Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Кафедра ТАД

Контрольная работа

по дисциплине «Технология ремонта авиационных двигателей»

«Ремонт жаровой трубы»

Выполнила: ст. гр. М-713

2017



Реферат

Цель контрольной работы: углубить и закрепить теоретические знания и практические навыки в решении задач, связанных с разработкой технологических процессов ремонта изделий; изучить типичные подходы в ремонте деталей авиационных двигателей и подробно рассмотреть метод аргонно-дуговой сварки для восстановления термоусталостной трещины от отверстий компенсационных прорезей в жаровой трубе камеры сгорания.

В ходе выполнения работы рассматриваются актуальные подходы, использующиеся в условиях существующего производства для ремонта деталей в современном авиадвигателестроении.

Ключевые слова: ТЕХНОЛОГИЯ, РЕМОНТ, СХЕМА РЕМОНТА, КАМЕРА СГОРАНИЯ, ЖАРОВАЯ ТРУБА, ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ, АРГОННО-ДУГОВАЯ СВАРКА, СВАРНОЙ ШОВ, ПОКРЫТИЕ.

ремонт сварка жаровой труба

Содержание

Введение

Условия работы

Выбор метода ремонта

Типовая технологическая схема ремонта

Технология ремонта

Выводы

Список литературы

Введение

Ремонт авиационной техники - это комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на устранение повреждений и неисправностей, возникших по различным причинам в процессе эксплуатации, а также восстановление авиационной техники по истечении срока службы.

Производственный процесс ремонта авиационных двигателей представляет собою совокупность мероприятий, в результате которых устраняются дефекты отдельных деталей двигателя и после приводится в годное для дальнейшей работы состояние.

Ввиду большого разнообразия дефектов и непостоянства их повторяемости нет возможности выработать единый, общий для всех двигателей, технологический процесс ремонта как двигателя в целом, так и ремонта отдельных его деталей. Это обстоятельство ведет к тому, что каждая ремонтируемая деталь должна иметь свой индивидуальный технологический процесс ремонта, состоящий из сочетания технологических процессов устранения дефектов деталей и технологических процессов разборки, промывки, дефектации и сборки двигателя.

Для того чтобы иметь представление о ремонте двигателя в целом вырабатывается укрупненный технологический процесс ремонта, создающий общую картину ремонта двигателей.

Рассматривая работы по ремонту отдельных деталей и узлов с точки зрения возможности параллельного выполнения, их можно подразделить на зависимые и независимые.

Зависимые работы вынуждают придерживаться последовательности их выполнения и ограничивают возможность применения параллельности в работах, а, следовательно, ограничивают возможность снижения календарного времени, потребного на ремонт двигателя.

Хорошо поставленное производство ремонта двигателей характеризуется тем, что организация работы на каждом этапе и организация всего производственного процесса обеспечивают возможность получения наиболее экономичным способом и в наиболее короткий срок продукции надлежащего качества, т.е. удовлетворяется принцип, положенный в основу ремонта: отремонтированный двигатель по своему качеству не должен уступать новому двигателю.

Целью ремонта ГТД является увеличение общей долговечности деталей при затратах, обеспечивающих наибольшую экономическую эффективность его эксплуатации, естественно при обеспечении требуемого уровня надежности.

Анализ основных эксплуатационных дефектов в отечественных и зарубежных двигателях позволил выявить их распределение в следующих соотношениях, %:

· износ от фреттинг-коррозии - 60;

· механические повреждения - 10;

· термические и усталостные трещины - 15;

· эрозия - 5.

На характер дефектов камеры сгорания основное влияние оказывают температурные воздействия. Из-за неравномерного нагрева жаровых труб по оси, радиусу и в окружном направлении возникают температурные напряжения. На жаровых трубах, патрубках, кожухах, диффузорах появляются термоусталостные трещины.

Неполное сгорание топлива и наличие в нем серы и других веществ приводит к нагарообразованию. Слой нагара на стенках ухудшает охлаждение камеры, создает условия для местного перегрева, что вызывает коробление и растрескивание.

Колебания давления газов в ГВТ и колебания участков камер сгорания при резонансных частотах могут вызывать усталостные трещины и разрушения. Процессы зарождения и развития трещин стимулируются концентраторами напряжений: отверстиями, заклепками, сварными швами, резкими изменениями размеров.

Газовая коррозия поверхностей ГВТ снижает статическую и динамическую прочность деталей. В посадочных поясах возникают износы при трении, вызывающие наклепы, которые нарушают посадки, центрирование корпусов и диффузоров. Износ при трении может быть очень значительным.

