Анодирование

Является одним из основных методов защиты алюминия и его сплавов от коррозии, так же является хорошей основой под лакокрасочные покрытия. Применяется для выявления дефектов на алюминии, является как износостойким, так и электроизоляционным покрытием.

При анодировании детали погружают в электролит и соединяют с положительным (плюсом) источником тока (анод).

Во время прохождения тока через электролит на аноде (деталь) в активной форме выделяется кислород, который, взаимодействуя с алюминием, образует анодную пленку. В отличие от гальванических металлических осадков нарастание анодного покрытия происходит не на внешней поверхности детали, а под слоем ранее образовавшейся окисной пленки, то есть на границе алюминия и окисной пленки.

При анодировании наблюдаются два противоположных процесса:

Электрохимическое образование анодной пленки и химическое растворение её в электролите.

Цвет анодно-окисного покрытия не окрашенного светло-серого до темно-серого.

Цвет анодно-окисного окрашенного покрытия соответствует цвету красителя (красный, черный, синий и т.д.).

Цвет анодно-окисного хроматированного покрытия от светло-зеленого до желто-зеленого.

Цвет анодно-окисного покрытия полученного из хромовых электролитов от молочного до серого.

ЦЕХ 8Б

Назначение: сварочно-механический цех. Сварка всех входных деталей кроме листовых штамповок, а также промежуточная механическая обработка

Взаимосвязь с другими цехами: все детали сопел и камер сгорания поступают сюда на сварку, здесь же изготовляют обечайки камер сгорания и сопловых аппаратов для цеха 3а1

Структура цеха: Цех разделён на участки по виду обработки и отделы по обслуживанию участков. Здесь применяются все виды сварок.

Участок обитемых камер

Центральное место в этом цехе занимают две обитаемые камеры для сварки титановых сплавов, которые были специально созданы для сварки промежуточного корпуса в аргонной среде. При сварке в аргонной среде в сварном шве образуется минимальное количество примесей, так как исключен контакт с воздухом. Здесь варятся ответственные швы, швы на трудносвариваемых поверхностях с использованием специальных приспособлений, наружные и промежуточные корпуса двигателей. Сварщики входят в обитаемую

камеру в герметичных костюмах, снабженных двумя шлангами, для подачи и отсоса отработанного воздуха. По ГОСТу сварщики работают только 4 часа в день. В камере может находиться до 4 сварщиков одновременно, с ними постоянно поддерживается двусторонняя радиосвязь и ведется наблюдение через видеокамеру. В камере создана специальная аргоновая среда, так как аргон -дорогой газ, то детали загружаются и выгружаются из обитаемой камеры через герметичный специальный шлюз для малогабаритных деталей, обеспечивающий минимальные потери аргона. В камере поддерживается определенная атмосфера давление которой выше атмосферного на 120 мм. для того, чтобы исключить подсос атмосферного воздуха. Камера оборудована специальными приспособлениями для сварки корпусов.

ЦЕХ 4А

Назначение: термический цех. Термо- и термохимическая обработка деталей.

Взаимосвязь с другими цехами: все детали, нуждающиеся в термообработке перед сборкой и в процессе механической обработки, поступают сюда на термохимическую обработку. После обработки детали уходят на окончательную чистовую обработку. Некоторые детали поступают сразу на контроль и в сборочные цеха.

Структура цеха: Цех разделён на участки по виду термообработки и отделы по обслуживанию участков. Участок термообработки круглых деталей. Здесь расположены большие элеваторные печи ЭП-1 с диаметром рабочей камеры до 3 м и высотой рабочей камеры до 1,5 м. Элеваторные печи по равномерности нагрева относятся к среднему классу, так как они расположены на высоте 3-4 м. над уровнем пола цеха и подсасываемый воздух по температуре выше средней температуры цеха. Здесь обрабатываются крупные штамповки и сварные корпуса.

