Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток компрессора ГТД и разработка технологии их ремонта на основе упрочняющих методов обработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Исследование эксплуатационной повреждаемости лопаток компрессора ГТД и разработка технологии их ремонта на основе упрочняющих методов обработки

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

Румянцева Наталья Викторовна

Рыбинск - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования - Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П. А. Соловьева.

Научный руководитель заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Безъязычный Вячеслав Феоктистович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Федонин Олег Николаевич,

кандидат технических наук, доцент Шилков Евгений Васильевич

Ведущая организация ОАО «Пермский Моторный Завод»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Двухконтурные турбореактивные двигатели серии Д-30 КУ / КП / КУ - 154 признаны одними из самых надежных в мировой авиации. В настоящее время более 3 тыс. таких двигателей эксплуатируются на самолетах 120 авиакомпаний мира.

В данной работе рассматриваются вопросы, связанные с решением проблемы технологического обеспечения коррозионной стойкости и усталостной прочности с увеличением ремонтопригодности на примере лопаток ротора и статора компрессора низкого давления при проведении капитального ремонта газотурбинных двигателей серии Д30- КУ / КП / КУ-154.

Выбор данной проблемы обусловлен тем что, несмотря на установившееся производство, отсутствует целостная методика рационального выбора метода обеспечения требуемой коррозионной стойкости и усталостной прочности лопаток с учетом их себестоимости, что неизбежно приводит к неоправданно большим экономическим потерям вследствие использования дорогого метода ремонта. При решении вопросов создания и широкого внедрения наиболее прогрессивных технологических процессов при ремонте лопаток особое внимание должно уделяться механизации и автоматизации механической обработки.

При эксплуатации двигателей в условиях коррозионного и эрозионного воздействия на лопатки после механической обработки, их стойкость определяется термодинамической стабильностью материала поверхностного слоя. Внутренние факторы, влияющие на термодинамическую стабильность материала поверхностного слоя лопатки, описываются комплексом параметров качества поверхностного слоя, включающим геометрические и физико-механические параметры состояния поверхностного слоя, которые формируются в процессе изготовления детали. Таким образом, возникает необходимость в совершенствовании технологии ремонта деталей, подвергающихся коррозионному воздействию.

В этой связи актуальными являются исследования, направленные на решение задач по технологическому обеспечению коррозионной стойкости и усталостной прочности лопаток компрессора на основе рационального выбора качества поверхностного слоя, технологического метода и режимов обработки.

Цель работы.

Исследование коррозионной повреждаемости лопаток компрессора и разработка технологии восстановительного ремонта с обеспечением требуемой коррозионной стойкости и усталостной прочности на основе анализа упрочняющих методов обработки.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установление физической картины формирования коррозионной стойкости материала поверхностного слоя лопаток при ремонте.

2. Определение зависимости коррозионной стойкости лопаток от качества ее поверхностного слоя и условий обработки при различных методах ремонта.

3. Определение возможностей методов механической обработки по обеспечению коррозионной стойкости и усталостной прочности лопаток при ремонте.

4. Разработка алгоритма выбора технологии для обеспечения требуемой коррозионной стойкости и усталостной прочности лопаток при ремонте.

5. Проведение сравнительных испытаний коррозионной стойкости лопаток, обработанных с учетом и без учета результатов работы.

6. Проведение сравнительных испытаний лопаток, отремонтированных различными методами на усталостную прочность.

7. Реализация результаты исследований на практике.

Научная новизна

1. Разработан алгоритм выбора технологии ремонта с рекомендуемыми режимами обработки в зависимости от вида и степени повреждений.

2. Получены зависимости скорости коррозии и усталостной прочности лопатки от условий обработки при различных методах ремонта.

3. Выявлены закономерности изменения качества поверхностного слоя лопаток (высоты микронеровности и микротвердости) от режимов обработки различными методами

4. Установлена взаимосвязь съема металла от режимов обработки различными методами.

Практическая значимость работы

1. Результатом исследования является обоснование выбора технологии ремонта лопаток компрессора двигателей серии Д30 - КУ / КП / КУ - 154 с применением методов поверхностно-пластического деформирования.

