Багмет Марія Миколаївна. Розробка комплексних технологій, які підвищують життєвий цикл деталей та вузлів авіаційних двигунів

Краткое описание

Багмет Марія Миколаївна. Розробка комплексних технологій, які підвищують життєвий цикл деталей та вузлів авіаційних двигунів: дисертація канд. техн. наук: 05.07.04 / Національний аерокосмічний ун-т ім. М.Є.Жуковського "Харківський авіаційний ін-т". - Х., 2003

Багмет М.М. Розробка комплексних технологій, які підвищують життєвий цикл деталей та вузлів авіаційних двигунів. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.07.04 технологія виробництва літальних апаратів. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського ХАІ”, Міністерство освіти і науки України, Харків, 2003.
Дисертація присвячена вирішенню найважливіший народногосподарської задачі підвищення життєвого циклу деталей та вузлів авіаційних шляхом створення технологічних методів, які формують фізико-механічні і геометричні характеристики поверхневого шару лопаток газотурбінних двигунів.
Проведено аналіз технологічних методів, які дозволяють підвищити життєвий цикл деталей та вузлів авіаційних двигунів і проаналізовано вплив різних технологій на якість, фізико-механічні і геометричні характеристики поверхневого шару деталей авіаційних двигунів. Проведені теоретичні дослідження механізму формування поверхневого шару деталей під дією магнітно-абразивного інструмента. Проведено моделювання і розрахунок пружнопластичного деформування при магнітно-абразивному поліруванні, визначені енергосилові параметри процесу. Експериментально досліджено процес магнітно-абразивної обробки деталей з нанесеними покриттями і без них.
У результаті проведених теоретичних та експериментальних досліджень у роботі розроблена технологія фінішної обробки деталей авіаційних двигунів і приведені рекомендації по розробці технологічних процесів виготовлення лопаток авіаційних двигунів з титанових сплавів з використанням фінішної магнітно-абразивної обробки. Основні результаті роботи знайшли застосування під час виготовлення деталей авіаційних двигунів на ВАТ Мотор Січ” м. Запоріжжя, Україна, а також упроваджені в навчальний процес.

1. У дисертації приведене рішення найважливішої народногосподарської задачі підвищення життєвого циклу деталей і вузлів авіаційних двигунів, що полягає в створенні технологічних методів, які формують фізико-механічні і геометричні характеристики поверхневого шару лопаток газотурбінних двигунів.
2. Проведено аналіз технологічних методів, що дозволяють підвищити життєвий цикл деталей і вузлів авіаційних двигунів.
3. Обґрунтовано вибір детонаційного методу нанесення покриттів для підвищення життєвого циклу і відновлення турбінних і компресорних лопаток і інших деталей авіаційних двигунів, що працюють в умовах високих температур і екстремальних навантажень. При нанесенні захисних покриттів застосовуються матеріали: нікелеві сплави, NiCr, Cr3C2, Cr3C2-NiCr, WC, Al2O3, Cr2O3, ZrО2, Zr2O3, композиційні порошки, як (Co)-(WC), механічні суміші WC+Co і ін.
4. Проведено аналіз і надані порівняльні характеристики методів обробки покриттів. Використані методи обробки покриттів не виключають появи на поверхні дефектів, а також дефектного шару, що знижують експлуатаційні характеристики покриттів і деталей та їх життєвий цикл. У зв'язку з наявністю недоліків методів обробки покриттів виникає необхідність не тільки удосконалення існуючих методів обробки, але і розробки нових перспективних методів обробки покриттів, як фінішна обробка покриттів обрана магнітно-абразивна обробка, що пов'язане зі специфікою і конструктивними особливостями деталей, які оброблюються (лопатки авіаційних двигунів).
5. Досліджено технологічні параметри (зносостійкість, мікротвердість, шорсткість) титанових сплавів при їх магнітно-абразивному поліруванні. Мікротвердість зразків після МАП більше, ніж шліфованих зразків при однаковій глибині (наприклад, приh= 2 мкм після МАПНm= 308 дан/мм2, після шліфуванняНm= 280 дан/мм2). Також досліджувався вплив різних магнітно-абразивних матеріалів на продуктивність обробки і шорсткість поверхонь. Установлено магнітно-абразивний матеріал, при використанні якого процес МАП найбільш продуктивний. Як порошок застосовані матеріали: 23AM40Fe80 фракції 315/160 і 23AM40Fe80 фракції 160/100.
6. Вивчався вплив МАП на геометрію і якість пера компресорних лопаток з титанових сплавів. МАП лопаток дозволяє сформувати радіуси округлення кромок, зняти зайвий метал, забезпечити необхідну шорсткість пера лопаток, зміцнити поверхневий шар (збільшується мікротвердість, у поверхневому шарі формуються напруження стиску величиною в середньому 660825 МПа, що перевищує результати серійної технології), а також збільшити втомну міцність у 1,2...1,4 разу і механізувати ручні операції. Магнітно-абразивна обробка забезпечує більш високу якість поверхневого шару в порівнянні з іншими способами обробки. При МАО отримана шорсткість 0,4-0,7 мкм (віброполірування 0,6-0,9 мкм, ЕХО 1,7-2,1 мкм), мікротвердість 564 кгс/мм2(віброполірування 473 кгс/мм2, остаточна ЕХО 385 кгс/мм2).
7. Надані рекомендації з розробки технологічних процесів виготовлення лопаток авіаційних двигунів з титанових сплавів з використанням фінішної магнітно-абразивної обробки.
8. На підставі досліджень розроблені методики для визначення параметрів магнітно-абразивної обробки і надані рекомендації з ведення раціональних технологічних процесів. Методика розрахунку деформування матеріалу зернами магнітно-абразивного порошку дозволяє прогнозувати величину зміцненого шару оброблюваного матеріалу, враховуючи його механічні властивості, а також варіювати технологічними параметрами обробки (магнітною індукцією, розмірами зерен). Для алюмінію, титана і сталі отримані значення енергосилових параметрів МАП. Встановлено розмір зерен МАп, при використанні яких процес деформування найбільш ефективний (для алюмінію 50...150 мкм, для титана, сталі 50...100 мкм), за умов тиску на зерно 0,013...0,05 МПа, що відповідає магнітній індукції 0,65...1,2 Тл.
9. Економічний доход від упровадження результатів досліджень на ВАТ «Мотор Січ» склав 150,5 тис. гривень у рік.