Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Обработка отверстий малого диаметра в деталях топливной аппаратуры
7 июля 2020             

М.И. МАРКОВА, канд. техн. наук, доцент А.И. ШИЛОВ, магистрант (АлтГТУ им. И.И. Ползунова, г. Барнаул) Маркова М.И. – 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, e-mail: margarita-markova@inbox.ru
 

Введение

Конструктивной особенностью прецизионных деталей топливной аппаратуры является изготовление точных отверстий малого диаметра с низкой шероховатостью. Так при изготовлении корпуса электроуправляемой форсунки необходимо получить два дренажных отверстия диаметром 2 мм с полостью низкого давления, расположенных под углом. По технологическому процессу сначала получают отверстие большего диаметра, а затем ружейным сверлом под углом сверлят отверстия малого диаметра. В конце области сверления при вскрытии отверстия есть опасность образования заусенца. Это обуславливается тем, что при сверлении партии форсунок режущие кромки инструмента притупляются, силы резания возрастают и металл за счет деформации не срезается полностью, а частично остается на кромке пересечения отверстий в виде заусенца. В процессе эксплуатации форсунки образовавшийся заусенец под действием пульсирующего давления отпадает и потоком топлива уносится в распылитель, что приводит к выходу ее из строя. Опасность образования заусенцев имеется и при изготовлении таких деталей топливной аппаратуры, как штуцер выходной высокого давления, втулка плунжера насоса, корпус клапана наполнительного.
 
Образовавшиеся в процессе изготовления заусенцы необходимо удалить. Существуют несколько способ: механический, автоматизированный на станке с ЧПУ, давлением, взрывом, электрохимический.
 
Самым простым метод удаления заусенцев является механический метод. Но он не приемлем для труднодоступных для обработки мест. Не все перечисленные методы позволяют достигать требуемой производительности и стабильности процесса обработки.
 
Одним из наиболее эффективных методов удаления заусенцев в условиях среднесерийного и крупносерийного производства является электрохимический метод, так как обеспечивает высокую производительность процесса и удаление заусенцев электрической энергией в конкретном месте на детали. Внедрение данного метода в серийное производство изготовления деталей топливной аппаратуры приведет к снижению трудоемкости производственного процесса.
 
Электрохимическим методом обрабатываются только электропроводящие материалы. На обрабатываемую деталь, которая является анодом, подаётся напряжение постоянного тока. Электрод, который является катодом, располагают в отверстие непосредственно у заусенца. Через обрабатываемое отверстие под давлением пропускают электролит – концентрированный раствор соли. Под воздействием электрического тока металлический заусенец растворяется и формируется качественная радиусная поверхность. Преимуществом метода является то, что твердость материала и его макроструктура на поверхности остаются без изменений, микротрещины не образуются.

Теория

В обрабатываемой детали на пересечении отверстий, где необходимо убрать заусенец, устанавливается электрод – катод, на который подается постоянный ток отрицательной полярности. На деталь, которая выступает в качестве анода, в свою очередь подается постоянный электрический ток. Через обрабатываемое отверстие под давлением 4–5 бар пропускается электролит в виде 20% раствора соли.
 
Управление процессом осуществляется посредством изменения напряжения в цепи (сила тока), потока электролита и времени цикла. Кроме того, качество радиусной поверхности зависит и от материала детали, расположения отверстий, радиуса отверстий. Для деталей, содержащих несколько отверстий разного диаметра, есть опасность разъедания отверстий меньшего диаметра. Поэтому, для таких деталей необходимо провести эксперименты и определить расстояние на установку электрода и оптимальной силы тока в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия.
 
Моделирование процесса удаления заусенцев и образования радиусного скругления в зоне пересекающихся отверстий проводилось в системе Solid Works. Для этого была создана 3D модель корпуса насоса (рис. 1). Конструктивно корпус содержит топливо проводящие пересекающиеся отверстия диаметром 5 мм. Так как материал корпуса - алюминиевый сплав АК 7Ч, то определить массу корпуса до обработки в системе Solid Works не составляет труда (рис. 2).
 
Обработка отверстий малого диаметра в деталях топливной аппаратуры
Рис. 1. 3D модель корпуса насоса
 
По формуле первого закона электролиза Фарадея масса растворенного материала определяется как:
 
m=k·l·t
 
где:
m - масса растворенного материала;
k - сила тока, проходящая через деталь;
l - электрохимический эквивалент материала;
t - время обработки.
 
Таким образом, изменение массы оказывает влияние на время обработки и силу тока. Если смоделировать процесс удаления заусенца в системе Solid Works с помощью образования радиусного скругления в месте пересечения отверстий, то можно рассчитать массу детали после моделирования и определить разность масс до и после обработки. Тогда время протекания процесса определится по формуле:
 
t=m/k·l
 
Обработка отверстий малого диаметра в деталях топливной аппаратуры
Рис. 2. Исходная масса детали
 
 
Результаты и обсуждение Эксперимент по получению данных проводился для отверстий диаметром 3 мм, 4 мм и 5 мм. Скругление диаметров моделировалось разными радиусами: 0,9 мм, 1,2 мм и 1,9 мм (рис. 3). После чего проводился расчет массы детали (рис. 4), данные заносились в таблицу 1.
 
Обработка отверстий малого диаметра в деталях топливной аппаратуры
Рис. 3. Моделирование скругления радиусом 1,2 мм
 
 
 
Обработка отверстий малого диаметра в деталях топливной аппаратуры
Рис. 4. Расчет массы детали с радиусом скругления 1,2 мм
 
 
Таблица 1
 
Расчётные данные массы детали из алюминиевого сплава
 
Диаметр, мм Масса обработки, г Масса после обработки с R0,9, г Масса после обработки с R1,2, г Масса после обработки с R2, г
3 302,238 302,216 302,201 302,155
4 301,734 301,707 301,69 301,632
5 301,094 301,066 301,047 301,986
 
Изменение массы материала Δi  при разных радиусах скругления приведено в таблице 2.
 
