RU2618594C1 - Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method - Google Patents

Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method Download PDF

Info

Publication number
RU2618594C1
RU2618594C1 RU2016110651A RU2016110651A RU2618594C1 RU 2618594 C1 RU2618594 C1 RU 2618594C1 RU 2016110651 A RU2016110651 A RU 2016110651A RU 2016110651 A RU2016110651 A RU 2016110651A RU 2618594 C1 RU2618594 C1 RU 2618594C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
processing
laser
stage
combined treatment
artificial roughness
Prior art date
Application number
RU2016110651A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Рязанцев
Сергей Степанович Юхневич
Виктор Алексеевич Поротиков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева")
Priority to RU2016110651A priority Critical patent/RU2618594C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2618594C1 publication Critical patent/RU2618594C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00Combined machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/38Influencing metal working by using specially adapted means not directly involved in the removal of metal, e.g. ultrasonic waves, magnetic fields or laser irradiation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: method involves processing the part with a fiber laser on a precision laser complex in the first stage, after which the final processing of the irregularities is performed by electrochemical method in the final mode. As a result of the proposed dimensional combination treatment, the working parts of the part in the cooling channels can be obtained with the necessary technological parameters without reducing the quality of the surface layer and the reliability of the product.
EFFECT: reduced time in the technological preparation before processing, reduce labour intensity is not less than 2 times.
2 dwg

Description

Способ относится к области машиностроения и может быть использован при нанесении искусственной шероховатости на поверхности детали, например на прямых участках и боковых поверхностях каналов охлаждения теплонагруженной детали - оболочки, входящей в состав ракетного двигателя.The method relates to the field of mechanical engineering and can be used when applying artificial roughness to the surface of the part, for example, on the straight sections and side surfaces of the cooling channels of the heat-loaded part - the shell that is part of the rocket engine.

Известен способ [1], в котором для регулируемых шероховатых поверхностей используют электротермическое воздействие движущихся катодных пятен в вакуумном дуговом разряде. Размеры шероховатости регулируются током и временем воздействия разряда, давлением в вакуумной камере и рядом других параметров.The known method [1], in which for controlled rough surfaces using the electrothermal action of moving cathode spots in a vacuum arc discharge. The dimensions of the roughness are regulated by the current and time of the discharge, the pressure in the vacuum chamber and a number of other parameters.

Недостатками способа являются возможное нарушение качества поверхностного слоя (например, боковых поверхностей пазов в теплонагруженных деталях) при импульсе большой энергии, ограничение площади теплопередачи, низкая производительность.The disadvantages of the method are a possible violation of the quality of the surface layer (for example, the side surfaces of the grooves in the heat-loaded parts) with a pulse of high energy, limiting the area of heat transfer, low productivity.

Наиболее близким способом нанесения искусственной шероховатости является способ [2], включающий обработку детали электродом-инструментом на электроэрозионном оборудовании, при этом обработку выполняют в два этапа, на первом этапе на грубом режиме электроимпульсным методом на рабочей части электрода-инструмента наносят неровности в виде соприкасающихся углублений, после чего на чистовом режиме электроискровой обработкой электродом-инструментом формируют шероховатость на обрабатываемом участке.The closest way to apply artificial roughness is the method [2], which includes processing the part with an electrode tool on electrical discharge equipment, while the processing is carried out in two stages, at the first stage in rough mode by an electric pulse method, irregularities in the form of contacting depressions are applied to the working part of the electrode tool after which, in the finishing mode by electrospark treatment with an electrode-tool, a roughness is formed on the treated area.

Недостатками способа являются относительно большой износ электрода-инструмента (например, величина износа латунных электродов составляет 25-30% объема металла, снятого с детали), что значительно удорожает этот вид обработки и затрудняет получение необходимой точности, требует большого расхода энергоресурсов, производительность сравнительно низка.The disadvantages of the method are the relatively large wear of the electrode tool (for example, the amount of wear of brass electrodes is 25-30% of the volume of metal removed from the part), which significantly increases the cost of this type of processing and makes it difficult to obtain the necessary accuracy, requires high energy consumption, and productivity is relatively low.

Техническим результатом предлагаемого способа является получение искусственной шероховатости высокопроизводительным способом с использованием импульсного волоконного лазера без снижения качества поверхностного слоя изделия с необходимыми технологическими параметрами и расширение области использования способа.The technical result of the proposed method is to obtain artificial roughness in a high-performance way using a pulsed fiber laser without reducing the quality of the surface layer of the product with the necessary technological parameters and expanding the scope of use of the method.

