Автоматизация подготовительно-заключительных переходов в операции сварки блиска

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Реферат

на тему:

"Автоматизация подготовительно-заключительных переходов в операции сварки блиска"

Кубагушев И.Ф.

Уфа - 2014

Линейная сварка трением. Процесс линейной сварки трением (LFW) становится ключевой технологией формирования сварных соединений из трудносвариваемых материалов и может быть широко использован в ремонтном производстве. Достоинством его является также минимальная подготовка поверхностей к свариванию. В процессе возвратно-поступательного движения с частотой порядка 60 Гц и амплитудой до 3-х мм, части, подлежащие свариванию, сжимаются для образования плотного контакта. Генерируемая в плоскости сварки теплота, способствует пластической деформации приповерхностных объемов свариваемых материалов. В процессе сварки вязко-пластичные слои металла перемещаются к границам свариваемой поверхности. При этом происходит удаление окислов и загрязнений, которые могут присутствовать в зоне сварки. Короткая длительность процесса сварки (несколько секунд), обеспечивает малую зону термического влияния. Время остановки процесса возвратно-поступательного движения составляет ~ 0,2 сек. Для обеспечения точности сварки необходимо предусматривать мероприятия для устранения перекосов и погрешностей расположения свариваемых поверхностей. Процесс формирования сварного шва достаточно сложен и определяется трибологическими свойствами контакта, особенностями протекания процессов внутреннего трения и пластической деформации, а также физико-химическими и металлургическими аспектами. Известны некоторые его применения, в частности для сварки лопаток с дисками (рис. 1…3). Этот метод считается весьма перспективным для самых разнообразных деталей.

Автоматизация подготовительно-заключительных переходов в операции сварки блиска.

Совершенствование компрессоров ГТД на нынешнем этапе развития авиационного двигателестроения достигается преимущественно путем перехода от замковых соединений между лопатками и дисками к конструкциям рабочих колес содержащих блиски (моноколеса)

Блиск, с точки зрения технологии его производства, довольно сложное и трудоемкое изделие, однако высокая стоимость его изготовления компенсируется снижением эксплуатационных расходов за счет повышения ресурса двигателя и повышения полезной нагрузки самолетов. Это позволяет блискам вытеснять конструкции со сборными рабочими колесами.

В настоящее время имеются два направления в технологии изготовления блисков - получение блиска из цельной заготовки и сварка отдельно изготовленных лопаток с диском рабочего колеса с последующей механической обработкой сварной конструкции.

Современные методы металлообработки позволяют получить профиль лопатки блиска с необходимой точностью. Этот вариант изготовления блисков успешно применяется и на российских предприятиях. Однако с увеличением диаметра блиска и высоты лопаток многократно увеличивается время обработки и падает коэффициент использования материала. Кроме того, данная технология накладывает ограничения на конструкцию блиска:

— невозможно получение блиска, в котором диск и лопатки изготовлены из разных материалов;

— невозможно получение блиска с пустотелыми лопатками.

Применение сварных блисков расширяет круг возможных решений по конструктивному оформлению блисков, однако применение традиционных способов сварки для получения соединения лопаток с диском практически невозможно и в девяностые годы прошлого века получил развитие вариант сварки трением, в котором детали совершают возвратно.поступательное движение. Процесс получил название "Линейная сварка трением" (англ. - linear friction welding)"его основное предназначение - создание блисков компрессоров газотурбинных двигателей путем приварки лопаток к дискам рабочих колес. сварка блиск ремонтный

Период становления технологии совпал с глубоким кризисом отечественного авиастроения и до сих пор, сварные блиски представлены только в конструкциях зарубежных авиационных двигателей Первым Российским предприятием, заинтересовавшимся перспективами, которые открывает новая технология, стало ОАО УМПО. на котором с 2007 года начались совместные с УГАТУ исследовательские работы в направлении ЛСТ. В 2010 году исследования вышли на новый, более высокий уровень, стартовал совместный проект УМПО.УГАТУ "Технологическое опережение" по разработке технологий получения титановых лопаток с повышенными эксплуатационными характеристиками, их приварки к диску из титанового сплава с традиционными структурой и свойствами Причем решить столь сложные и амбициозные задачи исполнители должны были менее чем за 3 года (именно такой срок отвело Правительство РФ на реализацию проекта). Это совсем немного, ведь для преодоления копившегося десятилетиями отставания предстояло провести множество научно-исследовательских, опытных конструкторско-технологических работ, технологическую подготовку производства сварных блисков, изготовить и испытать партии макетов и имитаторов

Задача освоения линейной сварки трением блиска была возложена на коллектив, состоящий из сотрудников, аспирантов и студентов кафедры оборудования и технологии сварочного производства УГАТУ, работников различных служб ОАО УМПО под руководством к.т.н. Бычкова В.М. За время работ над проектом проведено исследование строения и свойств сварных соединений двухфазных титановых сплавов Исследовано влияние параметров режима сварки на свойства сварных соединений, отработаны методики разрушающего и неразрушающего контроля качества.

Были освоены новые типы оборудования, спроектирована и изготовлена технологическая оснастка, разработан опытный технологический процесс и пройдены все этапы технологической подготовки производства в условиях отсутствия нормативно-технической базы и какого либо опыта ведения подобных работ при жестких требованиях к качеству полученных сваркой элементов.

Ниже представлены основные этапы освоения технологии, в ходе которых были сварены и испытаны сотни образцов, спроектированы и изготовлены десятки комплектов технологического оснащения для сварки, обработки и испытаний. Стоит отметить, что некоторые из типов технологического оснащения сложно назвать оснасткой - к примеру устройство, обеспечивающее фиксацию диска в сварочной машине имеет собственную гидросистему, массу 2.7 тонны и состоит из более чем пятисот деталей. Первый этап. Сварка образцов простой формы:

? оценка свариваемости

? предварительное исследование свойств сварных соединений

? отработка методов контроля качества сварных соединений

Второй этап. Сварка макетов сварных соединений:

отработка конструкции сварного соединения

выбор параметров режима сварки

исследование свойств сварных соединений

Рис. 3. Этапы освоения технологии линейной сварки трением

Третий этап. Сварка секций блиска:

отработка конструкции заготовки лопатки

отработка конструкции сварочной оснастки

отработка технологии механической обработки

оценка конструкционной прочности

По результатам работ опубликовано 16 статей в Российских и зарубежных журналах, подано 3 заявки на патенты. Но главный результат работ над проектом - первый отечественный сварной блиск!

Рис. 4 Изготовление первого в России сварного блиска

По результатам работ опубликовано статей в Российских и зарубежных журналах, подано заявки на патенты. Но главный результат работ над проектом - первый отечественный сварной блиск!

Полученные знания и опыт оказались востребованы, не дожидаясь окончания проекта "Технологическое опережение" сложившийся коллектив приступил к разработке технологии сварки блиска из высокопрочного сплава на основе алюминия, технологии приварки полых лопаток.

Размещено на Allbest.ru