Az új generációs pengék gyártásának technológiáját az umpo gyártásba helyezte. Az egykristályos hűtetlen lapátoktól a behatoló (transzspirációs) hűtésű turbinalapátokig, amelyeket additív technológiával gyártanak (a technológiának áttekintése

A gázturbinás motorok (GTE) lapátjai a legmasszívabb alkatrészek ezen erőművek gyártásában.

A GTE forgórészében és állórészében a lapátok száma – kialakításától függően – a több ezer darabot is elérheti két-három tucat tételes hatótávolsággal, méretük pedig a több tíz millimétertől a másfél méterig terjedhet. A turbinalapátok gyártása a legnehezebb, és működésük során a legfelelősebb. Ezen alkatrészek gyártásának munkaintenzitása a gázturbinás motorok gyártásának teljes munkaerőköltségében legalább 70-80%.

Tökéletesség technológiai folyamatok A gázturbinás motorok (GTE) lapátjainak gyártása elsősorban a növelés problémáját kell, hogy megoldja gazdasági mutatók folyamat, nevezetesen: az anyag felhasználási arányának növelése; a gyártás bonyolultságának csökkentése; az alkatrészgyártás technológiai ciklusának és a gyártás technológiai előkészítésének költségeinek csökkentése.

A probléma megoldásának alapja a gázturbinás motor fő alkatrészeinek gyártására szolgáló csoportos technológiák kidolgozása, amelyek meghatározzák annak költségét. Ezek az alkatrészek elsősorban turbina- és kompresszorlapátokat, nyitott és félig zárt járókereket tartalmaznak. Az egyik vagy másik technológia megválasztása attól függ tervezési jellemzők részletek. Ugyanazon pengekialakításhoz azonban különböző technológiai folyamatok alkalmazhatók, amelyek közül a legoptimálisabb kiválasztása kerül meghatározásra. gazdasági megvalósíthatóság felhasználása egy adott kiadási program keretein belül, azaz. ugyanazon alkatrész gyártása során a gyártásfejlesztés különböző szakaszaiban - az egyszeritől a sorozatig - eltérő technológiákat alkalmaznak, míg az egyik technológiáról a másikra való átmenet bizonyos általános elvek betartásával jelentősen csökkenthető.

Ezeknek az elveknek meg kell felelniük a feltételeknek automatizált gyártás, ahol a felületi réteg kívánt geometriai pontosságának és minőségének elérését a többcélú gépeken megvalósított egyik vagy másik csoportos technológia betartása és speciális eljárások alkalmazása garantálja.

Az egyik kiemelkedő szovjet tudós és tervező Mihail Mil. Ez az egyedülálló személy helikoptergyártásban dolgozott főtervezőként. Kiemelkedő tudását felhasználva készültek Mi-1, Mi-2, Mi-4, Mi-6, Mi-8, Mi-10, Mi-12, Mi-24 stb. helikopterek.

A csoporttechnológia az alkatrészek szabványos kialakításán alapul. Ez utóbbi osztályozása Különféle típusok tervezési jellemzőik és funkcionális céljuk hasonlóságának figyelembevételével történik. Ez lehetővé teszi egy adott csoport részeinek feldolgozását hasonló technológiák alkalmazásához. A hasonló alkatrészekből álló csoportok kialakításának alapja a gázturbinás motorokban (GTE) használt különféle alkatrészek.

Az alkatrészek hasonlóságának és különbözőségének egységes jelei alapján a következő jellemző tulajdonságokkal rendelkező csoportok alakíthatók ki: turbina rotorlapátok; fúvókák; kompresszor lapátok; gyűrűk; lemezek; tengelyek; terelők; támogatja stb. Így adott alkatrészcsoport - GTE kompresszorlapátok, amelyeket egyetlen szabványos technológia keretein belül kell gyártani.

A csoportos technológia alkalmazása a gyártás egyik szakaszaként megköveteli annak kötelező kódolását az alkatrészosztályozási rendszer alapján. Ez a rendszer azon az elven épül fel, hogy az alkatrészeket a terméktervező csoportokba osztja. Ebben döntő szerepe van a részletek geometriai hasonlóságának. Ez a hasonlóság meghatároz egy másik közös vonást - a feldolgozási módszerek hasonlóságát, i.e. ugyanaz a műveletsor, vágási mód, és ennek megfelelően ugyanaz technológiai berendezések gyártásukhoz.

