act Machining / J.N. Crichton, J.A. McGeough // J. Applied Electrochem. 1985. - Vol.15. № 1. P. 113 -119.

107. Fan, Z.W. Electrochemical micro-drilling of deep holes by rotational cathode tools / Z.W. Fan, L.W. Hourng // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2010. - 52(5 - 8). P. 555 - 563.

187

108. Fofonoff, T. A. Microelectrode array fabrication by electrical discharge machining and chemical etching / T.A. Fofonoff, S.M. Martel, N.G. Hatsopoulos, J.P. Donoghue, I.W. Hunter // IEEE transactions on biomedical engineering. 2004. - vol. 51. P. 890 - 895.

109. Huaiqian, B. Aviation-oriented Micromachining Technology—Micro-ECM in Pure Water / B. Huaiqian, X. Jiawen, L. Ying // Chinese Journal of Aeronautics. 2008. - 21(5). P. 455 - 461.

110. Katz, Z. Analysis of micro-scale EDM process / Z. Katz, C.J. Tibbles // Int. J. Adv. Manuf. Tech., Springer. 2005. - vol. 25. P. 923 - 928.

111. Kenney, J.A. Electrochemical machining with ultrashort voltage pulses: modeling of charging dynamics and feature profile evolution / J.A. Kenney, G.S. Hwang // Nanotechnology. 2005. - Vol. 16. no. 8. - P. 4.

112. Kim, D.J. Voltage pulse frequency and duty ratio effects in an electrochemical discharge microdrilling process of Pyrex glass / D.J. Kim, Y. Ahn, S.H. Lee, Y.K. Kim // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2006. - 46. P. 1064 -1647.

113. Klocke, F. Technological and Economical Comaprision of Roughing Startegies via Milling, EDM and ECM for Tiatnium- and Niclebased Blisks, Proceedings / F. Klocke, M. Zeis, A. Klink, D. Veselovac // Of the 1 st CIRP Global Web Conference on Interdisciplinary Research in Production Engineering. 2012. - Vol. 2. P. 98 - 101.

114. Kobayashi, F. Electrochemical discharge drilling methode / F. Kobayashi. Pantent JP9234629. 1997.

115. Krasilnikov, B.A. Anode dissolution localization of copper in water electrolytes / B.A. Krasilnikov, S.I. Vasilevskaya // Applied Mechanics and Materials, 2015. -Vol. 788: Actual Problems and Decisions in Machine Building. - P. 11 - 16.

116. Kunieda, M. Advancing EDM through Fundamental Insight into the Process / CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2005. - 54(2). P. 64 - 87.

117. Kunieda, M. Electrochemical micromachining using flat electrolyte jet / CIRP

Annals - Manufacturing Technology. 2011. - 60(1). P. 251 - 254.

188

118. Liu. Development of microelectrodes for electrochemical micromachining Yong / Liu, Di Zhu, Zeng Yongbin, Yu Hongbing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2010. - Vol. 55. P. 195 - 203.

119. M. A. H. The effect of high frequency and duty cycle in electrochemical microdrilling / M. A. H., G. Fantoni, J. Ciampi // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. - Vol. 55. P. 921 - 933.

120. Mahendran, S. Development of Micro EDM with Directly Mounted APA 400MML Actuator as Tool Feed Mechanism / S. Mahendran, I. Fazli, S. Thinesh Chander // In Advanced Materials Research. 2011. - Vol. 314. P. 1811 - 1817.

121. Masuzawa, T. State of the Art of Micromachining / CIRP Ann - Manuf Technol. 2000. - 49 (2). P. 473 - 488.

122. Mohd Abbas, N. Review on current research trends in electrical discharge machining (EDM) / N. Mohd Abbas, D.G. Solomon, M.A. Fuad Bahari // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2007. - 47. P. 1214 - 1228.

123. Narasimhan, J. Tool Wear Compensation and Path Generation in Micro and Macro EDM / J. Narasimhan, Z. Yu, K.P. Rajurkar// J Manuf Process. 2005. 7.

P. 75 - 82.

124. Natsu, W. Generating complicated surface with electrolyte jet machining / W. Natsu, T. Ikeda, M. Kunieda // Precision Engineering. 2007. - 31(1). P. 33 - 39.

