Определение припуска на шлифование износостойких газотермических покрытий на внутренних сложнопрофильных поверхностях деталей авиационных двигателей

Машиностроение и машиноведение

2025. Т. 32. № 3. С. 221-231.

Авторы

Рогов Н. В.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана», 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1

e-mail: nikolayrogov_24@mail.ru

Аннотация

Выявлена взаимосвязь между микротвердостью и износостойкостью покрытий, сформированных высокоскоростным напылением в среде кислорода на внутренних сложнопрофильных поверхностях авиационных деталей. Обоснована необходимость минимизации разброса микротвердости вдоль поверхности в целях улучшения равномерности изнашивания (или же процесса износа). Приведено описание целевой функции, отражающей критерий равномерности микротвердости после шлифования. Установлено влияние термосилового воздействия и накопления дефектов в поверхностном слое на изменение микротвердости при шлифовании. Приведены зависимости, позволяющие определить параметры шлифования, обеспечивающие минимизацию термосилового воздействия на поверхностный слой покрытия. Обоснован подход к определению оптимального припуска на шлифование как результат решения уравнения с заданной целевой функцией.
Показана применимость разработанной методики при проектировании технологических процессов механической обработки деталей авиационных двигателей с износостойкими покрытиями. Обоснована перспективность использования результатов работы для повышения безотказности функционирования авиационных изделий. Показана применимость разработанной методики при проектировании технологических процессов механической обработки деталей авиационных двигателей с износостойкими покрытиями. Обоснована перспективность использования результатов работы для повышения безотказности функционирования авиационных изделий.

Ключевые слова:

оптимизация припуска на шлифование, шлифование газотермических покрытий, высокоскоростное газопламенное напыление, статор роторно-поршневого двигателя, внутренние сложнопрофильные поверхности, микротвердость износостойкого покрытия, распределение микротвердости по глубине покрытия, равномерность изнашивания газотермического покрытия, безотказность статора роторно-поршневого двигателя с износостойким газотермическим покрытием