Az osztályozás következő szakasza a csoporttechnológiai műveletek kódjainak (számainak) használata. A műveleti kódnak tartalmaznia kell egy konkrét technológiai műveletet, amely meghatározza a csoporttechnológia egyik vagy másik szakaszát.

Például a 005-ös művelet - technológiai alapok gyártása megmunkáláshoz öntödei bázisról; 095 művelet - a technológiai alapból egy másik résszel illeszkedő felületek feldolgozása stb. Így összeállításkor új technológia egy adott csoportba tartozó alkatrész gyártása esetén a műveleti szám (kód) arra szolgál, hogy ezt az alkatrészt a művelethez kapcsolódó technológiai kapacitásokba integrálják.

A meglévő iparágak azonban már magukban foglalják nagy szám az előző időszakban megalkotott technológiákat, amelyeket a csoporttechnológián belül is kombinálni kell, megtartva a meglévő osztályozási rendszerüket az alkatrészekre, technológiai folyamatokra, szerszámokra stb.

Ezen túlmenően, ugyanazon a csoporton belül lehetnek olyan tervezési eltérésekkel rendelkező alkatrészek, amelyek további műveletek bevezetését vonják maguk után a technológiába. Ezek a műveletek nem változtatják meg gyökeresen a csoporttechnológiát, annak keretein belül valósulnak meg. Ezek azonban jelentősen megváltoztatják egy ebbe a csoportba tartozó alkatrész technológiáját. Ezen tervezési különbségek miatt a csoportos technológia egyik vagy másik szakaszának elvégzésére egy adott alkatrészhez használható eltérő szám technológiai műveletekés ennek megfelelően eszközök, vágás ill mérőeszköz stb.

Így a csoporttechnológiák technológiai rendszere egyrészt a vállalkozásfejlesztés korábbi szakaszainak tapasztalatainak általánosítására, másrészt a termelés technológiai előkészítésének rendezett rendszerének kialakítására szolgál a vállalkozás későbbi fejlesztése érdekében.

A használati modell a motorgyártás területéhez kapcsolódik, és használható gázturbinás motorok (GTE) lapátjaiban légi, hajózási és földi (erőmű részeként) alkalmazásokhoz. A használati modell megoldja a penge hajlítási kifáradási szilárdságának növelését azáltal, hogy csökkenti a húzófeszültséget a reteszelésében, hogy elkerülje a penge idő előtti meghibásodását. További feladat a javasolt megoldás hűtött GTE lapátokra történő alkalmazásának lehetősége. A problémát megoldja, hogy a GTE turbinalapátja karácsonyfa zárat tartalmaz, amelyen lyuk formájában feszültségkoncentrátort készítenek. A javasolt használati modell újdonsága, hogy a furat a GTE lapát tengelye mentén helyezkedik el. A penge tartalmazhat egy csatornát, amely kommunikál a furattal, egyetlen feszültségkoncentrátort alkotva. A GTE turbinalapát halszálkás zárjának ez a kialakítása növeli a lapát hajlításának fáradási szilárdságát azáltal, hogy csökkenti a húzófeszültséget a reteszelésében, ami lehetővé teszi a lapát idő előtti meghibásodásának elkerülését.

A használati modell a motorépítésre vonatkozik, és használható egy gázturbinás hajtómű (GTE) lapátjaiban légi, hajózási és földi (erőmű részeként) alkalmazásra.

A karácsonyfa zárat tartalmazó gázturbinás motor turbinalapátjainak kialakításáról ismert (Skubachevsky G.S. Repülőgép gázturbinás hajtóművek. Alkatrészek tervezése és számítása. - M.: Mashinostroenie, 1981, 89. o., 3.27. ábra).

Az ilyen zárral ellátott penge hátránya, hogy nem biztosítja a feszültségkoncentrátor megvalósítását. A koncentrátor hiánya nemcsak a pengék, hanem a tárcsa tönkremeneteléhez is vezet, amikor a terhelést hirtelen eltávolítják.

Ismert a GTE penge kialakítása is, amely karácsonyfa zárat és legalább egy feszültségkoncentrátort tartalmaz a zárban a penge tengelye mentén elhelyezkedő lyuk formájában (GB 1468470 számú szabadalom, 1977.03.30.).

Ennek a kialakításnak az a hátránya, hogy a karácsonyfa zár működése közben húzó igénybevételnek van kitéve, aminek a növekedése elégtelen hajlítási kifáradási szilárdsághoz vezet. Az eredmény a GTE blade idő előtti meghibásodása. Ezenkívül ez a kialakítás nem használható hűtött pengékben, mivel a hűtőlevegő szivárog.