2. На основе анализа исследований создана база данных для выбора режимов обработки при ремонте лопаток методами ППД, в зависимости от требуемой шероховатости поверхности и минимально снимаемого слоя металла с учетом минимальной трудоемкости ремонта.

3. Установленные зависимости изменения шероховатости поверхности, величины съема металла, скорости коррозии и предела выносливости от режимов обработки при различных методах могут использоваться для оценки ремонтопригодности лопаток.

4. Разработанный алгоритм дает возможность осуществлять выбор рационального способа и режима обработки, исходя из критериев коррозионной стойкости и усталостной прочности.

На защиту выносятся:

- Методика выбора технологических условий механической обработки ремонта лопаток, обеспечивающая их коррозионную стойкость и усталостную прочность.

- Установленные зависимости формирования параметров качества поверхностного слоя деталей (шероховатости) и съема металла при различных методах обработки

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: Международной школы-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им. П. А. Соловьева и В. Н. Кондратьева «Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений» Рыбинск, 2006; Международной практической конференции «Технологии ремонта, восстановления и упрочнении деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки», Санкт-Петербург, 2007; Научно-технической конференции, проходившей на Международном авиационно- космическом салоне «МАКС - 2007», Москва, 2007; Международной научно - технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности», Брянск, 2008; Международной научно-технической конференции «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки», Ростов-на-Дону, 2008.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, списка использованных источников, приложения. Объем работы - 167 страницы машинописного текста, включающего 108 рисунков, 42 таблицы (из них 25 в приложении), 15 формул, список использованных источников из 139 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, изложена цель и задачи исследований, дана общая характеристика направления исследований,.

В первой главе на основе литературных данных представлен анализ современного состояния проблемы обеспечения коррозионной стойкости деталей авиационных двигателей семейства Д 30 - КУ / КП / КУ - 154.

- Рассмотрены вопросы, связанные с решением проблемы технологического обеспечения коррозионной стойкости и усталостной прочности с увеличением ремонтопригодности на примере лопаток ротора и статора компрессора низкого давления из материала ВД 17 при проведении ремонта газотурбинных двигателей. В области повышения надежности, ремонтопригодности при эксплуатации и ремонте современных авиационных двигателей отечественного производства большой вклад внесли такие ученые, как, А. П. Бабичев, В. А. Богуслаев, М. С. Дрозд, А. А. Маталин, В. В.Петросов, М. М. Саверин, А. М. Сулима, В. К. Яценко и др.

- Приведены причины разрушения и изнашивания лопаток.

- Выполнен анализ существующей технологии изготовления и ремонта лопаток, формирование его поверхностного слоя на финишных операциях.

- Представлены статистические данные о наличии и характере повреждений лопаток, приходящих в ремонт в зависимости от места эксплуатации.

- Определены основные особенности коррозионного поведения алюминиевых сплавов и их коррозионная стойкость. Исследованиями по коррозионной стойкости металлов занимались такие ученые как, З. Н. Арчаков, Т. В. Акимов, А. А. Герасименко, В. В. Герасимов, Я. М. Колотыркин, А. М. Смыслов, Е. А. Ульянин, О. Н. Федонин, Р. Юхневич, Г. Г. Улиг, Р. Реви и др. Ими накоплен большой объем теоретических и экспериментальных данных в этой области.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе проведен анализ типовых технологий с использованием метода поверхностно-пластического деформирования и разработана технология восстановительного ремонта. Технологиями упрочнения поверхностно-пластическим деформированием занимались многие ученые, такие как В. В. Петросов, М. М. Саверин, А. М. Сулима, А. П. Бабичев и другие.

Выбор метода ремонта для разработки технологии предопределялся, прежде всего, обеспечением необходимой шероховатости поверхностного слоя, сохранением размеров детали, физико-химических свойств материала и удалением продуктов коррозии.

Изучение влияния режимов резания на физико-механические свойства поверхностного слоя являлось условием установления оптимальных режимов обработки, обеспечивающих высокую производительность, точность, шероховатость поверхности. Практически нет нормативной документации, которая позволяла бы обоснованно выбрать метод ремонта и режимы с учетом конструктивных особенностей, физико-механических характеристик материалов и условий работы, а также прогнозировать его эффективность.

