Разработка технологических процессов изготовления штампосварных изделий из коррозионностойких пористых материалов с заданными свойствами
Авторы: Третьяков А.Ф., Даниленко К.Б.
Опубликовано в выпуске: #3(147)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-3-2346
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Порошковая металлургия и композиционные материалы
Пористые материалы на металлической основе нашли широкое применение в тепло-технике, космической, авиационной, химической и других отраслях промышленности. Они обладают требуемыми прочностными характеристиками, гидравлическими и технологическими свойствами, а также способны работать при высоких температурах и давлениях. Выбор оптимального варианта технологии изготовления проницаемых изделий с заданными свойствами выполнен на основе системного подхода, основная процедура которого — структурно-имитационное моделирование. Анализ конструкций агрегатов и условий их работы позволил установить, что наиболее перспективными являются пористые сетчатые материалы из стали 12X18H10T, обладающие требуемыми проницаемостью и размерами пор, высокими механическими и технологическими свойствами. Пористые сетчатые материалы (ПСМ), изготовленные сваркой давлением тканых металлических сеток с применением горячей прокатки в контролируемой газовой среде, обладают стабильными и воспроизводимыми свойствами, и поэтому их применяют для изготовления фильтрующих элементов в системах очистки жидкостей и газов от механических примесей в двигателях. Разработаны математические модели технологического процесса изготовления штампосварных фильтров из стали 12Х18Н10Т, обеспечивающих требуемую тонкость очистки газа от механических частиц при заданных значениях расходных характеристик, толщины и прочности. Определены оптимальные значения параметров технологических процессов изготовления листовых ПСМ, штамповки фильтроэлементов требуемых размеров и электронно-лучевой сварки при изготовлении фильтров. Результаты стендовых испытаний разработанных и изготовленных изделий показали, что они обеспечивают требуемые расходные характеристики при заданной тонкости очистки газа.
EDN ZBUHTG
Литература
[1] Белов С.В., ред. Пористые проницаемые материалы: Справочник. Москва, Металлургия, 1987, 338с.
[2] Sparks T., Chase G. Filters and Filtration. Handbook. Elsevier, 2013. 444 p.
[3] Pelevin F.V. Heat transfer in meshed metallic materials with interchanel transpiration and two-dimensional intermesh flow of heat transfer fluid. High Temperature, 2018, vol. 46 (2), pp. 208–216.
[4] Пелевин Ф.В., Аврамов Н.И., Орлин С.А., Синцов А.Л. Эффективность теплообмена в пористых элементах конструкций жидкостных ракетных двигателей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 4. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2013-4-698
[5] Xu G., Liu Y., Luo X., Ma J., Li H. Experimental investigation of transpiration cooling for sintered woven wire mesh structures. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, vol. 91, pp. 898–907.
[6] Зейгарник Ю.А., Поляков А.Ф., Стратьев В.К. Третьяков А.Ф., Шехтер Ю.Л. Испытания пористого сетчатого материала в качестве оболочки лопаток высокотемпературных газовых турбин. Препринт ОИВТ РАН № 2-502. Москва, 2010, 64 с.
[7] Bunker R.S. The role of materials and manufacturing technologies as enablers in gas turbine cooling for high performance engines. Ceramic Transactions, 2009, 205, pp. 3–2.
[8] Новиков Ю.М., Большаков В.А. Инженерная школа МГТУ им. Н.Э. Баумана: комбинированные пористые сетчатые материалы. Эффективные, безопасные и экологичные изделия на их основе. Безопасность жизнедеятельности, 2005, № 11, с. 53–56.
[9] Третьяков А.Ф. Методика проектирования технологических процессов изготовления изделий из пористых сетчатых материалов с заданными свойствами. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 2. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-2-1588
[10] Косторнов А.Г. Проницаемые металлические волокновые материалы. Киев, Технiка, 1983, 128 с.
[11] Kostornov A.G., Krichenko O.V., Brodnikovskii N.P., Guslienko Y.A., Klimenko V.N. High-porous material made from alloy steel fibers: production, structure, and mechanical properties. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2008, vol. 47 (5–6), pp. 295–298.
[12] Belov S.V., Shmelev L.S., Spiridonov V.S., Ksenofontov A.V., Prikhodko N.G. Structural hydraulic, and filter characteristics of type FNS porous sheets. Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 1986, vol. 25 (3), pp. 256–241.
[13] Ovchinnikov V.V., Antonov A.A., Gureev M.A., Magnitov V.S. Special features of welding filtration of the cartridge type produced from porous metallic materials. Welding International, 2002, no. 10, pp. 828–831.
[14] Синельников Ю.И., Третьяков А.Ф., Матурин Н.И., Колесников А.Г., Панов А.Д., Макарочкин В.И. Пористые сетчатые материалы. Москва, Металлургия, 1983, 64 с.
[15] Третьяков А.Ф. Влияние конструкции и относительного обжатия брикета сеток в процессе консолидации на межслойную прочность пористых сетчатых материалов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016, № 11, с. 3–13.
[16] Tretiakov A., Serezhkin M. Manufacturing technology stamp-welded workpieces based on porous-net material with desired properties. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 589, 012022 DOI: 10.1088/1757-899X/589/1/012022
[17] Спиридонов В.С., Новиков Ю.М., Большаков В.А. Фильтровальные перегородки из спеченных металлических сеток для встроенных фильтров авиационных гидросистем. Безопасность в техносфере, 2015, № 4, с. 39–45.
[18] Третьяков А.Ф. Влияние конструктивных, технологических параметров и схемы деформирования на анизотропию механических свойств листовых пористых сетчатых материалов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 12, с. 87–96.
[19] Кременский И.Г. Проницаемость штампосварных изделий из пористого сетчатого материала. Прогрессивная технология конструкционных материалов: Тр. МВТУ, № 405. Москва, 1984, с. 35–41.
[20] Третьяков А.Ф., Кременский И.Г., Минькин С.А. Проектирование комплексных технологических процессов изготовления фильтроэлементов из пористых сетчатых материалов. Известия вузов. Машиностроение,1988, № 5, с. 132–136.
[21] Третьяков А.Ф. Технологическая наследственность в процессе изготовления изделий из пористых сетчатых материалов с заданными свойствами. Сообщение 2. Закономерности влияния пластической деформации и консолидации проволок сеток на технологические и теплофизические свойства ПСМ. Производство проката, 2013, № 6, с. 29–34.