Основу ремонта камер сгорания составляет ремонт корпусов и жаровых труб. Ремонт жаровых труб включает следующие операции: подготовку к ремонту, восстановление, доработку и замену деталей (частей), сборку, узловую сборку и испытание. Подготовка к ремонту заключается в проведении качественной дефектации. При этом в зависимости от типа камеры сгорания производится частичная или полная разборка для очистки и дефектации труднодоступных мест. Тщательно проверяются сварные швы. [1]

В данной работе рассмотрено устранение повреждения в виде термоусталостной трещины от отверстий компенсационных прорезей.

УСЛОВИЯ РАБОТЫ

Камера сгорания является ответственным элементом ГТД. Устойчивость ее работы определяет надежность работы двигателя, а эффективность - экономичность ГТД. Конструкция камеры сгорания работает в очень тяжелых условиях высокотемпературной среды химически активных газов. На неё воздействует высокое пульсирующее давление, а материал конструкции подвергается эрозии в результате взаимодействия с газовым потоком.

Работа камеры сгорания обязана удовлетворять ряду требований. Камера сгорания должна устойчиво и эффективно работать в широком диапазоне эксплуатационных режимов ГТД. Она должна быстро, надежно и безопасно выходить на рабочий режим (запускаться) в любых условиях эксплуатации, на земле и в воздухе, в том числе на больших высотах. Поэтому для увеличения срока службы камеры сгорания ряд элементов делают из жаропрочных материалов и принимают меры охлаждения стенок камеры и её деталей. [4]

Жаровая труба - это один из основных элементов камеры сгорания газотурбинного авиационного двигателя, в которой происходит горение топлива.

В камерах сгорания стенки жаровых труб, как правило, защищают от нагрева слоем менее нагретого газа или защитной пристеночной пеленой охлаждающего воздуха. Выравнивание температуры стенок жаровой трубы, которые имеют неравномерный нагрев, даже на установившихся режимах работы, не говоря уже о переменных, является актуальной задачей при конструировании камер сгорания, так как неравномерное охлаждение стенки может быть причиной её коробления, прогара и появления трещин.

Высокие значения температуры воздуха и его скорости на входе в камеру сгорания предъявляют очень жесткие требования к конструкции при разработке новых камер сгорания ГТД и энергетических установок и требуют новых подходов к их проектированию.

Конструктивная схема листовой камеры сгорания с указанием размеров, которые контролируются во время ремонта, приведена на рис. 1.1. Характерные дефекты жаровых труб представлены на рис. 1.2. Ниже приведены некоторые характерные дефекты, которые могут появиться во время эксплуатации, и методы их устранения:

· Потеря подвижности завихрителя и выработка их посадочных мест. В этом случае завихритель дорабатывается.

· Суммарное смещение поверхностей Аз и Сз от номинального положения на величину более 2,0 мм.

· Увеличение зазоров между патрубками на величину более 2,2 мм. Патрубки рихтуются до получения чертежных размеров.

· Обгар, оплавление и трещины выходных кромок и ребер патрубка. В пределах допустимых норм устраняется зачисткой, в противном случае головка заменяется.

· Трещины: у компенсационных прорезей обечайки, на обечайке, от отверстий компенсационных прорезей, от отбортовки отверстий до торца обечайки, по основному материалу, по перемычке между отверстиями и по сварному шву, и расходящиеся трещины от кромок основных отверстий, и др. Если трещины в пределах допустимых норм, жаровая труба допускается к дальнейшей эксплуатации. В противном случае трещины заваривают аргонно-дуговой сваркой с последующей зачисткой швов шлифовальной головкой.

· Уменьшение и увеличение щелей охлаждения на внутреннем и наружном смесителях сверхдопустимых норм устраняется рихтовкой с применением специальных оправок и щупов.

· Местные сколы теплозащитного покрытия ВКПН-5 на поверхностях жаровых труб сверхдопустимых норм перепокрываются. [1]

В данной работе рассматривается в частности создание технологического процесса для ремонта типичного повреждения жаровой трубы в виде термоусталостной трещины от отверстий компенсационных прорезей.



ВЫБОР МЕТОДА РЕМОНТА

Известен способ ремонта жаровых труб камер сгорания, заключающийся в заварке трещин, образовавшихся на жаровой трубе. Недостатки способа заключаются в том, что его применение ограничено из-за невозможности заваривания трещин на границе сварных швов, и в низкой надежности отремонтированных изделий, поскольку при эксплуатации изделия в зоне сварного шва образуются дополнительные трещины.
Известен способ ремонта жаровых труб, заключающийся в разметке поврежденного участка, его удалении и установке на место поврежденного участка вставки, совпадающей по размерам, профилю и материалу с поврежденным участком. [2]

Данный способ является трудоемким, поскольку необходимо соблюдать точные геометрические параметры вставки и заданную величину зазоров под сварку. Надежность отремонтированных таким образом жаровых труб низкая из-за появления при эксплуатации дополнительных трещин в зоне сварных швов.