Для осуществления поставленных задач представлено оборудование и обоснование выбора изготовления образцов, методы и результаты экспериментальных исследований.

Проведены сравнительные экспериментальные исследования при выполнении ремонта образцов различными методами, а именно гидропескоструйной, гидроабразивной, абразивной обработками, а также гидродробеструйной обработкой стеклошариками. Обработка производилась в различной среде, на разных режимах обработки.

Анализ результатов испытаний показал, что съем металла и высота микронеровностей после ремонта зависят от метода и режимов обработки: давления воздуха в системе (Р), расстояния от детали до сопла (L) и времени воздействия наполнителя на деталь (t).

Таблица 1

Зависимость шероховатости поверхности при различных методах обработки

Гидроабразивная зерном 24А12	Rб = 12,35 · Р 0,65 · L-0,25 · t 0,27
Гидропескоструйная	Rб = 136,29 · Р 1,02 · L-0,34 · t 0,21
Гидроабразивная зерном 24А6	Rб = 150,76 · Р 1,22 · L-0,17 · t 0,29
Абразивная обдувка зерном 24А6	Rб = 10,01· Р 0,38 · L-0,35 · t 0,19
Гидродробеструйная обдувка стеклошариками	Rб = 28,96 · Р 0,5 · L-0,53 · t 0,10

На основе математической обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов в двойной логарифмической системе координат получены зависимости шероховатости поверхности образцов (Rб) и съема металла (Т) от давления воздуха (Р), расстояния до сопла (L) и времени обработки (t) (табл. 1 и 2).

В результате аппроксимации уравнений в общее выражение были получены зависимости для определения шероховатости и величины съема металла от режимов обработки при различных методах.

Таблица 2

Зависимость съема металла при различных методах обработки

Гидроабразивная зерном 24А12	Т = 0,06 · Р 1,87 · L-1,27 · t 0,46
Гидропескоструйная	Т = 0,01 · Р 4,11 · L-1,9 · t 0,07
Гидроабразивная зерном 24А6	Т = 0,001 · Р 2,61 · L-0,68 · t 0,63
Абразивная обработка зерном 24А6	Т = 0,001 · Р 2,42 · L-0,96 · t 0,61
Гидродробеструйная обработка стеклошариками	Т = 0,003 · Р 2,36 · L-1,22 · t 0,67

Таким образом, за счет выбора методов и режимов механической обработки можно управлять высотой микронеровностей и съемом металла.

После проведения обработки различными методами, в том числе и существующим методом ремонта, был выполнен анализ состояния поверхностного слоя по результатам выполненных исследований.

1. На отсутствие продуктов коррозии.

2. На отсутствие растрескиваний.

3. На изменение геометрических размеров образцов.

4. На изменение микрорельефа поверхности.

5. На наличие остаточных напряжений.

6. Величины и степени наклепа.

7. Характера макро и микроструктуры поверхностного слоя образцов.

При проведении контроля образцов, отремонтированных предложенными методами, продукты коррозии и растрескивания обнаружены не были. Полирование не исключает полного удаления коррозионных раковин и продуктов коррозии, при этом возможно заволакивание микротрещин войлочными кругами.

Проведенные измерения показали, что съем металла минимальный. По результатам исследований микроструктура всех образцов удовлетворительная и соответствует сплаву ВД 17 (рис. 1).

Полирование	Гидропеско-струйная обработка	Гидродробест-руйная обработка стеклошариками	Гидроабразив-ная обработка зерном 24А6	Абразивная обработка зерном 24А12

Рис. 1. Микроструктура образцов при увеличении х200

Сопоставление шероховатости поверхности образцов, отремонтированных по серийной и предлагаемым технологиям показало, что при полировании остаются следы абразивных зерен, расположенные в направлении обработки. При обработке лопаток методами поверхностно-пластического деформирования обеспечилось удаление продуктов коррозии, снятие микронеровностей и сглаживание коррозионных раковин, рисок и других дефектов.