Камерные печи меньше элеваторных печей и обрабатывают штамповки диаметром не более 800 мм. и метровые прутки. Нагрев в этих печах происходит посредством никелевых нагревателей. В этом типе печи самая большая неравномерность нагрева, так как подсос воздуха с температурой цеха у них большой. После термообработки детали вынимаются с помощью специальных приспособлениях из жаростойкого сплава с помощью подъемного крана и охлаждаются в масле в специальных поддонах с отверстиями. Так как масло при контакте с нагретой поверхностью изменяет свои свойства необходима его равномерная циркуляция не только по внешним поверхностям детали, но также и по нижней поверхности, для предотвращения возникновения температурной нагрузки от неравномерного охлаждения детали. Среда охлаждения зависит от охлаждаемого материала например, ХН-73 проходит охлаждение на воздухе, другие же, напротив, при контакте с воздухом теряют свои свойства и покрываются оксидной пленкой, например титан и сварные корпуса из титановых сплавов покрываются синей оксидной пленкой и непригодны для работы, так как становятся хрупкими и на них образуются микротрещины. По этой причине для транспортировки титановых сплавов используют герметичные камеры с атмосферой инертных, чаще аргоных, газов, так как инертные газы не вступают в химические реакции. Такая камера представляет собой контейнер со сварной крышкой, в которую подается аргон, сварной шов контролируется различными методами на герметичность, в частности на нем должны отсутствовать газовые пузырьки, иначе сварной шов будет негерметичен. Давление аргона контролируется с помощью ротометра. Есть материалы, реагирующие с окружающей средой гораздо активнее титановых сплавов, например, губчатый титан кроме окисления, еще также активно впитывает влагу.

Некоторые марки сталей требуют охлаждения вместе с печью, что занимает очень длительное время. Листовые детали поступающие на термообработку для снятия остаточных напряжений после механической обработки проходят быструю обработку, так как толщина нагреваемого слоя сплава мала, а температура нагрева невелика.

Наиболее равномерный нагрев деталей происходит в шахтных печах, расположенных ниже уровня пола цеха на 1,8 м. и изолированные от окружающей среды песочной пробкой. Такие печи не подсасывают окружающий воздух. Загрузка деталей в шахтную печь происходит в несколько рядов. Режим термообработки задается посредством приборов для регулирования температуры по нанесенным на них термографикам. Иногда температуру замеряют непосредственно в камере печи с помощью специального термоэлектрического устройства для контроля точности приборов регулирования температуры.

На участке обдувки в специальных обдувочных камерах с детали удаляют окалину под регулируемым давлением, Обдувку делают электрокорундом с диаметром зерна 16-25 мкм. и 10-12 мкм. и гидропеском для более мягкой обдувки деталей. Обдувка гидропеском производится тем же электрокорундом, но смешанным со струёй воды.

Максимально достижимая температура нагрева на никелевых нагревателях зависит от конструкции рабочей камеры и составляет 1050-1100⁰С для камерных и 1300⁰С для элеваторных и шахтных печей.

Здесь, также как и при сварке, используется технология термофиксаторов. Материал термофиксаторов - жаропрочные стали.

С помощью термофиксаторов здесь термообрабатывают сварные и листовые детали. При использовании термофиксаторов расчет режима нагрева и охлаждения производится для термофиксатора, а не для детали, так как термофиксаторы всегда делаются массивнее. При всех видах термохимической обработки расчет режимов производят для партии деталей, если требуется обработать одну деталь в печь закладывают балласт, состоящей из таких же деталей, которых не хватает для полной партии. Партия обычно состоит из 20, 25, 30, 35, 40 деталей.

Участок обработки титановых заготовок и лопаток. Здесь имеются специальные приспособления для термохимической обработки титана, такие как приспособление, для обработки титановых прутков, представляющее собой емкость с песочной средой, которая позволяет медленно и равномерно нагреть и охладить пруток, и некоторые другие. Также здесь имеются и вспомогательные средства, в связи со спецификой обработки, например рольганы для перемещения песочных емкостей с заготовками и многие другие. Так как титан, материал довольно специфичный при термообработке, то здесь используются определенные режимы термообработки, например, изотермический отжиг до 850⁰С, для однокарбидных твердых сплавов, таких как ВК-1, до 650⁰С без охлаждения. После изотермического отжига титан охлаждается только на воздухе. Расположение деталей при термообработке в печи строго определенное в зависимости от её конфигурации, например, лопатки, ложатся только ребром для предотвращения коробления. Режим нагрева и охлаждения также зависит от обрабатываемой детали, например, для снятия остаточных напряжений достаточно тонких стенок существует один режим, а для лопаток другой. Титан склонен к образованию нагара вследствие своей относительно небольшой температуры плавления, поэтому в печах для термообработки титана предусмотрены специальные кожухи для защиты от перегрева, расположенные между камерой и нагревателями. В этом цехе также имеется вспомогательный участок сварки, в частности для заваривания герметичных камер с аргонной атмосферой и некоторых других целей.

