Задача обеспечения надежности и повышения качества изготовления теплообменного оборудования тепловых и атомных энергоустановок является весьма актуальной.

В деталях и узлах парогенераторов атомных ректоров, химических и нефтехимических аппаратов имеется большое количество глубоких отверстий, где отношение длины к диаметру больше 5. При этом к отверстиям предъявляются высокие требования по точности изготовления и качеству поверхности.

При изготовлении узлов соединения теплообменных труб одной из важнейших и трудоемких операций является процесс формообразования глубоких отверстий.

В отверстия различными способами (гидравлическим, взрывом, механической развальцовкой) запрессовываются трубки. Концы труб закрепляются в трубных досках или коллекторах с рабочей зоной, имеющей форму цилиндра. Узлы соединения труб должны обеспечивать высокую надежность и большой ресурс работы. Представителями теплообменных аппаратов такого типа являются парогенераторы (ПГ), подогреватели высокого давления (ПВД), подогреватели низкого давления (ПНД) для атомных реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200, теплообменное оборудование для реакторов БН-600 и БН-800. В коллекторах парогенераторов атомных установок ВВЭР-1000 (рис. 1) имеется около 11 тысяч отверстий диаметром Ø16,25+0,17 мм.

Рис.1 Коллектор парогенератора ВВЭР-1000

Для более надежного и плотного крепления узла «труба-коллектор» («труба-трубная доска») конструкции некоторых отверстий нарезают специальные канавки глубиной 0,2…0,55 мм.

Обработка поверхностей в глубоких отверстиях в парогенераторах атомных реакторов в большинстве случаев осуществляется на станках типа 2BW500-3-1000, HTB III WE, 2805П, 2801П, ОВС8.3.3960 и ОС.0000.4037 и т.д.

Формирование глубоких отверстий и поверхностного слоя осуществляется разными способами. При этом сверление глубоких отверстий осуществляется:

1. сверлами одностороннего резания (ружейными) с подводом СОЖ под давлением по внутреннему каналу инструмента и отводом стружки по наружному каналу;
2. сверление инструментом одностороннего и двухстороннего резания (типа BTA) с наружным подводом СОЖ и отводом стружки по внутреннему каналу сверла;
3. сверление сверлами одностороннего и двухстороннего резания с внутренним эжекторным отводом стружки.

Обработка канавок и фасок (с углом 30°, 45° и радиусных) производится специальным инструментом с напайными и сменными твердосплавными пластинками.

Анализ патентных и литературных источников [1-38] показал, что существуют разные методы и способы, предназначенные для формообразования поверхностей в глубоких отверстиях.

При изготовлении коллекторов и трубных досок парогенераторов АЭС применяются углеродистые, высоколегированные, коррозионностойкие и специальные стали: 10ГН2МФА, 08Х18Н10Т-ВД, 09Г2С, 22К-Ш, 10Х2М-ВД, ХН35ВТ-ВД, 20Х1М1Ф1Т.

Данные виды материалов хорошо подходят для изготовления сварных конструкций, работающих в средах высокой агрессивности, обладают повышенной сопротивляемостью межкристаллитной коррозии.

Способ обработки глубоких отверстий может в большом диапазоне изменять состояние их поверхностного слоя (шероховатость поверхности, степень и глубину пластических деформаций и др.).

Для выбора оптимальной технологии обработки глубоких отверстий в парогенераторах атомных реакторов были осуществлены комплексные исследования воздействия способов формообразования и технологических факторов на шероховатость поверхностного слоя. Эксперименты проводились в заводских условиях на кольце из стали 08Х18Н10Т-BД.

Обобщенные результаты экспериментов о влиянии разных способов обработки поверхностей в глубоких отверстиях на показатель шероховатости приведены на рис. 2.

Заметим, что при всех методах обработки шероховатость поверхности имеет большой разброс по значениям. Наименьшая шероховатость и разброс наблюдается при сверлении методом BTA (Rа = 0,2…0,7 мкм), при вибрационном сверлении (Rа = 0,3…1,2 мкм).

Рис. 2 Шероховатость поверхности при различных методах обработки глубоких отверстий: 1- Сверление ружейными сверлами; 2- Сверление + зенкерование; 3- Сверление + зенкерование + развертывание; 4- Сверление + развертывание; 5- Сверление по методу BTA; 6- Вибрационное сверление

НИР поддерживается Федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере».