Способ получения искусственной шероховатости на поверхности детали комбинированным методом обработки включает обработку детали в два этапа: первоначально формируют шероховатость на поверхности детали, затем на чистовом режиме выполняют окончательную обработку, причем на первом этапе осуществляют импульсным волоконным лазером обработку детали на прецизионном лазерном комплексе, а на втором этапе выполняют электрохимическую обработку поверхности детали.A method of obtaining artificial roughness on the surface of a part using a combined processing method involves processing the part in two stages: initially, a roughness is formed on the surface of the part, then final processing is performed, and at the first stage, the part is processed by a pulsed fiber laser on a precision laser complex, and at the second stage perform electrochemical surface treatment of the part.

На фиг. 1 показана схема лазерной обработки импульсным волоконным лазером для получения искусственной шероховатости. На фиг. - 2 схема электрохимической обработки.In FIG. 1 shows a laser treatment pattern for a pulsed fiber laser to produce artificial roughness. In FIG. - 2 scheme of electrochemical processing.

На фиг. 1 деталь 1 и импульсный волоконный лазер 2 устанавливают на рабочий стол 3 прецизионного лазерного комплекса с роторным устройством 4. Лазер 2 на первом этапе обработки располагается на определенном фокусном расстоянии L, в зависимости от типа волоконного лазера. После чего подают энергию на лазер 2 и производят обработку рабочей части 5. Регулирование расположения детали 1 и лазера 2 относительно друг друга осуществляется за счет роторного устройства 4.In FIG. 1 part 1 and a pulsed fiber laser 2 are installed on the desktop 3 of a precision laser complex with a rotary device 4. Laser 2 at the first stage of processing is located at a certain focal length L, depending on the type of fiber laser. After that, energy is supplied to the laser 2 and the working part 5 is processed. The arrangement of the part 1 and the laser 2 relative to each other is controlled by the rotary device 4.

На фиг.2 на втором этапе обработки рабочую часть 5 детали 1 выставляют относительно катодного устройства 6 на рабочем столе 3 напротив рабочей части 5, полученной на первом этапе волоконным лазером 2. Электролит 7 подают в пространство между деталью 1 и катодным устройством 6. Через выпрямитель подают ток на электролит 7, при этом деталь 1 и катодное устройство 6 включают по схеме прямой полярности.In figure 2, at the second stage of processing, the working part 5 of part 1 is set relative to the cathode device 6 on the work table 3 opposite the working part 5 obtained in the first stage by a fiber laser 2. The electrolyte 7 is fed into the space between the part 1 and the cathode device 6. Through the rectifier supply current to the electrolyte 7, while the part 1 and the cathode device 6 are turned on according to the direct polarity scheme.

Способ осуществляют следующим образом. Устанавливают деталь 1 и волоконный лазер 2 на рабочий стол 3 прецизионного лазерного комплекса с роторным устройством 4. Выставляют лазер 2 на необходимом фокусном расстоянии от детали 1 (фиг. 1). Управление происходит за счет роторного устройства 4. Крепление, юстировка и автоматическая регулировка лазера 2 предусмотрены на оборудовании. Затем подводят лазер 2 к детали 1, регулируют фокусное расстояние между ними, при этом формируется профиль в форме неровностей.The method is as follows. Set part 1 and fiber laser 2 on the desktop 3 of a precision laser complex with a rotary device 4. Set the laser 2 at the required focal length from part 1 (Fig. 1). The control is due to the rotary device 4. Mounting, alignment and automatic adjustment of the laser 2 are provided on the equipment. Then bring the laser 2 to the part 1, adjust the focal length between them, while forming a profile in the form of irregularities.

На втором этапе (фиг. 2) деталь 1 помещают на рабочем столе 3. Устанавливают катодное устройство 6 с обеспечением получения на рабочей части 5 детали 1 профиля неровностей. Подключают деталь 1 и катодное устройство 6 по схеме прямой полярности, при этом деталь 1 является анодом (+). Устанавливают на выпрямителе режим чистовой обработки, обеспечивающий получение на рабочей части 5 детали 1 профиля неровностей с бездефектным слоем поверхности. Подают электролит 7 в пространство между деталью 1 и катодным устройством 6. Осуществляют подачу тока через выпрямитель до получения необходимых неровностей на рабочей части 5.In the second stage (Fig. 2), part 1 is placed on the desktop 3. Install the cathode device 6 to ensure that on the working part 5 of part 1 of the profile of irregularities. Connect part 1 and the cathode device 6 according to the scheme of direct polarity, while part 1 is the anode (+). Set the finishing mode on the rectifier, which ensures that on the working part 5 of part 1 of the profile of irregularities with a defect-free surface layer. The electrolyte 7 is fed into the space between the part 1 and the cathode device 6. A current is supplied through the rectifier to obtain the necessary irregularities on the working part 5.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

