ВДОВИН Роман Александрович ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ГТД НА ОСНОВЕ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

summary

Во введении обоснована актуальность темы исследования, приведена крат¬кая характеристика работы, сформулированы цель, задачи и изложена научная но¬визна исследований, представлены основные положения, выносимые на защиту, и сведения об апробации результатов работы.
В первой главе диссертационной работы проведен анализ технологического процесса изготовления рабочей лопаток турбины ГТД I-й ступени. В ходе анализа было установлено, что существующий ТП изготовления лопаток турбины состоит из двух технологических циклов: 1-й технологический цикл заключается в изго¬товлении отливок лопаток турбины и подготовке технологических баз полировкой для последующей механической обработки; 2-й технологический цикл заключается в механической обработке бандажной полки и изготовлении замковой части лопат¬ки. В рамках данной диссертационной работы рассматривались операции только 1¬го технологического цикла.
Проведенный качественный анализ существующих технологических процес¬сов изготовления рабочих лопаток турбины показал, что вследствие большого про¬цента брака (порядка 50%) существующие технологии и режимы не обеспечивают возможности стабильного получения монокристаллических заготовок лопаток с заданной кристаллографической ориентацией.
Установлено, что материалы, свойства которых изучены в отечественных и зарубежных публикациях, посвященных исследованию влияния кристаллографической ориентации на механические свойства заготовок рабочих лопаток, не позволяют стабильно получать отливки с монокристаллической струк¬турой. Была доказана невысокая эффективность существующего этапа технологи¬ческой подготовки производства, так как технологические режимы для плавки- заливки подбираются опытно-экспериментальным путем в литейном цехе методом проб и ошибок, что снижает гибкость технологической системы и значительно увеличивает стоимость технологического цикла. Вместе с тем, наличие субъектив¬ного фактора в процессе локального полирования профиля пера лопатки дополни¬тельно повышает трудоемкость изготовления лопаток, а также снижает объектив¬ность и точность геометрических параметров при контроле заготовки.
Поэтому в соответствии с концепцией «Индустрия 3.0» было принято реше¬ние о необходимости проектирования универсальной имитационной модели- двойника существующего ТП производства заготовок рабочих лопаток турбины ГТД для проведения многовариантных численных исследований. Кроме того, в це¬лях снижения объема локального полирования профиля пера лопатки была постав¬лена задача - разработать методику оптимального распределения припуска и реа¬лизовать ее в виде программного приложения. Представленные методы совершен¬ствования ТП позволят повысить качество, производительность и снизить брак в заготовках рабочих лопаток турбины ГТД примерно на 30-35%.
Вторая глава посвящена разработке математической модели определения нестационарного распределения температур в технологической системе печь- опока-наполнитель-форма-металл-стопор в период реализации производ¬ственного процесса. Модель учитывает конкретные конструктивные, геометриче¬ские и теплофизические особенности этой системы.
Было установлено, что основное управляющее воздействие на технологиче¬ский процесс можно осуществлять за счет изменения: мощности нагревателей, температурных режимов каждой из зон установки ПМП-2, скорости перемещения поезда опок в установке (цикла толкания). Для рассматриваемого ТП производства заготовок лопаток турбины наиболее значимым является процесс теплообмена, ко¬торый определяет качество монокристаллической структуры лопатки.