Проведенное исследование взаимосвязи шероховатости поверхности лопатки от режимов обработки с обеспечением требуемого качества поверхностного слоя и полученных данных по микроструктуре образцов, позволило сделать вывод, что предлагаемые методы обработки обеспечивают требования ГОСТ 9.402 - 80 «Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием» (рис. 2).

1	2	3
4	5	6

Рис. 2. Профилограммы поверхности: 1 - после эксплуатации (Rб 0,962); 2 - после полировки (Rб 0,498); 3 - после гидродробеструйной обработки стеклошариками (Rб 0,710); 4 - после гидропескоструйной обработки (Rб 0,772); 5 - после гидроабразивной обработки зерном 24А6 (Rб 1,014); 6 - после абразивной обработки зерном 24А12 (Rб 1,692)

Были исследованы остаточные напряжения в поверхностном слое при различных методах обработки (рис. 3).

Рис. 3. Результаты замера остаточных напряжений на приборе «ПИОН-2»

Эксперименты по определению остаточных напряжений в поверхностном слое образцов, изготовленных из лопаток, показали следующее: образцы, отремонтированные методом поверхностно-пластического деформирования, имели перераспределение напряжений, т.е. в поверхностном слое на глубине 0,005 мм возникли сжимающие напряжения до 10 МПа, с последующим увеличением до 100 МПа на глубине 0,060 мм.

При проведении исследований образцов на наличие наклепа обнаружено, что наклеп на всех исследуемых образцах отсутствует. Микротвердость на поверхности соответствует микротвердости сердцевины, что говорит об отсутствии деформаций.

Третья глава посвящена исследованию коррозионной повреждаемости поверхности лопаток. Приведена структурная схема методологии комплекса исследований. В связи с различными возможностями предлагаемых методов обработки для обеспечения необходимых параметров качества поверхностного слоя лопаток, основой теоретических исследований по обеспечению требуемой коррозионной стойкости является технологическое обеспечение параметров качества поверхностного слоя за счет выбора режимов обработки.

Разработана методика ускоренных испытаний лопаток для коррозионной повреждаемости их поверхности. Лабораторные испытания позволили получить хорошо воспроизводимые сравнительные данные, и с их помощью определяли степень влияния отдельных факторов на развитие коррозионного процесса. Правильность выбора метода испытания и способа оценки коррозии по различным ее показателям зависела от определенных требований:

1.Ускоренные коррозионные испытания не должны изменять механизм коррозии.

2. При выборе метода испытания необходимо учесть состав и свойства коррозионной среды и отразить условия работы лопаток компрессора.

3. Методы испытаний разработать и выбрать конкретно для алюминиевого сплава ВД 17.

4. При оценке коррозионной стойкости сплава ВД 17 важно правильно выбрать показатель коррозии.

5. Методы и режимы испытаний должны обеспечить протекание коррозионного процесса с большой скоростью.

Методы коррозионных испытаний алюминиевых сплавов в данной работе предусматривали испытания на общую коррозию и на чувствительность к локальным видам коррозии - питтинговой и расслаивающей. Выбор метода определялся целью испытаний.

Ускоренные испытания каждой группы образцов лопаток проводились в стандартных условиях. Результаты ускоренных испытаний носили сравнительный характер.

Для характеристики коррозионного поведения образцов, использовались следующие показатели коррозии:

1.Определение изменения массы образца.

Коррозионные потери массы образца:

Дm = (m_o - m₁) / S, (1)

где m_o - первоначальная масса образца, г;

m₁ - масса образца после удаления продуктов коррозии, г;

S - площадь поверхности образца до испытания, м².

Тогда скорость коррозии К (г/ (м² · год) будет определяться:

К = (m_o - m₁) / S·ф, (2)

где ф - время (год).

2. Коэффициент питтингообразования.

3.Стойкость материала характеризуют косвенно по относительному изменению электропроводности:

К_w = (R₁ - R₀₎ / R₀ (3)

где R_0, R₁- электропроводность образцов до и после проведения испытаний.

4. Определение коррозионной стойкости сплава по площади, занятой коррозией по ГОСТ 9.913-90.