Наиболее близким к предложенному способу по первому варианту является способ ремонта жаровой трубы кольцевой камеры сгорания ГТД, заключающийся в разрезании поврежденной секции жаровой трубы, удалении оставшегося участка поврежденной секции путем срезания сварного шва абразивным кругом и приварки новой секции к неповрежденным секциям жаровой трубы. Недостатки данного способа заключаются в его трудоемкости, так как после срезания сварного шва абразивным кругом необходимо зачищать сварной шов от оставшихся пленок металла, а использование ручного метода при сварке секций жаровой трубы приводит к необходимости зачистки неровностей сварного шва. Используя абразивный круг для удаления оставшейся части поврежденной секции жаровой трубы, можно задеть участок неповрежденный секции жаровой трубы. Это приводит к изменению микроструктуры сварного шва и изменению геометрических параметров секции жаровой трубы в зоне сварного шва, что в свою очередь затрудняет использование вместо поврежденных секций жаровой трубы запасных секций.

Наиболее близким к предложенному способу по второму варианту является способ ремонта жаровой трубы кольцевой камеры сгорания ГТД, заключающийся в удалении поврежденной секции жаровой трубы абразивным кругом и приварки новой секции к неповрежденным секциям жаровой трубы, причем приварка секций осуществляется "внахлест" и с применением присадочного материала.

Недостаток данного способа заключается в низком качестве ремонта, так как при удалении поврежденной секции жаровой трубы происходит местное "утонение" неповрежденной секции, изменяются микроструктура сварного шва и геометрические параметры секции жаровой трубы в зоне сварного шва, что в свою очередь делает невозможным использование вместо поврежденных секций жаровой трубы запасных секций. Использование ручного метода при сварке секций жаровой трубы приводит к необходимости зачистки неровностей сварного шва. [3]

Учитывая требования к конечному качеству восстановленного изделия и принимая во внимание экономическую целесообразность проведения ремонта, наиболее подходящим методом считаем заваривание термоусталостной трещины аргонно-дуговой сваркой с последующей зачисткой швов шлифовальной головкой.

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА РЕМОНТА

Размещено на http://www.allbest.ru/



ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА

1. Операции.

Жаровая труба кольцевой КС

010 Контроль (внешнего вида)

015 Разборка узла

020 Очистка

025 Промывка

030 Контроль (размерный, токовихревая дефектоскопия)

035 Очистка (подготовка к сварке)

040 Закалка

045 Сварка

050 Термообработка (аустенизация)

055 Очистка (подготовка к мех. обработке)

060 Шлифование

065 Контроль (внешнего вида, размерный, ультразвуковая дефектоскопия)

070 Очистка

075 Нанесение теплозащитного покрытия

080 Контроль (качества нанесения покрытия, внешнего вида)

085 Упаковка

090 Транспортировка

010 Контроль (внешнего вида).

1. Произвести контроль внешнего вида узла КС. Отметить обнаруженные дефекты.

2. Осмотреть внутренние поверхности узла эндоскопическим зондом.

015 Разборка узла

Разобрать узел КС

020 Очистка

1. Нагреть деталь до температуры 600-700°С, чтобы обеспечить выгорание углерода в нагаре и ослабить его сцепляемость со стенками.

2. Удалить нагар.

025 Промывка

Промыть жаровую трубу с водным раствором щелочи.

Оборудование: моечная машина.

030 Контроль

1. Произвести контроль внешнего вида жаровой трубы.

2. Произвести контроль геометрических размеров жаровой трубы. Контролировать суммарное смещение поверхностей Аз и Сз от номинального положения. Контролировать зазоры между патрубками.

3. Произвести токовихревую дефектоскопию трещины.

Оборудование: дефектоскоп.

035 Очистка (подготовка к сварке)

1. Установить жаровую трубу в пескоструйную камеру.

2. Произвести очистку поверхностей.

040 Закалка

1. Нагреть деталь до температуры 1050-1100°С.

2. Резко охладить деталь до комнатной температуры.

045 Сварка

1. Загрузить жаровую трубу в камеру для сварки в контролируемой атмосфере, присадочную проволоку, сварочные электроды ВИ-ИМ-1 по ГОСТ 0466-75, ТУ 14-4-358-73

2. Произвести контрольную проверку чистоты атмосферы в камере путём сварки на образце из жаропрочного сплава.

3. Зафиксировать жаровую трубу в специальном приспособлении для сварки.

4. Произвести заварку трещины с припуском на мех. обработку 1,0…2,0 мм. [7]

050 Термообработка

1. Аустенизировать при температуре 1050-1110°С. [8]

2. Провести стабилизирующий отпуск при температуре 750-800°С.

055 Очистка см. оп. 035

060 Шлифование

Обработать сварной шов в 3 этапа:

1. Очистить зоны сварного шва от шлаков, окалины и удалить цвета побежалости.

2. Удалить усиление сварного шва.

3. Довести поверхность и подготовить к окончательной обработке.

Оборудование: шлифовальная машина с гибким валом; цилиндрическая шлифовальная головка ZY-0306-3-AWC0-J5V.

065 Контроль

1. Произвести контроль внешнего вида сварного шва.

2. Произвести контроль геометрических размеров на соответствие ремонтным допускам.

3. Произвести контроль сварного шва ультразвуком по ГОСТ 14782-86.

Оборудование: ультразвуковой дефектоскоп УЗД-7.

070 Очистка

1. Обезжирить сварной шов.

2. Просушить на воздухе.

3. Установить в пескоструйную камеру.

4. Произвести пескоструйную обработку при давлении сжатого воздуха 0,4 - 0,6 МПа.

075 Нанесение теплозащитного покрытия

1. Установить подготовленную жаровую трубу в камеру напыления.

2. Протереть спиртом и просушить места напыления.

3. Напылить подслой ВКНА толщиной 0,05-0,1 мм газоплазменным методом. Обеспечить толщину слоя за один проход.

Режим напыления: давление ацетилена 0,06 - 0,1 МПа; давление кислорода 0,4 - 0,6 МПа; давление внутреннего распыляющего сжатого воздуха 0,2 - 0,3 МПа; давление внешнего загибающего воздуха 0,6 - 0,7 МПа; расстояние от сопла до напыляемой поверхности 80…100 мм; скорость подачи шнура 150 - 200мм/мин.

Оборудование: газоплазменная горелка, эластичный шнур ВКНА диаметром 3,9 - 4,4 мм.

4. Напылить слой теплозащитного покрытия ВКПН-5 по технологии п.3. Толщина покрытия 0,1 - 0,2 мм обеспечивается за два прохода. Разрыв времени между нанесением покрытии ВКНА и ВКПН-5 не более двух часов.

080 Контроль

1. Контролировать качество нанесения теплозащитного покрытия.

2. Контролировать внешний вид детали.

085 Упаковка; 090 Транспортировка



ВЫВОДЫ

Создание технологических процессов ремонта ответственных деталей ГТД не теряет своей актуальности ввиду постоянной необходимости разработки методов, способных обеспечить наибольшую экономичность наряду с наивысшим качеством восстановления повреждений и дефектов.

В ходе контрольной работы был создан типовой технологический процесс для восстановления термоусталостной трещины от компенсационного отверстия жаровой трубы кольцевой камеры сгорания ГТД. Был предложен метод заварки трещины аргонно-дуговой сваркой с последующей шлифовкой сварного шва и нанесением теплозащитного покрытия.

Рассмотренная схема ремонта позволяет достичь необходимого уровня всех параметров восстановленного изделия, при этом сохраняя экономическую целесообразность мероприятий по восстановлению повреждений.

Список литературы

1. Елисеев Ю. С. Технология эксплуатаций, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей / Ю. С. Елисеев, В. В. Крымов, К. А. Малиновский. - М. : Высшая школа, 2002 - 350 с.

2. Ремонт двигателей 37Ф и 37АФ. - Часть шестая : Ремонт, сборка и испытание узлов горячей части двигателя. - М. : Оборонгиз, 1963. - 230 с.

3. Пат. 2311998 Российская Федерация МПК B23P6/00. Способ ремонта секционной жаровой трубы кольцевой камеры сгорания авиационного газотурбинного двигателя (варианты) / Гольнев Б. В.; Булатов В. В.; Афонин А. Н.; Клюев В. П.; Мельников В. М.; Горославский И. Л. ; Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют". - № 2001108880/02 ; заявл. 05.04.01 ; опубл. 27.07.02 ; Бюл. № 5. - 3 с.

4. Скубачевский Г. С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей / Г. С. Скубачевский. - М. : Машиностроение,1981. - 550 с.

Размещено на Allbest.ru