A használati modell műszaki célja a penge hajlítási kifáradási szilárdságának növelése azáltal, hogy csökkenti a húzófeszültséget a reteszelésében, hogy elkerülje a penge idő előtti meghibásodását.

További technikai kihívást jelent a javasolt megoldás hűtött GTE lapátokra való alkalmazása.

A problémát megoldja, hogy a GTE turbinalapátja karácsonyfa zárat tartalmaz, amelyen lyuk formájában feszültségkoncentrátort készítenek.

A javasolt használati modell újdonsága, hogy a furat a GTE lapát tengelye mentén helyezkedik el.

Ezenkívül a penge tartalmazhat egy csatornát, amely kommunikál a furattal, egyetlen feszültségkoncentrátort alkotva.

A javasolt rajz egy gázturbina turbina lapátjának hosszmetszetét mutatja.

A gázturbinás motor lapátja tartalmaz egy karácsonyfa zárat 1. Az 1 karácsonyfa zár tartalmaz egy feszültségkoncentrátort, amely a lapát 3 tengelye mentén kialakított 2 furat formájában van kialakítva.

A GTE turbinalapát 4-es hűtési csatornával van felszerelve, amely a 2-es furattal van összekötve.

A GTE turbinakerék működése során, a terhelés hirtelen eltávolítása miatti meghibásodás esetén a tárcsa forgási sebessége megnő a növekvő centrifugális erők hatására. A centrifugális erők viszont növelik a nyomó- és hajlítófeszültségeket a lucfenyő 1 zárban és a tárcsában (a rajzon nem látható), míg a húzófeszültségek csökkennek a 2 furat formájában kialakított feszültségkoncentrátor jelenléte miatt. a lucfenyő záron 1 a penge tengelye mentén. Ez a pengereteszben a hajlítási kifáradási szilárdság növekedéséhez vezet, ami elkerüli a penge idő előtti meghibásodását.

A gázturbinás motor turbinalapátja hűtött lapátként működik, amikor a levegő áthalad a 4 hűtési csatornán, amely a lapát fenyőfa 1 zárjának hűtésére szolgáló 2 furattal van összekötve.

A GTE turbinalapátnak ez a kialakítása lehetővé teszi a lapát hajlítási kifáradási szilárdságának növelését a reteszelésében fellépő húzófeszültségek csökkentése miatt, hogy elkerülhető legyen a lapát idő előtti tönkremenetele; hűtött GTE lapátokra alkalmazható.

Hasznossági modell képlete

1. Karácsonyfa zárat tartalmazó gázturbinás motor turbinalapátja, amelyen legalább egy feszültségkoncentrátor van kialakítva furat formájában, azzal jellemezve, hogy a furat a lapát tengelye mentén van kialakítva.

2. Az 1. igénypont szerinti gázturbinás motor turbinalapátja, azzal jellemezve, hogy a lapát legalább egy hűtőcsatornát tartalmaz, amely összeköttetésben van a furattal.

A GTE lapátok gyártása különleges helyet foglal el a repülőgép-hajtóművek iparában, ami számos tényezőnek köszönhető, amelyek közül a legfontosabbak:

a szárnyszárny és a lapátszár összetett geometriai alakja;

nagy gyártási pontosság;

drága és szűkös anyagok használata a pengék gyártásához;

pengék tömeggyártása;

a pengék gyártási technológiai folyamatának felszerelése drága speciális berendezésekkel;

általános gyártási összetettség.

A kompresszor és a turbinalapátok a gázturbinás motorok legmasszívabb részei. Számuk egy motorkészletben eléri a 3000-et, és a gyártás munkaintenzitása a motor teljes munkaintenzitásának 25 ... 35% -a.

A lapocka tolla kiterjedt, összetett térformával rendelkezik

A toll munkarészének hossza 30-500 mm, a tengely mentén változó keresztmetszetű profillal. Ezek a szakaszok szigorúan az alap tervezési síkjához és a retesz profiljához viszonyítva vannak orientálva. NÁL NÉL keresztmetszetek megadják azoknak a pontoknak a számított értékeit, amelyek meghatározzák a penge hátának és vályújának profilját a koordinátarendszerben. Ezeknek a koordinátáknak az értékei táblázatos formában vannak megadva. A keresztmetszetek egymáshoz képest el vannak forgatva, és a pengetoll elcsavarodik.