Участок травления. После штамповки лопатки проходят процедуру альфирования. Альфированная поверхность очень твердая и альфирование применяют для высоконагруженных деталей подвергающихся механическому трению. Глубина альфированного слоя достигает до 0,1 мм. Процесс альфирования состоит из стравливания в серно-плавиковых для толстых лопаток и азотно-плавиковых для тонких лопаток ванных. Однако процесс альфирования не относится к термохимической обработке, так как металл поверхностного слоя детали после травления и термообработки не вступает в химическую реакцию с другими элементами, а лишь насыщается кислородом и незначительным количеством углерода и азота, образуя тонкий износостойкий слой. Поэтому альфирование относят к термоокислительной обработке. Для снятия меди используют электролитический способ в водном растворе аммиака - деталь подвешивают на специальных крючках и вышибают атомы меди катодно-анодным способом. В гальванических ванных происходит обратный процесс. После травления детали промывают горячей и теплой водой с содой и без, последовательно в ваннах. Травление производят на глубину 1,2-1,5 мм., у тонких лопаток глубина травления меньше.

Участок вспомогательной механообработки. Здесь детали после травления шлифуются, полируются, круглые детали подчищаются.

На участке контроля происходит замер твердости после термохимической обработки.

Участок закалки ТВЧ. Оборудован высокочастотными генераторами типа ВЧГ-60, ВЧГ-100. Здесь создаются вихревые токи на индукторе, представляющим собой полую трубку. Таким методом можно калить детали участками, например, зубья шестерен, резьбу у винта. Время обработки самое короткое из всех способов термообработки деталей 2…3 сек. Здесь обрабатываются в основном конструкционные легированные стали, такие как Ст-40,

Ст-40Х.

Участок обработки холодом. Оборудован камерами тепла и холода типа КТХ, способными создавать температуры в диапазоне 150⁰С - +200⁰С. Обработка холодом используется в частности для перевода остаточного аустенита в мартенсит. Охлаждение производится посредством фреона.

Участок алитирования. Здесь поверхность лопаток насыщают алюминием с помощью алюминиесодержащих красок, которые наносятся на поверхность лопатки равномерным слоем, а остатки снимаются ацетоном. Затем окрашенные лопатки нагревают в оконных печах до температуры 250⁰С и алюминий диффундирует в титан, делая поверхность лопаток износостойкой и жаропрочной.

На участке рихтовки рихтуются коробления, образованные на деталях в результате термохимической обработки, ручным прессом, затем на специальном столе проверяются плоские поверхности на плотность прилегания после рихтовки.

Центральный контроль. Здесь проводятся испытания на выявление качества обработки, в частности замеряется твердость после термообработки на приборах Бриннеля шариком диаметром 10 мм. с нагрузкой 10 000 кг. в одну точку, затем с помощью бинокуляра оценивается величина вмятины с точностью до 1 мм. и оценивается твердость по шкале Бриннеля. Твердость по Бриннелю замеряется для нетвердых деталей, для твердых деталей используется прибор Роквелла с алмазным наконечником. Для выявления микротрещин используется магнитный контроль - деталь под высоким напряжением намагничивается и на нее наносится специальная суспензия, затем деталь размагничивается и трещины, заполненные суспензией, становятся видимыми.

Участок азотирования. Азотирование происходит в камерных печах на глубину до 0,8 мм. Деталь ставится на качественно обезжиренную решетку, закрывается крышкой, наносится песочная пробка и подается аммиак. Под действием температуры нагрева, металл вступает в химическую реакцию с азотом, азот внедряется в поверхность детали, делая её тверже. Твердость после азотирования достигает HRN=80. Азотированию подвергают: Ст-40, легированные марки сталей, бронзу, никель. Азотирование длится до 40 часов в зависимости от толщины азотируемого слоя. Для азотирования применяются печи оконного и контейнерного типов. В печах контейнерного типа габариты обрабатываемой детали ограничены габаритами контейнера. При азотировании некоторых металлов в контейнер ложится маленькая коробочка с пористым аммонием, чтобы исключить возможность порообразования в обрабатываемом металле. Азотирование происходит при температуре 600-650⁰С.