Список источников

  1. Балык В.М., Гайдаров Д.Д., Соцков И.А. Многокритериальный выбор рациональных обликовых характеристик беспилотного летательного аппарата при многоимпульсном режиме движения // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 59-68. URL https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=176875
  2.  Зиненков Ю.В., Луковников А.В. Особенности расчета летно-технических характеристик электрической силовой установки беспилотного летательного аппарата самолетного типа c помощью математического моделирования // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 85-94. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180651
  3.  Тремкина О.В., Аденан Х., Шихалев В.И., и др. Расчетное исследование гибридной криогенной силовой установки для БПЛА с подводом теплоты от двигателя внутреннего сгорания // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 155-162. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=176931
  4.  Vorraro G., Turner J. Testing of a Modern Wankel Rotary Engine – Part IV: Overall Mechanical and Thermal Balance // SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility. 2022. Vol. 5. No. 3, pp. 1243-1255. DOI: 10.4271/2022-01-1001
  5.  Ötkür M. Altitude Performance and Fuel Consumption Modelling of Aircraft Piston Engine Rotax 912 S/ULS // Journal of Advanced Research in Applied Sciences and Engineering Technology. 2021. Vol. 23. No. 1, pp. 18-25. DOI: 10.37934/araset.23.1.1825
  6.  Вайсенбургер Д.А., Черноусанов В.В. Эпитрохоида роторно-поршневого двигателя: ее свойства и построение // Техника и технологии строительства. 2017. № 2(10). С. 5-11. 
  7.  Албагачиев А.Ю., Ковалев А.А., Краско А.С. Выбор метода упрочняющей обработки деталей машин в условиях автоматизированного мелкосерийного производства // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2021. № 2. С. 4-12. DOI 10.52261/02346206_2021_2_4
  8.  Krasko A.S., Kovalev A.A., Kudinov S.A. et al. Ensuring the Quality of Machine Tool Parts with Wear-Resistant Coatings during Manufacturing // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2024. Vol. 53, pp. 738–747. DOI: 10.1134/S1052618824700651
  9.  Kim Y.-J., Park T.-J., Yang J.-H., et al. Optimal Design for New Rotary Engine with Geometric Shape Functions on Combustion Chamber and Ports // Energies. 2024. Vol. 7. No. 7: 1754. DOI: 10.3390/en17071754
  10.  Chen A., Vorraro G., Turner M., et al. Control-Oriented Modelling of a Wankel Rotary Engine: A Synthesis Approach of State Space and Neural Networks. SAE Technical Paper 2020-01-0253, 2020. DOI: 10.4271/2020-01-0253
  11.  Kovalev A.A., Rogov N.V. Ensuring Uniform Hardness Distribution in Coatings Produced by HVOF Method After Their Spraying and Subsequent Grinding // In: Evgrafov A.N. (ed) Advances in Mechanical Engineering. MMESE 2024. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2025, pp. 327-334. DOI: 10.1007/978-3-031-82083-0_30
  12.  Иванова Т.Н. Физическая сущность деформаций деталей под действием остаточных напряжений при шлифовании // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2008. № 2(39). С. 28-31. URL: https://journals.nstu.ru/files/numbers/flash/1702/index.html
  13.  Головин Ю.И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообъемах, тонких приповерхностных слоях и пленках (Обзор) // Физика твердого тела. 2008. Т. 50. № 12. С. 2113-2142. URL: https://journals.ioffe.ru/articles/2862
  14.  Князева Ж.В., Андриянов Д.И., Юдин П.Е., и др. Исследования износостойкости и механизма абразивного износа газотермических металлизационных покрытий, используемых для защиты ПЭД // Нефтегазовое дело. 2023. Т. 21. № 1. С. 90-102. DOI: 10.17122/ngdelo-2023-1-90-102
  15.  Измайлов В.В., Афанасьева Л.Е., Новоселова М.В. О прогнозировании ресурса узлов трения по критерию допустимого износа // Вестник ТвГТУ. Серия Технические науки. 2022. № 4(16). С. 5-17. DOI: 10.46573/2658-5030-2022-4-5-17
  16.  Mariani F.E., Picone C.A., Casteletti L.C. Characterization of Coatings Produced by Thermal Spray and Hard Chrome // Research & Development in Material Science. 2024. Vol. 20. No. 3, pp. 2379-2384. DOI: 10.31031/RDMS.2024.20.000986
  17.  Kovalev A.A., Krasko A.S. Effect of the Thermal Sputtering Parameters on the Cohesive Strength of Functional Resistant Coatings // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2021. Vol. 50, pp. 208–215. DOI: 10.3103/S1052618821030080
  18.  Kovalev A.A., Krasko A.S. Study of the Influence of Thermal Spray Parameters on the Adhesive Strength of Functional Resistant Coatings // Steel in Translation. 2023. Vol. 53, pp. 220–226. DOI: 10.3103/S0967091223030087
  19.  Ковалев А.А., Краско А.С., Сидоров П.А. Моделирование ударного взаимодействия напыляемых частиц с поверхностью детали при формировании плазменных покрытий // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 257-266. DOI: 10.34759/vst-2021-4-257-266
  20.  Kovalev A.A., Rogov N.V. Mathematical Modeling of Coatings Thermal Spraying Kinematics on Complex-Profile Internal Surfaces of Parts // In: Evgrafov A.N. (ed) Advances in Mechanical Engineering. MMESE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, 2024, pp. 216-224. DOI: 10.1007/978-3-031-48851-1_21
  21.  Pulsford J., Venturi F., Pala Z., et al. Application of HVOF WC-Co-Cr Coatings on the Internal Surface of Small Cylinders: Effect of Internal Diameter on the Wear Resistance // Wear. 2019. Vol. 432–433: 202965. DOI: 10.1016/j.wear.2019.202965
  22.  Katranidis V., Kamnis S., Allcock B., et al. Effects and Interplays of Spray Angle and Stand-off Distance on the Sliding Wear Behavior of HVOF WC-17Co Coatings // Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 28, pp. 514-534. DOI: 10.1007/s11666-019-00831-x
  23.  Raoelison R.N. Role of the Magnus effect in additive manufacturing at the scale of the micron-sized powders within the supersonic gas flow of cold spraying // Additive Manufacturing. 2025. Vol. 97: 104610. DOI: 10.1016/j.addma.2024.104610

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025