Испытания на расслаивающую коррозию проводились в соответствии с ГОСТ 9.904-82. Расслаивающая коррозия отсутствует на всех образцах (рис. 4).

1.Полирование	2.Гидропеско-струйная обработка	3.Гидродробе-струйная стеклошариками	4.Гидроабра-зивная обработка	5.Абразивная обработка

Рис. 4. Внешний вид образцов, испытанных на расслаивающую коррозию

Испытания на питтинговую и общую коррозии проводились соответствии с ISO 9227 и носили циклический характер. Коррозионную стойкость образцов определили по площади, занятой коррозией в соответствии с ГОСТ 9.913-90.

Степень поражения образцов коррозией в незначительной мере отличается друг от друга (рис. 5). Образцы, отремонтированные по предлагаемым методам ремонта, обеспечили коррозионную стойкость на всей протяженности испытаний.

Полирование	Гидроабра-зивная обработка	Гидродробе-струйная стеклошариками	Гидропеско-струйная обработка	Абразивная обработка

Рис. 5. Внешний вид образцов после проведения испытаний на общую коррозию

Таким образом, можно сделать вывод, что образцы отремонтированные альтернативными методами обеспечивают коррозионную стойкость. Экспериментально была определена скорость коррозии по каждому методу обработки, которая не превысила скорости коррозии образцов, отремонтированных по существующей технологии.

Исследованиями установлено, что при ускоренных сравнительных испытаниях образцов лопаток, отремонтированных по предлагаемым методам обработки, обнаружены коррозионные повреждения, внешний вид и площадь которых не превышает площади повреждений образцов, отремонтированных по существующей технологии. Кроме того, на всех образцах отсутствует расслаивающая коррозия. На основании выше изложенного можно утверждать, что данными методами, можно ремонтировать лопатки ГТД.

В четвертой главе приведены результаты исследований коррозионной стойкости и усталостной прочности лопаток по действующему и предлагаемым методам ремонта.

На основании проведенных исследований построен обобщенный график зависимости скорости атмосферной коррозии сплава ВД17 от количества циклов испытаний при различных методах обработки (рис. 6).

Рис. 6. Обобщенный график зависимости скорости атмосферной коррозии сплава ВД 17 от количества циклов испытаний при различных методах обработки

При сопоставлении результатов исследований коррозионной стойкости определено, что скорость коррозии образцов, отремонтированных различными методами практически одинаковая и все прямые проходят параллельно друг другу.

Представленные выше зависимости, описываются уравнением типа:

p = k · ф ⁿ, (4)

где p - потеря массы, г;

ф - время, сут.;

k и n - константы.

На основании полученных данных по коррозионной стойкости образцов по каждому методу обработки, получены зависимости скорости атмосферной коррозии всех образцов, обработанных разными методами обработки (табл. 3).

лопатка компрессор коррозионный упрочняющий

Таблица 3

Зависимость скорости атмосферной коррозии сплава ВД17 от времени

Полирование	К = 0,35 · ф 0,47
Гидроабразивная	К = 0,31 · ф 0,52
Гидродробеструйная стеклошариками	К = 0,35 · ф 0,47
Гидропескоструйная	К = 0,35 · ф 0,47
Абразивная обработка	К = 0,31 · ф 0,53

Анализ результатов экспериментальных данных позволяет сделать вывод, что скорость коррозии не превышает 0,15 мм/год, и все образцы обладают высокой коррозионной стойкостью, вследствие чего предлагаемые методы обработки обеспечили коррозионную стойкость образцов.

Для определения усталостной прочности была разработана методика испытаний. Усталостные испытания проводились ускоренным методом со ступенчато увеличивающейся нагрузкой. Испытания велись до разрушения каждого образца. Каждый образец испытывался до заданной базы испытаний N₀ = 2 · 10⁷ циклов. Для каждого разрушенного образца вычислялся условный предел выносливости у ^у_-1.

На базе произведенной обработки результатов проведенных испытаний построен график зависимости вероятности разрушения от предела выносливости в координатах Р- lg у (рис. 7).

С использованием математической обработки экспериментальных данных, получены зависимости предела выносливости (у, МПа) от вероятности разрушения образцов (Р), обработанных различными методами (табл. 4).

Таблица 4

Зависимость вероятности разрушения от амплитуды напряжения

Полирование	Р = 4·10-21 · у 9,68
Гидроабразивная	Р = 3·10-13 · у 5,93
Гидродробеструйная стеклошариками	Р = 4·10-11 · у 4,87
Гидропескоструйная	Р = 5·10-4 · у 1,52
Абразивная обработка	Р = 1·102 · у 0

По существующей документации предел прочности лопаток должен быть не менее 110 МПа. Технология ремонта пера лопаток гидропескоструйной, гидроабразивной и гидродробеструйной обработкой стеклошариками обеспечила прочность лопаток при заданной базе испытаний.

Лопатки, обработанные сухой абразивной обдувкой зерном 24А12 разрушились при амплитуде напряжений, равной 100 МПа, т.е. они не обеспечили необходимую усталостную прочность.

Анализируя зависимость вероятности разрушения от амплитуды напряжениям, можно сделать вывод, что образцы, имеющие одинаковые геометрические размеры и обработанные разными методами, прошли сравнительные испытания, кроме образцов, обработанных абразивной обработкой.

Рис. 7. Зависимость вероятности разрушения от амплитуды напряжения

Практическому использованию результатов исследования посвящена пятая глава.

На основе литературных данных о классификации коррозионных процессов и практических данных по характеру повреждений лопаток после эксплуатации разработана база данных по оценке ремонтопригодности лопаток. Предложены технологические процессы ремонта (гидропескоструйная, гидроабразивная и гидродробеструйная обработка стеклошариками), основанные на технологии поверхностно-пластического деформирования, но предусматривающие одновременное удаление продуктов коррозии с поверхности деталей со снятием минимального слоя металла и обеспечивающего требуемую шероховатость поверхности.

На основе полученных данных по оценке ремонтопригодности лопаток и рекомендации по выбору технологий ремонта, автором предложена методика определения методов и режимов обработки с целью обеспечения коррозионной стойкости и усталостной прочности деталей, алгоритм которой представлен на рис. 8.

Коррозионная стойкость и усталостная прочность лопаток компрессора при ремонте может быть обеспечена за счет прогрессивных методов обработки. Разработаны технологии, позволяющие обеспечить требуемое качество поверхностного слоя, с рекомендуемыми режимами обработки. При наличии повреждений до 0,01 мм рекомендуется гидродробеструйная обработка стеклошариками и гидропескоструйная обработка. При наличии повреждений от 0,02 мм до 0,2 мм рекомендуется гидродробеструйная обработка стеклошариками, гидропескоструйная и гидроабразивная обработка зерном 24А6 и 24А12.

Работа алгоритма заключается в следующем: при поступлении деталей на дефектацию, внешним осмотром определяется глубина эрозионных и коррозионных повреждений методом сравнения с контрольными образцами. Производится замер геометрических параметров лопатки, определяется вид коррозии и замеряется глубина коррозионных раковин для определения ремонтопригодности лопаток и принятия решения о направлении в ремонт.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис. 8. Алгоритм выбора технологии ремонта

Дальнейшая работа алгоритма сводится к выбору метода обработки в зависимости от имеющегося оборудования. Далее производится выбор режимов обработки на базе разработанной технологии, при которых обеспечивается требуемая шероховатость поверхности и снимается минимальный съем металла с рассчитанной трудоемкостью выполнения операции ремонта.

Таким образом, разработанная методика определения технологических условий ремонта методами поверхностно-пластического деформирования деталей, по заданной высоте микронеровностей и минимального съема металла, позволяет рассчитать, соответствующие заданной коррозионной стойкости и усталостной прочности, режимы механической обработки.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Обобщение ранее выполненных исследований о классификации коррозионных процессов, по коррозионной повреждаемости деталей, их анализ и наличие практических результатов, позволили разработать базу данных по рациональной оценке ремонтопригодности лопаток, которая на стадии дефектации поможет дефектовщику разбраковать детали и выбрать технологический процесс в соответствии с технологическими рекомендации по выполнению ремонта.