Вакуумные печи, типа ВПН, НТП, СШ-812 с вольфрамовыми и никелевыми нагревателями, способны создавать давление до 10^-4 - 10^-5 Па, и предназначены для обработки легкоокисляемых металлов, например титана, и пайки. Обрабатываемая деталь ложится на стол, рабочая камера герметизируется и вакуумируется, причем процесс вакуумизации занимает до 30 мин. (время колеблется в зависимости от мощности откачивающего насоса). В вакууме, помимо того, что металл не имеет возможности окислиться, процессы термообработки для некоторых металлов происходят легче, например сплав ВЖ-13 в вакууме нагревается до комнатной температуры. При пайке предварительно на образуемый паечный шов наносится припой, который расплавляется в печи. Дисперсные твердые марки сталей и некоторые сварные узлы подвергаются только старению. Старение это наиболее долгий процесс.

Участок цементации и нитроцементации. Здесь происходит насыщение поверхностного слоя металла детали углеродом и азотом в твердой и газовой среде в печах шахтного типа. При цементации в газовой среде в печь под определенным давлением подается керосин, а при цементации в твердой среде в печь закладывают специально подготовленный и очищенный твердый уголь. Поверхности, не предназначенные для цементации, защищаются тем же способом, что и при азотировании, то есть специальным защитным покрытием, которое потом механически удаляется.

Некоторые детали термообрабатываются в солевых ванных с использованием солей хлористого бария и поваренной соли. Соль играет роль защитной среды, и детали могут быть термообработаны без изменения своих геометрических параметров. Очистку обработанных деталей от остатков солей производят в ванных с горячей водой. Таким способом производят калку деталей с обеспечением очень равномерного нагрева и получением высокой твердости детали.

Ионное азотирование производится на оборудовании фирмы «Electropulse» (Германия). Принцип ионного азотирования заключается в том, что деталь нагревается не в результате конвективного нагрева, как при газовом, а за счет бомбардировки металла ионами азота. Деталь выступает в качестве катода, вокруг которого расположено большое количество анодов. Ионное азотирование происходит в три этапа: первый - катодное распыление, второй - разрыхление поверхности, третий - насыщение. После азотирования деталь прямо в агрегате проходит охлаждение водой. Посредством ионного азотирования обрабатывают никель, и многие другие стали, металлы и сплавы, производят лужение. Здесь после обработки обеспечивается твердость до HRN=80-85, на глубину до 0,8 мм.

Поверхности, не предназначенные для азотирования, предохраняются специальными заготовками или припуском. Процесс ионного азотирования занимает меньше времени в 2-3 раза, чем газовое азотирование, и обеспечивает меньшее коробление деталей, за счет более низкой температуры обработки. Теоретически, деталь после ионного азотирования можно сразу же отправлять на сборку, без последующей механообработки.

ЦЕХ 1Б

Назначение: Производство заготовок-отливок различных деталей (лопаток, деталей узлов ГТД и ТВД) разными способами (литью по выплавляемым моделям, литье в землю).

Взаимосвязь с другими цехами: Сырьё для моделей закупается на сырьевых химических заводах Москвы и других городов России. Шихта поступает из плавильных цехов. Готовые отливки поступают в механические и механосборочные цеха (3а1, 3а2, 22, 22а, 23 и другие)

Структура цеха: Это один из наиболее крупных цехов на УМПО, он состоит из 4 больших участков.

Участок литья по выплавляемым моделям. Здесь получают металлические отливки сложной конфигурации.

Сначала изготавливаются модели и литниковые системы из специальной модельной массы (для каждой отливки используется свой состав модельной массы, так как каждая дает свой процент усадки). Модель представляет собой сплошное тело, которое полностью копирует геометрию отливаемой детали с учетом усадки на модельную массу, усадки отливаемого металла и припусков на последующую механическую обработку. Для деталей, конфигурация которых предполагает наличие внутренних полостей используются карбамидные стержни, которые устанавливаются в модель, а после отливки модели растворяются в воде, образуя, таким образом, пресс-форму нужной полости. Этот метод позволяет получать модель с толщиной стенок до 1 мм, обеспечивает заданную чистоту поверхностей, но он достаточно дорогой.

Затем происходит сборка модельного блока. Модели детали и литниковой системы собирают в один блок. Готовые модельные блоки сушатся и отправляются на участок нанесение керамического покрытия. Нанесение покрытия производится следующим образом: керамикосодержащая краска наносится на блок путем последовательного опускания модельного блока вначале в краску, затем в емкость с обсыпным материалом - электрокорундом. В зависимости от сложности геометрии и габаритов отливки, для образования прочной и надежной оболочки, наносят от 5 до 10 слоев керамического покрытия. После этого модель сушат в течении 3-х часов. Основные требования к керамической краске - плотное облегание модельной массы, жаростойкость, достаточная прочность после сушки и отсутствие пригара на отливке, этим требованиям удовлетворяют керамические материалы, на основе которых и изготовляют специальную краску. Затем модельную массу выплавляют при строго определенной температуре и получают полую оболочку, которая поступает на участок заливки.

Участок заливки оборудован различными типами печей и вспомогательными механизмами. В электропечах готовые оболочки прокаливаются до температуры 1000⁰С. Порционные вакуумные печи используются для плавки жаропрочных на никелевой основе сплавов. Сразу из печи металл заливают в оболочки. Также имеется и сухой участок, где плавка ведется в открытых блоках, там плавят легированные стали. В автоматических вакуумных печах плавка металла в оболочках происходит при постоянном вакууме, что позволяет получать отливки лучшего качества. Блоки, состоящие из оболочек с залитым металлом, остывают в течении 6-8 часов. После остывания отливки извлекают из оболочек, удаляют литниковую систему. Для удаления окалины отливки обдувают песком в обдувочной камере. После чего детали проходят предварительный контроль, на котором визуально выявляются грубые дефекты на поверхности заготовок.

После предварительного контроля заготовки поступают на механический участок. Здесь производят зачистку приливов отливки, обработку поверхностей заготовок до требуемой точности и чистоты, согласно чертежу заготовки. После операции доводки отливка поступает на контроль для выявления внутренних дефектов (раковин, газовых прострелов, рыхлоты и других) методами рентгенконтроля или ЛЮМ-контроля.

После контроля, заготовки поступают на термообработку: закалку, отпуск, нормализацию для снятия внутренних напряжений и обеспечения заданной твердости.

Участок цветного магниевого литья. Здесь используют так называемое литье в землю, наиболее дешевый вид литья, так как он не требует специальных дорогостоящих оболочек и форм. Сначала приготовляют формовочную и стержневую смеси на специальном оборудовании, так называемом бегуном. В бегун загружается песок, связующие составы, противопригарная краска и вода. Катки бегуна совершают вращательное движение вокруг оси бегуна и вокруг своей оси, уплотняя и перемешивая смесь. Так получают равномерную формовочную смесь. Модели используют в основном деревянные. Стержневые смеси готовят в отдельных бегунах. В качестве противопригарного вещества используют серу. Готовые модели для сохранения конфигурации обдувают специальной смесью. Формовочная смесь в специальном ящике уплотняется на специальной машине моделью и сохраняет конфигурацию модели. Магниевые сплавы для заливки готовят под флюсом, например, серы, которая, сгорая, предохраняет магний от воспламенения.

Формы поступают на плавильно-заливочный участок. Так как магний при горении образует неметаллические образования, приводящие к браку при отливке деталей, то для получения качественных магниевых сплавов металлическую шихту плавят только в индукционных печах, и в жидком состоянии заливают в газовые печи. Таким образом, получают сплавы МЛ-10, МЛ-8, МЛ-6, Мл-5, МЛ-3, МЛ-1 и другие магниево-цинковые сплавы. Бронзу плавят в электродуговых печах. В газовых печах нарабатывают сплав необходимого состава из шихты. Готовый сплав в тиггеле, на специальном вспомогательном крано-поворотном устройстве поднимают из печи и заливают в форму. Затем залитые форма остывают 1-2 часа, и отправляются на участок выбивки.

Форма ставится на вибрационную решетку и под действием вынужденных колебаний песчано-глинистая форма разрушается и превращается в отработанную формовочную смесь, которая по конвейеру идет на повторную землезаделку, проходя, таким образом, цикл из 2-5 регенераций формовочной смеси. На отдельной решетке выбивают стержни. Стержневые смеси, в отличие от формовочных, регенерации не подлежат. После процедуры выбивки заготовка поступает на отрезку элементов литниковой системы на лентосверлильных станках типа ГПЛ. После отрезки на ленточных пилах, заготовку фрезеруют и отправляют на механо-термическую обработку и контроль.

Термообработку заготовок из магниевых сплавов типа МЛ-5 проводят: закалку при температуре 540⁰С, стабилизацию при 340-350⁰С, и отпуск при 200⁰С. При отпуске детали выдерживаются до 8 часов и быстро охлаждаются.

После термообработки, заготовка проходит рентген контроль на плотность и пористость. Поверхности проверяются визуально.

После контроля, деталь промывают в ваннах и наносят защитный слой.