В каналах охлаждения оболочки камеры сгорания из сплава БрХЦрТВ ракетного двигателя необходимо выполнить локальный участок в донной части канала для дополнительного охлаждения. По требованиям технической документации глубина выступов должна быть 0,4±0,03 мм, ширина 0,8±0,1 мм. Комбинированные методы лазерной и электрохимической обработки для этих целей ранее не использовались. Применялись менее производительные способы механической, электроэрозионной и электрохимической обработки. Использование вышеуказанных методов весьма трудоемко и требует существенных затрат на технологическую подготовку перед началом выполнения работ.In the cooling channels of the shell of the combustion chamber of the BrHTsrTV alloy of the rocket engine, it is necessary to perform a local section in the bottom of the channel for additional cooling. According to the requirements of technical documentation, the depth of the protrusions should be 0.4 ± 0.03 mm, width 0.8 ± 0.1 mm. Combined methods of laser and electrochemical processing for these purposes have not been previously used. Less productive methods of mechanical, electroerosive and electrochemical treatment were used. Using the above methods is very time-consuming and requires significant costs for technological preparation before starting work.

Проведенные эксперименты показали, что при мощности лазера до 50 Вт на рабочей части детали в канале охлаждения формируются участки с высотой неровностей 0,41 мм и шириной 0,82 мм в течение 0,1 минуты. При образовании поверхностного слоя, подверженного температурным воздействиям, его удаление происходит электрохимической обработкой на следующих технологических режимах: напряжение 12 В, сила тока 70…190 А, давление 3…6 кг⋅с/см2, межэлектродный зазор 0,5 мм. Металлографические и рентгеноструктурные исследования не выявили нарушения качества поверхностного слоя в канале на окончательно обработанной детали. Измерение профиля участков показало соответствие требованиям технической документации.The experiments showed that with a laser power of up to 50 W, sections with uneven heights of 0.41 mm and a width of 0.82 mm are formed in 0.1 minutes on the working part of the part in the cooling channel. When a surface layer is exposed to temperature influences, it is removed by electrochemical treatment at the following technological conditions: voltage 12 V, current strength 70 ... 190 A, pressure 3 ... 6 kg 6s / cm 2 , electrode gap 0.5 mm. Metallographic and X-ray structural studies did not reveal a violation of the quality of the surface layer in the channel on the finished part. Measurement of the profile of sites showed compliance with the requirements of technical documentation.

Таким образом, сократилось время на технологическую подготовку перед обработкой, производительность возросла не менее чем в 2 раза по отношению к механической, электроэрозионной и эрозионно-химической обработке без снижения качества поверхностного слоя изделия.Thus, the time for technological preparation before processing was reduced, productivity increased by at least 2 times in relation to mechanical, electroerosive and erosion-chemical treatment without reducing the quality of the surface layer of the product.

Источники информацииInformation sources

1. Получение регулируемой шероховатости металлических поверхностей в вакуумном дуговом разряде. / Аникеев В.Н., Докукин М.Ю. // Инженерный вестник: ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана», 02.02.2013.1. Obtaining adjustable roughness of metal surfaces in a vacuum arc discharge. / Anikeev V.N., Dokukin M.Yu. // Engineering Bulletin: FSBEI HPE Moscow State Technical University named after N.E. Bauman ", 02/02/2013.

2. Патент РФ №2464137. Способ получения локального участка охлаждения теплонагруженной детали. / В.П. Смоленцев и др. Опубликован 20.10.2012, бюллетень №29.2. RF patent No. 2464137. A method of obtaining a local cooling section of a heat-loaded part. / V.P. Smolentsev et al. Published on October 20, 2012, Bulletin No. 29.

