Повышение качества и эксплуатационных свойств поверхностей деталей многозвенных ушковых соединений, работающих в условиях фреттинг-коррозии, на основе комбинированной упрочняющей обработки: На примере стыковых соединений планера самолета

Эксплуатационные свойства ответственных деталей и соединений планера самолета в значительной степени определяются состоянием поверхностного слоя и точностью их изготовления. При этом необходимо учитывать, что оптимальные показатели качества и точности определяются назначением и условиями эксплуатации изделий.

Большинство деталей и соединений планера (узлы навески крыла, стабилизатора, киля к фюзеляжу и т. п.) изготовляют из высокопрочных сталей и сплавов. В эксплуатации они испытывают высокие знакопеременные, вибрационные нагрузки, под действием которых их контактирующие поверхности подвержены интенсивному износу, фреттинг-коррозии. Технологическому обеспечению качества и точности таких деталей и соединений уделяется исключительно большое внимание. Так, технологический процесс окончательной обработки элементов (отверстий многозвенных проушин) узлов навески крыла к фюзеляжу ведется в условиях стенда (стапеля) при совместной разделке и включает до 10−12 технологических переходов со снятием общего припуска до 10 мм. В то же время, такая технология не удовлетворяет требованиям современного производства, как по производительности, так и по качеству обработки. Задача обеспечения качества и точности обработки усложняется еще и тем, что применяемые материалы обладают низкой обрабатываемостью по стойкости режущих инструментов. Износ инструментов и другие возмущающие факторы процесса резания вызывают изменение температурных и силовых характеристик процесса резания, что приводит к ухудшению шероховатости и точности обрабатываемых поверхностей, наклепу поверхностного слоя материала и образованию значительных растягивающих остаточных напряжений. Поэтому совершенствование и разработка новых более эффективных технологических процессов изготовления высокоответственных деталей и, в частности, элементов узлов соединения крыла с фюзеляжем самолета, обеспечиваю6 щих высокое качество обрабатываемых поверхностей при одновременном повышении производительности является актуальным.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом, для обеспечения высоких эксплуатационных показателей применяют различные технологии, направленные на повышение эксплуатационных характеристик поверхностного слоя деталей. Наиболее известные из них методы поверхностного пластического деформирования (ППД) и комбинированные методы обработки поверхностного слоя (КАУО).

Данные методы упрочнения получили широкое распространение и реализуются в машиностроении с помощью различных схем. Поиск и внедрение в практику более эффективных и перспективных методов представляется актуальным.

В диссертации на основе анализа многочисленных исследований в области КАУО разработана новая структурная схема процесса обработки отверстий многозвенных ушковых соединений, обеспечивающая получение антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя (АУПС), а также устройство автоматического контроля остаточных напряжений. На этой основе, предложен новый способ и устройства для его реализации, включающие — дорнования с нанесением (натиранием, с подачей в зону ППД раствора-суспензии) покрытия, позволяющие:

1. Формировать комбинированный АУПС;

2. Повысить качественные характеристики поверхностного слоя;

3. Повысить эксплуатационные свойства внутренних цилиндрических поверхностей стыковых узлов силовой конструкции планера самолета, работающих в условиях фреттинг-коррозии.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Выполненный анализ методов отделочно-упрочняющей обработки показал перспективность разработки и промышленного применения новых способов формирования АУПС внутренних цилиндрических поверхностей многозвенных ушковых соединений планера, работающих в условиях фреттинг-коррозии, трения и износа.

2. Предложена новая структурная схема построения технологического процесса, на основе которой разработан новый совмещенный технологический процесс КАУО, позволяющий объединить несколько операций в одну, что обеспечивает сокращение вспомогательного времени и трудоемкости обработки, повышение качества и производительности труда, экономии материальных ресурсов.

3. Разработаны (на уровне изобретений), изготовлены и прошли апробацию новые конструкции устройств, обеспечивающие совмещение операций: резания, нанесения антифрикционных покрытий (натирание, подача раствора-суспензии) и ППД дорнованием, а также контроля качества (остаточных напряжений) непосредственно в процессе обработки внутренних цилиндрических поверхностей многозвенных ушковых соединений.

4. Выполнено теоретическое исследование упрочняющей обработки, в результате: а) разработана физическая модель комбинированного процесса упрочнения поверхностей деталей совмещением операций нанесенОия металлоплакирую-щего покрытия и деформирующего протягиванияб) выявлен механизм формирования качества поверхностного слоя, проведен теоретически обоснованный выбор основных управляющих параметров обработки, инициирующих процесс ускоренного массопереноса («диффузии») и формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя при комбинированном упрочнении;

5. Получены аналитические и экспериментальные (на основе метода планирования эксперимента) зависимости для определения параметров качества поверхностного слоя (глубины наклепа, остаточных напряжений и др.) после комбинированного упрочнения, проведен их анализ и выявлены закономерности их изменения от различных технологических факторов и на этой основе решена задача выбора рациональных режимов обработки по заданному качеству поверхностного слоя.

6. В условиях, приближенным к натурным, проведены сравнительные экспериментальные исследования влияния новых способов обработки поверхностного слоя на эксплуатационные показатели. В результате подтверждено, что данные способы отдел очно-упрочняющей обработки обеспечивают: повышение фреттингостойкости в 4,5+5 раз, износостойкости 2+2,5.

7. Разработаны рекомендации по проектированию технологий и конструкций устройств для формирования АУПС внутренних цилиндрических поверхностей многозвенных ушковых соединений. Экономический эффект от внедрения предложенных разработок на АООТ НАЗ «Сокол» составил 132 тыс. руб.