A lapát szárnyprofiljának pontosságát a koordinátarendszerben az egyes szárnyszelvény-profilpontok megadott névleges értékétől való megengedett eltérés határozza meg. A példában ez 0,5 mm, míg a toll csavarásának szöghibája nem haladhatja meg a 20 '-t.

A toll vastagsága kis értékű, a kompresszorba áramló levegő be- és kimeneténél 1,45 mm és 2,5 mm között változik a különböző szakaszokon. Ebben az esetben a vastagsági tűrés 0,2 és 0,1 mm között van. Magas követelmények támasztják az átmeneti sugár kialakítását is a lapát szárnyának be- és kimeneténél. A sugár ebben az esetben 0,5 mm-ről 0,8 mm-re változik.

A lapát szárnyprofil érdességének legalább 0,32 µm-nek kell lennie.

A lapátléc középső részén összetett profil kialakítású alátámasztó védőpolcok találhatók. Ezek a polcok a pengék kiegészítő tervezési felületeit töltik be, csapágyfelületeikre kemény ötvözetű keményfém- és titán-karbid-bevonatokat visznek fel. A középső burkolati polcok egymással összekötve egyetlen tartógyűrűt alkotnak a kompresszor rotorjának első kerekében.

A penge alsó részében zárpolc található, amely összetett térformával rendelkezik, változó keresztmetszeti paraméterekkel. A lapátok alsó polcai zárt kört hoznak létre a kompresszorkerékben, és egyenletes levegőellátást biztosítanak a kompresszornak. A polcok közötti rés megváltoztatása 0,1 ... 0,2 mm-en belül történik. A lapátléc felső része formázott felületű, melynek generátora pontosan a zár profiljához és a szárnyszelvény bevezető éléhez képest helyezkedik el. A lapátok teteje és a kompresszor állórészkerekének háza közötti hézag ennek a profilnak a pontosságától függ.

A burkolatpenge toll és a zár munkaprofilját keményítési feldolgozási eljárásoknak vetik alá, hogy a generatrix felületeken nyomófeszültségek keletkezzenek. Magas követelmények támasztják a pengefelületek állapotát is, amelyeken repedések, égések és egyéb gyártási hibák nem megengedettek.

A penge anyaga a második kontrollcsoportba tartozik, amely minden penge alapos minőségellenőrzését biztosítja. Egy adag pengéhez egy speciális mintát is készítenek, amelyet laboratóriumi elemzésnek vetnek alá. A kompresszorlapátok minőségi követelményei nagyon magasak.

Az ilyen alkatrészek kezdeti nyersdarabjainak beszerzési módszerei, valamint a hagyományos és speciális további feldolgozási módszerek alkalmazása meghatározza a kimenet minőségét és a termelés gazdasági mutatóit. A kompresszorlapátok kezdeti nyersdarabjait bélyegzéssel állítják elő. Ebben az esetben megnövelt pontosságú munkadarabok nyerhetők kis megmunkálási ráhagyással. Az alábbiakban figyelembe vesszük a kompresszorlapátok gyártásának technológiai folyamatát, az eredeti munkadarabot, amelyet szokásos pontosságú melegsajtolás útján kaptak. Egy ilyen munkadarab létrehozásakor olyan módszereket azonosítottak, amelyek csökkentik a gyártás összetettségét és a felsorolt ​​mutatók végrehajtását, valamint a kompresszor lapátok minőségét.

A technológiai folyamat kidolgozásakor a következő feladatokat tűzték ki:

A kezdeti nyersdarab elkészítése forró sajtolás segítségével, minimális ráhagyással a pengetollhoz.

Technológiai haszon megteremtése a munkadarab technológiai rendszerben való tájékozódása és megbízható rögzítése érdekében.

Technológiai berendezések fejlesztése és a kezdeti munkadarabnak a technológiai rendszerben a lapát szárnyprofilhoz viszonyított orientálására szolgáló módszer alkalmazása a ráhagyás elosztása (optimalizálása) érdekében a megmunkálás különböző szakaszaiban.

CNC gép használata összetett kontúrok megmunkálására marási műveleteknél.

A csiszolással és polírozással végzett feldolgozás befejező módszereinek alkalmazása a felületek minőségi mutatóinak garantálásával.

Minőségellenőrzési rendszer létrehozása a műveletek végrehajtásához a gyártás fő szakaszaiban.

Útvonal-technológia a pengék gyártásához. A bélyegzést és az összes kapcsolódó műveletet a hagyományos precíziós melegbélyegzési technológiával végzik. A feldolgozás hajtókaros préseken történik a műszaki követelményeknek megfelelően. A bélyegzés lejtése 7…10°. A sajtolófelületek átmeneti sugarait R=4mm-en belül végezzük. A vízszintes és függőleges méretek tűrése az IT-15 szerint. A megengedett eltolás a bélyegzővonal mentén legfeljebb 2 mm. Az eredeti munkadarab tollazata profilozott futásnak van kitéve. A munkadarab teljes kontúrja mentén felvillanó nyomok nem haladhatják meg az 1 mm-t.

A kompresszorlapátok az egyik legkritikusabb és tömeggyártású motortermékek, és több órától több tízezer óráig terjedő élettartammal a dinamikus és statikus igénybevételek, valamint a koptatóanyagot tartalmazó magas hőmérsékletű gázáram hatásainak széles skáláját tapasztalják. részecskék, valamint a környezet oxidatív termékei és az égési tüzelőanyag. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a működés földrajzi helyétől és a motor működési módjától függően a hőmérséklet -50 ... -40 ° C és 40 ° C között változik.

700…800 С° a kompresszorban. Mint építőanyagok a modern gázturbinás motorok kompresszorlapátjaihoz titánötvözeteket (VT22, VT3-1, VT6, VT8, VT33), hőálló acélokat (EN961 Sh, EP517Sh) és nikkel alapú öntöttötvözeteket (ZhS6U, ZhS32) használnak. turbinalapátokhoz használják.

A katonai repülőgépek motorjainak üzemeltetésével és javításával kapcsolatos tapasztalatok azt mutatják, hogy a hozzárendelt 500-1500 órás erőforrás biztosítása nagymértékben függ a kompresszor és a turbinalapátok károsodásának mértékétől. Ugyanakkor a legtöbb esetben a bemetszések, fáradási és hőfáradási repedések, lyuk- és gázkorrózió, valamint eróziós kopás megjelenésével jár.

A 4. fokozatú lapátok kifáradási határának csökkenése 20 * 10 6 ciklus alapján 30% (480 MPa-ról a hibátlan pengéknél, 340 MPa-ra a javítólapátoknál), bár a javított pengék maximális igénybevétele a 4. szakasz, bár csökkennek, még mindig jelentősen meghaladják a pengeélekre gyakorolt ​​feszültséget bevágások nélkül. A kompresszor rotorlapátjain lévő bevágások az új lapátok fáradási szilárdságának jelentős csökkenéséhez vezetnek. A pengék jelentős része selejtezésre kerül és helyrehozhatatlanul elveszett, mivel olyan bemetszések vannak, amelyek túllépik a javítási tűréshatárt. A viszonylag kis tömegű titánból készült szerkezetek nagy korrózióállósággal, jó mechanikai tulajdonságokkal és szép megjelenéssel rendelkeznek.

A találmány öntödei termelésre vonatkozik. A gázturbinás motor lapátja befektetési öntéssel készül. A lapocka egy 4 tollat ​​tartalmaz, melynek végén egy 5 sarok található, amely egy darabból készült tollal. A sarok egy 5a platformot tartalmaz, amelyben az első 12 fürdő sugárirányú 13 felületekkel és 14 fenékkel van kialakítva. A 12 fürdő csökkenti a sarok vastagságát. Az első fürdőben a toll és a sarok közötti 15 határfelület szintjén egy második 16 fürdőt készítenek, amely csak egy ponton teszi lehetővé a fém öntését a héjformába. A fém egyenletes eloszlása ​​miatt a lapátban megakadályozzák a porozitás kialakulását. 3 n. és 3 z.p. f-ly, 4 ill.

Rajzok a 2477196 számú RF szabadalomhoz

A jelen találmány fémöntvény pengére és annak előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik.

A gázturbinás motor, például a turbóhajtómű, tartalmaz egy ventilátort, egy vagy több kompresszor fokozatot, egy égésteret, egy vagy több turbina fokozatot és egy fúvókát. A gázokat a ventilátor, a kompresszor és a turbina forgórészei hajtják, a forgórészek kerületén rögzített radiális lapátok jelenléte miatt.

A belső, külső, radiális, előre vagy hátra helyzet vagy elhelyezkedés fogalmát a gázturbinás motor főtengelyéhez és a gázáramlás irányához viszonyítva kell figyelembe venni.

A mozgatható turbinalapát tartalmaz egy lábat, amellyel a rotortárcsához erősítik, a belső fal egyik elemét képező platformot, amely a gáz-levegő útvonalat korlátozza, és egy tollat, amely főleg a radiális tengely mentén helyezkedik el és fújja. gázok által. A motor- és turbinafokozattól függően a lapát a szártól távolabbi végén egy, a légszárny fő (fő) tengelyére keresztirányban lévő elemmel, az úgynevezett sarokkal végződik, amely a külső fal egy elemét képezi, amely korlátozza a gázt. - légút.

A sarok külső felületén egy vagy több sugárirányú lemezt vagy fésűkagylót készítenek, amelyek a szemközti állórész falával együtt labirintustömítést képeznek, amely gázokkal szemben tömítettséget biztosít; ehhez rendszerint az említett állórész fala csiszolható anyagból készült gyűrű formájában készül, amelyhez a lemezek dörzsölődnek. A lemezek egy elülső és egy hátsó oldalt tartalmaznak, amelyek a gázáramra keresztben helyezkednek el.

A penge lehet monoblokk, azaz a láb, a platform, a toll és a sarok egy darabból készülnek. A pengét az "elveszett viaszöntés" nevű öntési eljárással készítik, és a szakember jól ismeri. Ilyen módon:

Korábban a lapocka modellje viaszból készült;

A modell egy tűzálló kerámia slipbe van merítve, amely kiégetés után héjat képez;

A viaszt megolvasztják és eltávolítják, ami lehetővé teszi a tűzálló anyag "héjformájának" elérését, amelynek belső térfogata határozza meg a penge alakját;

Az olvadt fémet a héjformába öntik, míg több héjformát egy blokkba egyesítenek a fém egyidejű öntéséhez;

A héjforma eltört, ami lehetővé teszi egy fém spatula előállítását.

Azokon a pontokon, ahol a fémet a formába öntik, viszonylag nagy vastagságú fémlerakódások képződnek a formába öntött fémpengén, amelyet a penge formázása után meg kell dolgozni. A fémet általában a penge sarkának szintjén öntik. A kiöntő csatorna átmérője és ezáltal az utólag kialakuló felhalmozódás jelentős, a kiöntés a labirintustömítés kis vastagságú lemezei közelében történik; ennek eredményeként, ha csak egy folyáspont van biztosítva, a fém rosszul oszlik el a héjformában, és problémák vannak a penge porozitásával, különösen a pengék szintjén.

Ezt a problémát két kiöntő bemenet biztosításával lehet megoldani, miközben a kiöntő csatornák átmérője ennek megfelelően csökken. Így egy öntőcsatorna helyett nagy átmérőjű két kisebb átmérőjű öntőcsatornát kapunk egymástól távol, ami jobb eloszlást biztosít a fémnek és elkerüli a porozitási problémákat.

Azonban kívánatos ezeket a porozitási problémákat úgy kezelni, hogy csak egy dermedéspontot tartunk fenn.

E tekintetben a találmány tárgya egy öntéssel készült gázturbinás motor lapát, amely egy tollat ​​tartalmaz, amelynek végén egy sarok található, amely a tollal egy darabból készült, amivel együtt az interfész zóna szintjén össze van kötve, míg a sarok egy platformot tartalmaz, amelyen legalább egy tömítőlemez szerint és az első fürdő a platformban készül, azzal jellemezve, hogy a második fürdő az első fürdőben a a toll és a sarok közötti határfelület szintje.

Az egyik fürdő jelenléte egy másik fürdőben a légszárny és a sarok közötti határfelület szintjén elkerüli a túlzott vastagodást ebben a zónában, és a penge öntéssel történő öntése során a folyékony fém jobb eloszlását biztosítja a formában. A folyékony fém jobb eloszlása ​​a szerszámban lehetővé teszi az öntési módszer alkalmazását egyetlen fém dermedésponttal. Az egyetlen dermedéspontú penge gyártásának előnye a héjforma és szükség esetén a héjforma blokk kivételes egyszerűsége; a pengék gyártási költsége csökken, minőségük pedig javul.

Ezenkívül a sarok szintjén lévő anyagmennyiség optimalizálva van, ami csökkenti a penge súlyát és költségét.

Ezenkívül a sarokra és/vagy tollakra nehezedő mechanikai igénybevételek optimalizálva vannak, és a penge jobban elnyeli, mivel jobb tömegeloszlás érhető el.

Előnyösen az első fürdőt a sugárirányú felületek és az alja korlátozzák, és a második fürdő az első fürdő aljában van kialakítva.

Az is előnyös, ha a második tálcát a penge főtengelye mentén készítik a sarok és a toll határfelületével szemben.

Célszerű, hogy a lapát légszárny tömör falból legyen kialakítva, és az illeszkedési zónában íves felületeket tartalmazzon, a második fürdő ívelt sugárirányú felületeket és egy alsó felületet, valamint hogy a második fürdő íves sugárirányú felületei lényegében párhuzamosak legyenek a a légszárny ívelt felületei az illeszkedési zónában, ami lényegében állandó lapvastagságot biztosít a határfelületi zónában.

A találmány tárgya továbbá egy olyan turbina, amely legalább egy lapátot tartalmaz a jelen találmány szerint.

A találmány tárgya továbbá egy olyan gázturbinás motor, amely legalább egy jelen találmány szerinti turbinát tartalmaz.

A találmány tárgya továbbá eljárás gázturbinás motor lapátjának előállítására, amely a következő lépéseket tartalmazza:

A pengéből viaszmodell készül, amely egy tollat ​​tartalmaz, amelynek végén a tollal egyetlen részt képező sarok készül, amellyel az interfész zóna szintjén kapcsolódik, míg a sarok platformot tartalmaz. amelyen legalább egy tömítőlemez készül, míg az első fürdőben a platformon, a második fürdőben az első fürdőben a toll és a sarok közötti konjugációs zóna szintjén,

Egy viaszból készült spatulát tűzálló lapba merítenek,

A héjforma tűzálló anyagból készült,

Az olvadt fémet egyetlen öntőnyíláson keresztül öntik a héjformába,

A héj formáját megtörik, és spatulát kapunk.

A jelen találmány jobban érthető lesz a jelen találmány szerinti penge előnyös kiviteli alakjának alábbi leírásából, valamint az előállítási eljárásról a mellékelt rajzokra hivatkozva.

Ábra. Az 1. ábra a jelen találmány szerinti turbinalapát vázlatos oldalnézete.

Ábra. 2 - izometrikus elölnézet külső oldal pengesaruk.

Ábra. A 3. ábra a penge metszete a 2. ábra III-III síkja mentén. egy.

Ábra. A 4. ábra a lapocka sarka külső oldalának izometrikus oldalnézete.

ábrán látható módon. Az 1. ábrán látható, a jelen találmány szerinti 1 lapát lényegében egy A főtengely mentén van kialakítva, amely lényegében sugárirányú az 1 lapátot tartalmazó gázturbinás motor B tengelyéhez képest. beszélgetünk egy turbóhajtómű turbinalapátjáról. Az 1 lapocka belsejében található 2 láb, 3 platform, 4 toll és 5 sarok, amely kívül helyezkedik el. Az 5 sarok illeszkedik a 4 tollal a 15 érintkezési területen. A 2. láb a rotor foglalatába való beépítésre szolgál, és erre a rotorra szerelhető. A 3 platform a 2 láb és a 4 toll között van kialakítva, és az 1 penge A tengelyéhez képest keresztirányban elhelyezkedő felületet tartalmaz, amely falelemet képez, amely korlátozza annak gáz-levegő útját. belül; az említett falat a szóban forgó turbinafokozat 1 lapátjainak összes 3 platformja alkotja, amelyek egymással szomszédosak. A 4 toll általában az 1 penge A fő tengelye mentén helyezkedik el, és céljának megfelelő aerodinamikus alakja van, amint az szakember számára ismert. Az 5 sarok egy 5a platformot tartalmaz, amely a 4 szárnyszárny külső végén lényegében az 1 lapát A főtengelyére merőlegesen van kialakítva.