1. Петухов Ю.Е. Формообразование численными методами. М: Янус-К, 2004, 198 с.
2. Петухов Ю.Е. Задачи по формообразованию при обработке резанием /Петухов Ю.Е., Колесов Н.В., Юрасов С.Ю./ Вестник машиностроения. 2014. № 3. С. 65-71.
3. Петухов Ю.Е. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла с постоянной стойкостью точек режущей кромки. /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./ СТИН. 2014. № 3. С. 8-11.
4. Петухов Ю.Е. Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля / Петухов Ю.Е., Домнин П.В./Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33.
5. Петухов Ю.Е. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл c криволинейными режущими кромками. /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 1 (28). С. 39-43.
6. Петухов Ю.Е. Разработка конструкции инструмента для прорезания канавок в отверстиях на основе анализа функциональных связей между параметрами конструкции и эксплуатационными показателями процесса обработки /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Тимофеева А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2015. № 2 (33). С. 12-16.
7. Петухов Ю.Е. Формирование базы знаний процесса проектирования инструмента для обработки канавок в глубоких отверстиях /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Тимофеева А.А./ Научная жизнь. 2014. № 5. С. 21-29.
8. Петухов Ю.Е.  Анализ влияния скорости резания точек режущей кромки на стойкость спирального сверла и пути ее увеличения /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2013. Т. 2. № 1 (15). С. 31-35.
9. Петухов Ю.Е. Формообразование фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез /Петухов Ю.Е., Домнин П.В./ Москва, МГТУ Станкин, 2012, 130 с.
10. Петухов Ю.Е. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости /Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./ Вестник МГТУ Станкин. 2012. № 3. С. 28-32.
11. Петухов Ю.Е. Неразрушающий метод оценки режущей способности кругов с однослойным алмазно-гальваническим покрытием. /Петухов Ю.Е., Домнин П.В., Рубец А.А./ СТИН. 2015. № 9. С. 11-13.
12. Гречишников В.А., Петухов Ю.Е., Пивкин П.М., Исаев А.В., Романов В.Б., Домнин П.В. Точение деталей сложного профиля с обеспечением заданного микрорельефа поверхности. Стин. 2015. № 8. С. 13-16.
13. Петухов Ю.Е. Разработка численного метода профилирования /Петухов Ю.Е., Атрощенкова Т.С./ В сборнике: Автоматизация: проблемы, идеи, решения.  Материалы международной научно-технической конференции: в двух томах. 2010. С. 185-188.
14. Петухов Ю.Е. Определение формы задней поверхности дисковой фрезы при обработке фасонной поверхности детали /Петухов Ю.Е., Мовсесян А.В./ Вестник машиностроения. 2007. № 8. С. 56-57
15. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. /Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / МГТУ Станкин. Москва.  2004
16. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. /Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Москва, 2004
17. Домнин П.В. Разработка процесса формообразования фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный технологический университет. Москва, 2012.
18. Домнин П.В. Разработка процесса формообразования фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Московский государственный технологический университет. Москва, 2012
19. Домнин П.В. Формирование фасонных винтовых поверхностей стандартными концевыми и торцевыми фрезами. Главный механик. 2013. № 11. С. 39-46
20. Домнин П.В., Тимофеева А.А. Исследование функциональных связей между параметрами конструкции, эксплуатационными показателями и условиями эксплуатации канавочного резца / Техника машиностроения. 2015. Т. 22. № 2. С. 32-36.
21. Петухов Ю.Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента. СТИН. 2003. № 8. С. 26-30.
22. Колесов Н.В. Система контроля сложных кромок режущих инструментов. /Колесов Н.В., Петухов Ю.Е./ Комплект: ИТО. Инструмент. Технология. Оборудование. 2003. № 2. С. 42.
23. Колесов Н.В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез /Колесов Н.В., Петухов Ю.Е., Баринов А.В./ Вестник машиностроения. 1999. № 6. С. 57.
24. Колесов Н.В. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е./ СТИН. 1995. № 6. С. 26
25. Колесов Н.В. Алгоритм расчета дискового инструмента для обработки винтовых поверхностей /Колесов Н.В., Домнин П.В., Завьялов С.С./ СТИН. 2014. № 10. С. 15-16.
26. Петухов Ю.Е. Проектирование производящей инструментальной и исходной поверхностей на основе методов машинного моделирования. /Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Москва, 1984
27. Процессы формообразования и САПР металлорежущего инструмента: учеб. пособие /Артюхин Л.Л., Балыков А.В., Гречишников В.А., Домнин П.В., Колесов Н.В., Косарев В.А., Петухов Ю.Е., Романов В.Б., Седов Б.Е., Тарасов А.В., Щербаков В.Н., Юрин С.В.; под общей редакцией В.А. Гречишникова. – М.: ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», 2010.  356 с.
28. Петухов Ю.Е. Способ формообразования фасонных винтовых поверхностей / Петухов Ю.Е., Домнин П.В./ Патент на изобретение RUS 2447972 24.06.2010
29. Петухов Ю.Е. Способ заточки задних поверхностей сверл / Петухов Ю.Е., Водовозов А.А./патент на изобретение RUS 2466845   29.03.2011
30. Гречишников В. А., Домнин П. В., Косарев В. А., Петухов Ю. Е., Романов В. Б., Седов Б. Е.Современные методы решения задач формообразования сложного режущего инструмента. СТИН. 2013. № 12. С. 6-11.
31. Kolesov N.V. Disk tool for machining helical surfaces / Kolesov N.V., Domnin P.V., Zav’yalov S.S./Russian Engineering Research. 2015. Т. 35. № 4. С. 290-291.
32. Grechishnikov V.A., Domnin P.V., Kosarev V.A., Petukhov Yu.E., Romanov V.B., Sedov B.E SHAPING BY MEANS OF COMPLEX CUTTING TOOLS.  Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 7. С. 461-465.
33. Petukhov Yu.E. Curvilinear cutting edge of a helical bit with uniform life /Petukhov Yu.E., Vodovozov A.A./Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 10. С. 645-648.
34. Kolesov N.V. The mathematical model of a hob with protuberances /Kolesov N.V., Petukhov Yu.E / Russian Engineering Research. 1995. Т. 15. № 4. С. 71-75.
35. Petukhov Yu.E. Some directions of cutting tool cad system development. Russian Engineering Research. 2003. Т. 23. № 8. С. 72-76.
36. Petukhov Yu.E.Determining the shape of the back surface of disc milling cutter for machining a contoured surface /Petukhov Yu.E., Movsesyan A.V./Russian Engineering Research. 2007. Т. 27. № 8. С. 519-521.
37. Kolesov N.V. Computer models of cutting tools /Kolesov N.V., Petukhov Yu.E./Russian Engineering Research. 2007. Т. 27. № 11. С. 812-814.
38. Petukhov Yu.E. Geometric shaping in cutting /Petukhov Yu.E., Kolesov N.V., Yurasov S.Yu / Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 6. С. 374-380.

Все статьи автора «Тимофеева Анна Александровна»