Claims (1)

Способ получения искусственной шероховатости на поверхности детали комбинированным методом обработки, включающий обработку детали в два этапа, при которой первоначально формируют шероховатость на поверхности детали, а затем на чистовом режиме выполняют окончательную обработку, отличающийся тем, что на первом этапе осуществляют обработку детали импульсным волоконным лазером прецизионного лазерного комплекса, а на втором этапе выполняют электрохимическую обработку поверхности детали.A method of obtaining artificial roughness on the surface of a part using a combined processing method, comprising processing the part in two stages, in which the roughness is initially formed on the surface of the part, and then final processing is performed in the finishing mode, characterized in that the first stage is used to process the part with a precision fiber laser laser complex, and at the second stage they perform electrochemical processing of the surface of the part.
RU2016110651A 2016-03-22 2016-03-22 Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method RU2618594C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110651A RU2618594C1 (en) 2016-03-22 2016-03-22 Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110651A RU2618594C1 (en) 2016-03-22 2016-03-22 Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618594C1 true RU2618594C1 (en) 2017-05-04

Family

ID=58697688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016110651A RU2618594C1 (en) 2016-03-22 2016-03-22 Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618594C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2409455C2 (en) * 2009-04-13 2011-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" Method of processing current conducting materials
MD426Y (en) * 2011-03-18 2011-10-31 Inst Fizica Aplicata Stiinte Process for electrochemical dimensional laser-combined working of metals
RU2451582C2 (en) * 2010-07-07 2012-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of sizing metals and alloys
RU2464137C2 (en) * 2010-11-01 2012-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") Method of producing local section of heat-loaded part cooling section
CN203992695U (en) * 2014-08-10 2014-12-10 佳木斯大学 Optical-fiber laser mask micro-electrochemical machining complex machining device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2409455C2 (en) * 2009-04-13 2011-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" Method of processing current conducting materials
RU2451582C2 (en) * 2010-07-07 2012-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of sizing metals and alloys
RU2464137C2 (en) * 2010-11-01 2012-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") Method of producing local section of heat-loaded part cooling section
MD426Y (en) * 2011-03-18 2011-10-31 Inst Fizica Aplicata Stiinte Process for electrochemical dimensional laser-combined working of metals
CN203992695U (en) * 2014-08-10 2014-12-10 佳木斯大学 Optical-fiber laser mask micro-electrochemical machining complex machining device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kawanaka et al. Mirror-like finishing by electrolyte jet machining
CN104874876B (en) A kind of tool-electrode processing technology and the method that micropore is processed using the tool-electrode
CN109570666B (en) Bipolar tool electrode for electrolytic wire cutting machining and manufacturing and machining method
US3352774A (en) Apparatus for electrolytically tapered or contoured cavities
Kaminski et al. Micro hole machining by conventional penetration electrical discharge machine
US20190177872A1 (en) Electrolytic polishing method and device and method for producing a cathode
CN112453601B (en) Electric spark machine tool for processing inner cavity of metal product
CN106141339A (en) A kind of multi-electrode fine electric spark forming and machining method and device
RU2590743C1 (en) Method of multiple-point pulsed electrochemical treatment of blades in robotic system and device therefor
RU2618594C1 (en) Method for producing artificial roughness detail surface by combined treatment method
RU2305614C2 (en) Method for electrochemical dimensional working of turbine blades and apparatus for performing the same
CN202943344U (en) Electrochemical machining (ECM) device of electrochemical machining narrow groove
RU2401725C2 (en) Method of electrochemical dimensional treatment of parts and device to this end
RU2621744C2 (en) Method of electrolyte-plasma treatment of items manufactured with application of additive technologies
RU2749414C1 (en) Method for obtaining artificial roughness on the surface of part by mechanical processing
CN114700568B (en) Method and device for processing groove structure by combining electric spark and electrolysis of belt electrode
Liu et al. Machining characteristics of hard and brittle insulating materials with mist-jetting electrochemical discharge
RU2514236C1 (en) Method of electrochemical processing of gas turbine blades with two butts and device to this end
EA030498B1 (en) Method for electrochemical treatment of titanium and titanium alloys
CN105033371A (en) Electromachining method for preventing electrochemical dispersion corrosion
RU2464137C2 (en) Method of producing local section of heat-loaded part cooling section
RU2283735C2 (en) Turbine blade electrochemical shaping process and apparatus for performing the same
RU2543158C2 (en) Electrochemical processing of metal parts in working variable-conductivity medium and device to this end
Osipenko et al. Improved methodology for calculating the processes of surface anodic dissolution of spark eroded recast layer at electrochemical machining with wire electrode
CN105364234A (en) Apparatus for electrochemically machining a metallic workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20191202

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20191218