125. Natsu, W. Research on generation of three-dimensional surface with micro-electrolyte jet machining / W. Natsu, S. Ooshiro, M. Kunieda // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2008. - 1(1). P. 27 - 34.

126. Nguyen, M.D. Simultaneous micro-EDM and micro-ECM in low-resistivity de-ionized water / M.D. Nguyen, M. Rahman, Y.S. Wong. // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2012. - 54 - 55(0). P. 55 - 65.

127. Nguyen, M.D. Enhanced surface integrity and dimensional accuracy by simultaneous micro-ED/EC milling / M.D. Nguyen, M. Rahman, Y.S. Wong. // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2012. - 61(1). P. 191 - 194.

128. Okita, Y. Film effectiveness performance of an arrowhead-shaped film cooling hole geometry / Y. Okita, M. Nishiura // Proceeding of GT 2006 ASME Turbo Expo 2006: Power for Land, Sea and Air. May 8-11. 2006. Barcelona. Spain.

129. Pavlinich, S. Electrochemical shaping of aerodynamic seal elements / Russian Aeronautics (Iz VUZ). 2008. - 51(3). P. 330 - 338.

130. Prihandana, G.S. / G.S. Prihandana, M. Mahardika, M. Hamdi, Y.S. Wong, K. Mitsui // J Mach Tools Manuf. 2009. - 49. P. 1035 - 1041.

131. Rajurkar, K.P. Reviev of Electrochemical and Electrodischarge Machining / K.P. Rajurkar, M.M. Sundaram, A.P. Malshe // The Seventeenth CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM). 2013. - no 6. P. 13 - 26.

132. Rajurkar, K.P. New Developments in Electro-Chemical Machining / CIRP Annals - Manufacturing Technology. 1999. - 48(2). P. 567 - 579.

133. Rajurkar, K.P. Study of Pulse Electrochemical Machining Characteristics / CIRP Annals - Manufacturing Technology. 1993. - 42(1). P. 231 - 234.

134. Rajurkar, K.P. Micro and nanomachining by elecrto - physical and chemical processes / K.P. Rajurkar, G. Levy, A. Malshe et. Al. // Annals of CIPR. 2006. - Vol. 55 (2). P. 643 - 666.

135. Rakhimyanov, K. Kh. Anodic behavior of amorphous and nanocrystal alloys during the electrochemical processing / K. Kh. Rakhimyanov, M.V. Ivanova, S.I. Vasilevskaya // Matec Web of Conferences, 2018. - Vol. 224: International conference on modern trends in manufacturing technologies and equipment (ICMTMTE 2018). - Art. 01012 (6p.).

136. Rakhimyanov, Kh. M. Providing the forming accuracy during the electrochemical deep hole drilling of a small diameter by the cathode - tool with a complete electro - isolating coating / Kh. M. Rakhimyanov, S. I. Vasilevskaya , K. Kh. Rakhimyanov // XIV International scientific-technical conference «Actual problems of electronic instrument engineering» (APEIE - 2018). 2018. - Vol.1. no. 3. P. 151 -154.

137. Rakhimyanov, Kh. M. Prospects of combining electro-erosive and electrochemical processes in forming the holes of a small diameter in difficult - to - process ma-

190

terials / Kh. M. Rakhimyanov, S. I. Vasilevskaya // Matec Web of Conferences. 2018. - Vol. 224: International conference on modern trends in manufacturing technologies and equipment (ICMTMTE 2018). - Art. 01013 (7p.).

138. Rakhimyanov, Kh. M. Activation of Electrochemical Piercing of Small Diameter Holes by Implementing High-Voltage Pulses in the Inter-Electrode Gap / Kh. M. Rakhimyanov, S.I. Vasilevskaya // Matec Web of Conferences, 2019. - Vol. 297: X International Scientific and Practical Conference «Innovations in Mechanical Engineering» (ISPCIME 2019) . - Art. 01008 (7 p.).

139. Review Of Electrical Discharge Machining (EDM) / Mechanical System Design. - 2016. P. 1 - 6.

140. Salvarezza, R.C. Electrochemical behaviour of Copper in Aqueous Moderate Alkaline Media Containing Sodium Carbonate and Bicarbonate, and Sodium Perchlo-rate / R.C. Salvarezza, A.J. Arvia // Electrochim. Acta. - 1990. - Vol. 35, № 9. - P. 1337 - 1343.

141. Saumweber, C. Interaction of film cooling rows: effects of hole geometry and row spacing the coolling performance downstream of the second row holes / C. Saumweber, A. Schulz // Proceedings of ASME Turbe Expo 2003: Power for Land. Sea and Air. GT2008. June 16 - 19. 2003. Atlanta. Georgia. USA.

142. Schumacher, B.M. After 60 years of EDM the discharge process remains

still disputed / Journal of Materials Processing Technology. 2004. - 149(1 - 3). P. 376 - 381.

143. Sriani, T. / T. Sriani, H. Aoyama // J Adv Mech Des Syst Manuf. 2010. - 4. P. 1182 - 1191.

144. Sriani, T / T. Sriani, H. Aoyama // J Adv Mech Des Syst Manuf. 2010 . - 4. P. 1261 - 1271.

145. Sundaram, M.M. Electrical and Electrochemical Processes, in Intelligent Energy Field Manufacturing / M.M. Sundaram, K. Rajurkar // CRC Press. 2010. - P. 173 - 212.

146. Vasilevskaya, S. I. Consideration of hydraulic limitations in setting the mode

parameters of combined piercing the holes / S.I. Vasilevskaya // Matec Web of Con-

191

ferences, 2019. - Vol. 298: International conference on modern trends in manufacturing technologies and equipment (ICMTMTE 2019). - Art. 00141 (6 p.).

147. Yang, X. Molecular dynamics simulation of the material removal mechanism in micro-EDM / Precision Engineering. 2011. - 35(1). P. 51 - 57.

148. Zabel, A. Deep hole drilling using tools with small diameters - Process analysis and process design / A. Zabel, M. Heilmann // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2012. - 61(1). P. 111 - 114.

149. Zahiruddin, M. Comparison of energy and removal efficiencies between micro and macro EDM / M. Zahiruddin, M. Kunieda // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2012 - 61(1). P. 187 - 190.

150. Zhihong, Gao. Full-coverange film cooling for a turbine blade with axialshaped holes / Gao Zhihong of Thermophysics and Heat Transfer. January - March 2008. -Vol. 22, No. 1.

ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» по учебной работе

Брованов 2019 г.

АКТ

использования результатов диссертационной работы в учебном процессе

В ходе выполнения диссертационной работы «Формообразование глубоких отверстий малого диаметра при электроэрозионно - электрохимической прошивке» Василевской С.И. получены научные и практические результаты, направленные на расширение технологических возможностей современного метода формообразования глубоких отверстий малого диаметра. Полученные результаты используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 15.03.05 в дисциплине «Основы электрофизических методов обработки» и магистров по направлению 15.04.05 в дисциплине «Специальные главы технологии машиностроения» в ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет».

Декан механико - технологического факультета, к.т.н., доцент В.В. Янпольский

УТВЕРЖДАЮ

Г-Г

Проректор —— А.Г. Вое

« 06

УТВЕРЖДАЮ

Директор ООО «Физико^&е^шический Центр»

А Д.Журавлев<Л^X '

2019 г.

о?«/

Г'

АКТ

промышленного опробования технологии электроэрозионно - электрохимической прошивки отверстий

По результатам диссертационной работы Василевской С.И.

«Формообразование глубоких отверстий малого диаметра при

электроэрозионно - электрохимической прошивке», выполненной на кафедре

технологии машиностроения Новосибирского государственного технического

университета под руководством д.т.н., профессора Рахимянова Х.М., на

предприятии ООО «Физико-технический Центр» было проведено опробование

технологии электроэрозионно - электрохимической прошивки отверстия

диаметром 0,52 мм глубиной 12,4 мм в детали - фильера, выполненной из

нержавеющей стали. По результатам обработки партии деталей (50 шт.)

установлена высокая точность формообразования отверстия (отклонение по

диаметру не превышает 0,02 мм) при значении шероховатости Яа = 0,42 - 0,61

мкм. Время прошивки одного отверстия составило 5 мин. Для промышленной

реализации данной технологии необходима разработка специализированной

установки с автоматизацией вспомогательных переходов От НГТУ

Исполнитель - ст. преподаватель Василевская С.И. Научный руководитель - д.т.н., проф. Рахимянов Х.М.

От ООО «Физико-технический Центр» ^

Директор - А.И. Журавлев