Таблица 2
 
Изменение массы материала
 
Диаметр, мм  Δ1 при R0,9, г  Δ2 при R1,2, г  Δ3 при R2, г
3 0,022 0,037 0,083
4 0,027 0,044 0,102
5 0,028 0,047 0,108
 
Зная электрохимический эквивалент алюминия k=9,3·10-8 кг/Кл по формуле 2 определяем время протекания процесса, задавшись значением силы тока в 60 А (таблица 3).
 
Таблица 3
Расчётные данные времени обработки детали из алюминиевого сплава при силе тока 60 А
 
Диаметр, мм Время протекания процесса Δ1, сек Время протекания процесса Δ2 , сек Время протекания процесса Δ3 , сек
3 3,9 6,6 14,9
4 4,8 7,9 18,3
5 5,0 8,4 19,4
 
 
По расчетным данным построены графики, показывающие изменение съема материала от времени для деталей из алюминиевого сплава (рис. 5) и получены зависимости.
 
 
Обработка отверстий малого диаметра в деталях топливной аппаратуры
Рис. 5. Съём материала от времени для детали из алюминиевого сплава
 
 

Выводы

Таким образом, зависимости съёма материала от времени обработки позволят определять время (T) протекания процесса электрохимической обработки деталей из алюминиевого сплава, конструктивно имеющие отверстия разных диаметров.
 
 
Список литературы
 
1. Шилов А.И., Маркова М.И. Проблемы обработки отверстий малого диаметра при изготовлении корпуса форсунки // Молодежь – Барнаулу: материалы 20 городской науч.- практ. конф. молодых ученых, Барнаул, 5–13 нояб. 2019 г. – Барнаул, 2019. – С. 299.
2. Карачев А.В. Влияние явления застойной зоны на величину сил резания при обработке отверстий глубоким сверлением ружейными сверлами // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. – 2019. – № 1 (48). – С. 32–38.
3. Торопов А.А. Прогнозирование и минимизация заусенцев при обработке резанием, моделированием процессов их образования: дис. … канд. техн. наук : 05.03.01. – СПб., 1999. – 235 c.
4. Станок для электрохимического удаления заусенцев и скругления острых кромок / Н.Ф. Камалов, Л.А. Галимова, М.В. Ватуев, Т.В. Галиев // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: материалы 7 Всерос. науч.-техн. конф., Уфа, 23–24 марта 2017 г. – Уфа, 2017. – С. 124–129.
5. Маслов А.В., Егориков А.И. Электрохимическое удаление заусенцев // Проблемы и перспективы развития машиностроения: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф. Липецк, 17–18 нояб. 2016 г. – Липецк, 2016. – С. 164–167.
6. Гонибесова Е.В., Коротких М.Т. Электрохимическое удаление заусенцев с мелких деталей в условиях автоматизированного производства // Неделя науки СПбПУ. Лучшие доклады: материалы науч. конф. с междунар. участием, Санкт-Петербург, 19–24 нояб. 2018 г. – СПб., 2018. – С. 106–110.
7. Kwon B.C., Ko S.L., Kim K.H. New abrasive deburring method using suction for micro burrs at intersecting holes // CIRP Annals - Manufacturing Technology. – 2016. – Vol. 65, № 1. – P. 145–148.
8. Маслов А.В., Маслов А.А. О роли геометрического фактора и режима обработки при электрохимическом удалении заусенцев // Управление качеством продукции в машиностроении и авиакосмической технике (ТМ-18): сб. науч. тр. 10 междунар. науч.-техн. конф., Воронеж, 23–24 мая 2018 г. – Воронеж, 2018. – С. 37–40.
9. Zheng X.H., Wei Z.F., Yu Z.Y. Electrochemical deburring of miniature holes // Advanced Materials Research. – 2013. – Vol. 690–693. – P. 3226–3230.
10. Deburring Miniature Components by Electrochemical Method / S.-J. Lee, C. P. Liu, T. J. Fan, Y.-H. Chen // International Journal of Electrochemcal Science. – 2013. – № 8. – P. 1713– 1721.
11. Евсеев Д.Г., Гуськов А.Н. Основы технологии электрофизических и электрохимических методов обработки: учеб. пособие для студентов специальностей «Технология машиностроения» и «Технология вагоностроения». – М.: МИИТ, 2007. – 81 с.
12. Шилов А.И., Маркова М.И. Особенности электрохимической обработки отверстий деталей топливной аппаратуры [Электронный ресурс] // Наука и молодежь: материалы 16 Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 2019. – Т. 2. – С. 263–264. – ISBN 978-5-7568-1308-1. – Режим доступа: https://journal.altstu.ru/konf_2019/2019_2/16/. – Загл. с экрана.
13. Рахимянов Х.М., Василевская С.И., Рахимянов К.Х. Особенности электрохимической прошивки малых отверстий изолированным катодом-инструментом // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП–2018): тр.
14 междунар. науч.-техн. конф., Новосибирск, 2–6 окт. 2018 г. : в 8 т. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2018. – Т. 2. – С. 118–121. 14. Sarkar S., Mitra S., Bhattacharyya B. Mathematical modeling for controlled electrochemical deburring (ECD) // Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Vol. 147, № 2. – P. 241–246.
15. Wei Z.F., Zheng X.H., Yu Z.Y. Mathematical modeling and experimental study on electrochemical deburring of miniature holes // Advanced Materials Research. – 2013. – Vol. 721. – P. 382–386
 
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 7. № 1-2. 2020 ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
 

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru