В Пензенском государственном университете запатентовали способ и устройство для отделочно-упрочняющей обработки рабочих поверхностей волноводов. Ноу-хау сократит брак деталей на производстве в четыре раза. С этим устройством любая техника СВЧ (сверхвысоких частот), начиная от микроволновки и заканчивая военными системами радиоэлектронной борьбы, будет работать долгие годы и без поломок. О разработке рассказало научно-популярное издание «Индикатор».

Над изобретением трудился научный коллектив под руководством д-ра техн. наук, профессора кафедры «Технологии и оборудование машиностроения» Владимира Зверовщикова. Получение патента на изобретение — итог многолетней работы, которая в вузе ведется с 80-х годов прошлого века.

По словам изобретателей, им удалось предложить промышленникам уникальную технологию отделочной обработки волноводов. Волноводные тракты — важнейшие составные части изделий, которые применяются при производстве техники СВЧ.

Элементы волноводных трактов (труб и соединительных элементов) могут быть различной формы как в продольном, так и в поперечном сечениях, а соединительные части нередко изогнуты или скручены вдоль оси и снабжены присоединительными фланцами.

«Если говорить простыми словами, волноводы представляют собой тонкостенные трубы, которые соединяют волноводные тракты длиной в десятки метров. Отделочная обработка внутренних поверхностей труб прямоугольного сечения изогнутых с различной кривизной, снабженных коленами с гофрированными стенками, связана со значительными технологическими трудностями. Для того, чтобы получить необходимые показатели качества поверхности, отвечающие техническим требованиям, приходится прибегать к ручному труду. Это неэффективно, в первую очередь, с точки зрения технической задачи. Поэтому на производстве много брака и техника, в которую встроен волновод, быстро выходит из строя», — поделился один из разработчиков, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Технологии и оборудование машиностроения» Александр Зверовщиков.

Для эффективности работы техники необходимо обеспечить требуемое качество внутренней (рабочей) поверхности волновода. Способами обычной механической обработки достичь этого невозможно. Поэтому повсеместно применяются электрофизические и электрохимические способы отделочной обработки. Большой их недостаток — неравномерное качество поверхности на различных участках профиля волноводов, что приводит к увеличению высокочастотных потерь. Шероховатость рабочей поверхности волновода должна быть меньше глубины скин-слоя (глубины проникновения высокочастотных токов в металл).

Пензенские ученые предлагают шлифовать внутреннюю поверхность волноводов с помощью центробежной планетарной установки. В патроны на периферии планшайбы устанавливают волноводы, которым сообщают планетарное движение, а через внутренние полости волноводов прокачивают гидродинамический поток суспензии. Центробежные силы, возникающие при вращении планшайбы, уплотняют полирующие тела суспензии на обрабатываемых поверхностях волноводов, а гидравлические силы потока жидкости обеспечивают их перемещение вдоль осей труб. Вращение волноводов вокруг собственных осей обеспечивает контакт всех участков обрабатываемого профиля с полирующими телами.

В зависимости от состояния исходной поверхности и материала деталей применяют полирующие тела в виде частиц шлифовального материала (порошки электрокорундов), фарфоровые шары, а для волноводов из алюминия и латуни используют мелкие металлические или стеклянные шарики. Для ускорения выравнивания поверхности в жидкость суспензии добавляют различные присадки и поверхностно-активные вещества.

Центробежные силы, величина которых регулируется, позволяют воздействовать на внутренние поверхности волноводов многократно интенсивнее, чем при любом другом способе обработки.

«Полирующие тела небольшого размера проходят практически через любые отверстия: квадратные, прямоугольные, овальные и другой формы. Это позволяет обработать, выгладить шероховатость до требуемых по технической документации параметров. В результате мы можем обработать, я еще раз подчеркну, практически любую форму поверхности», — добавил Александр Зверовщиков.

Способ, предложенный в ПГУ, отличается тем, что его реализация позволяет обработать волноводы с любыми сечениями, с любой кривизной поверхностей.

Научному коллективу уже удалось проверить эффективность предложенного способа. В лабораториях кафедры «Технологии и оборудование машиностроения» на экспериментальном стенде, содержащим несколько центробежных планетарных установок, были успешно проведены опыты. Их результат показал, что инновационный способ поможет автоматизировать сложные технологические операции и отойти от ручного труда. Внедрение способа и устройства для отделочно-упрочняющей обработки рабочих поверхностей волноводов на предприятиях сократит в три-четыре раза количества брака на производстве и удешевит изделия СВЧ.

Патентным решением заинтересовались ведущие предприятия Пензенской области — Федеральный научно-производственный центр «Производственное объединение "Старт" имени М. В. Проценко» и Нижнеломовский электромеханический завод. Ведутся переговоры о сотрудничестве.