2. Разработанная модель процесса коррозии при сравнительных испытаниях позволила получить теоретико-экспериментальные зависимости коррозионной стойкости лопаток и определить скорость коррозии образцов, отремонтированных по существующей и усовершенствованной технологии и показало, что технология ремонта методами ППД обеспечивает требования по коррозионной стойкости.

3. Анализ результатов экспериментальных исследований по проведенным сравнительным испытаниям усталостной прочности после механической обработки показал, что при обработке методами ППД без технологической жидкости наблюдается значительное снижение усталостной прочности.

4. Проведенное исследование закономерностей изменения скорости коррозии образцов, обработанных по существующей технологии и технологии методом поверхностно-пластического деформирования показало, что ремонт методом ППД обеспечивает требования по коррозионной стойкости.

5. Полученные расчетные зависимости шероховатости поверхности и величины съема металла от параметров механической обработки позволяют аналитически рассчитывать режимы обработки для выбираемых методов ремонта методом поверхностно-пластического деформирования, назначать или корректировать технологическую обработку поверхности, в результате которых увеличится ремонтопригодность лопаток.

6. Разработанный алгоритм определения технологических условий механической обработки с целью обеспечения коррозионной стойкости и усталостной прочности лопаток позволяет технологу на стадии разработки технологического процесса определять режимы механической обработки, при которых произойдет минимальный съем металла и сформирован поверхностный слой с требуемой высотой микронеровностей и физико-механическими свойствами, сокращающими время обработки деталей.

7. Результаты выполненных испытаний коррозионной стойкости и усталостной прочности показали, что за счет использования рекомендуемых режимов обработки можно увеличить срок «службы» лопаток компрессора, тем самым, увеличивая их ремонтопригодность.

8. На основании приведенного технико-экономического обоснования разработанного технологического процесса на базе методов поверхностно-пластического деформирования, экономическая эффективность составит 1,5млн. руб., причем время обработки по удалению коррозионных повреждений снизится на 60 % при обеспечении требуемой точности и шероховатости обрабатываемой поверхности.

ПУБЛИКАЦИИ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

1. Румянцева Н. В. Усовершенствование технологии ремонта лопаток для обеспечения требуемых характеристик и надежности ГТД [Текст] / Н. В. Румянцева / Материалы Международной школы-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им. П. А. Соловьева и В. Н. Кондратьева, Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений. - Рыбинск: РГАТА, 2006. - ч.2., С. 49 - 51.

2. Румянцева Н. В. Создание технологий ремонта лопаток для обеспечения требуемых характеристик и надежности ГТД [Текст] / Н. В. Румянцева // Материалы Международной практической конференции, Технологии ремонта, восстановления и упрочнении деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки. - Санкт-Петербург, 2007. - ч. 2., С. 197 - 202.

3. Румянцева Н. В. Технология восстановления выработки на полках лопаток ротора КНД [Текст] / Н. В. Румянцева // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2007. - № 6. - С. 6 - 9.

4. Румянцева Н. В. Совершенствование ремонта лопаток ГТД [Текст] / Н. В. Румянцева // Материалы МНТК, Проблемы качества машин и их конкурентоспособности. - Брянск, 2008. - С.399 - 400.

5. Румянцева Н. В. Анализ применения методов ППД при ремонте лопаток компрессора [Текст] / Н. В. Румянцева // Материалы МНТК, Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки. - Ростов - на - Дону, 2008. - С. 37 - 44.

6. Румянцева Н. В. Анализ технологических подходов к ремонту лопаток авиационных двигателей [Текст] / Н. В. Румянцева // Справочник. Инженерный журнал, 2008. - № 8. - С. 34 - 38.

7. Румянцева Н. В. Анализ состояния лопаток авиационных двигателей после эксплуатации и разработка технологии их ремонта [Текст] /Н. В. Румянцева // Сборник научных трудов, Вестник РГАТА имени П. А. Соловьева. - Рыбинск, 2008. - № 1 (13), С 165 - 168.

Размещено на Allbest.ru