ábrán látható módon. A 2. és 4. ábrán látható, hogy az 5 sarokfelületnek van egy 6 elülső éle és egy 7 hátsó éle, amelyek a gázáramhoz képest keresztirányban vannak irányítva (az áramlás általában párhuzamos a turbósugárhajtómű B tengelyével). Ezt a két keresztirányú élt, az elülső 6 és a hátsó 7, két oldalsó 8, 9 él köti össze, amelyek Z alakú profillal rendelkeznek: mindegyik 8, 9 oldalél két hosszirányú szakaszt tartalmaz (8a, 8b, 9a, 9b). 8", 9", egymással összekapcsolt szakasz, amely lényegében keresztirányú vagy legalább szöget zár be a gázáramlás irányához képest. Az 5 sarok a 8, 9 oldalélek mentén érintkezik a rotor két szomszédos lapátjának sarkaival. Különösen annak érdekében, hogy csillapítsák azokat a rezgéseket, amelyeknek működés közben ki vannak téve, a pengék egy olyan tárcsára vannak szerelve, amelyek A főtengelyük körül lényegében torziós feszültséggel bírnak. Az 5 sarkok úgy vannak kialakítva, hogy a pengék torziós hatásnak vannak kitéve. feszültség, amikor a szomszédos pengékre támasztják a keresztirányú szakaszok 8" , 9" oldalélei 8, 9 mentén.

Az 5 sarok 5a platformjának külső felületétől kiindulva sugárirányú 10, 11 lapok vagy 10, 11 fésűkagylók készülnek, ebben az esetben kettő mennyiségben; az is lehetséges, hogy csak egy lemezt vagy kettőnél több lemezt biztosítsunk. Mindegyik 10, 11 lemez a gázturbinás motor B tengelyére keresztirányban van kialakítva, az 5 sarok platformjának külső felületétől kiindulva, a 8 oldalélek két szemközti hosszanti szakasza (8a, 8b, 9a, 9b) között. , 9 a sarok 5.

Az 5 sarok 5a platformja általában radiális szögben van kialakítva a gázturbinás motor B tengelyéhez képest. Valójában a turbinában a gáz-levegő út keresztmetszete a bemenettől a kimenetig növekszik, hogy biztosítsa a gázok tágulását; így az 5 sarok 5a platformja eltávolodik a gázturbinás motor B tengelyétől a bemenettől a kimenet felé, míg a belső felület a gáz-levegő út külső határát képezi.

Az 5 sarok 5a platformjában (az öntőforma kialakításából adódóan) egy első 12 fürdő van kialakítva, amely egy üreg, amelyet a peremet képező 13 kerületi felületek alkotnak, és amelyek a 12 perem külső felületétől kezdődnek. az 5a platform és a 14 felülettel vannak összekötve, amelyek a 12 fürdő 14 fenekét alkotják. A 13 kerületi felületek lényegében sugárirányban vannak elrendezve, és ebben az esetben belülről íveltek, és az 5a platform külső felülete és Ezek az ívelt sugárirányú 15 felületek általában párhuzamosak az 5 sarok 8, 9 oldalsó éleivel és keresztirányú éleivel 6, 7 5a platformok, felülről nézve (a vonal mentén) követve alakjukat. a penge A főtengelye 1). Az 5 sarok egyes zónái nem tartalmazhatnak ilyen sugárirányú 13 felületeket, ebben az esetben a 12 fürdő 14 aljának felülete közvetlenül az oldalélhez megy (lásd a 2. ábrán a 9a élt) (megjegyzendő, hogy a 14. 4 ezek a zónák nem ugyanazon a helyen vannak).

Ilyen típusú 12 fürdőt már használtak ismert spatulákban. Feladata a sarok 5 könnyítése, miközben megtartja mechanikai tulajdonságok: az 5 sarok 5a platformjának vastagsága jelentős a 8, 9 oldalélek közelében, amelyek oldalfelületei a szomszédos lapátokkal érintkezve erős igénybevételnek vannak kitéve az 1 penge forgása során, míg a középső az 5 sarok 5a platformjának egy része, amely kisebb igénybevételnek van kitéve, az első 12 fürdőt képező bemélyedéssel van kialakítva.

Ezenkívül a sarok 16 fürdőt tartalmaz az első 12 fürdőben, amelyet a továbbiakban második 16 fürdőnek nevezünk. A második 16 fürdő az 5 sarok és a 4 toll közötti 15 határfelület szintjén van kialakítva. a második fürdő az 1 penge A főtengelye mentén van kialakítva, szemben az 5 sarok és a 4 toll között párosuló 15 zónával.

A 16 második fürdő egy üreg, amelyet a 17 kerületi felületek képeznek, amelyek egy oldalt képeznek, és amelyek az első 12 fürdő 14 alsó felületét kötik össze a 18 második 16 fürdő alját képező felülettel (és a belső oldalon található). az első 12 fürdő 14 alsó felületéhez képest). A 17 kerületi felületek lényegében sugárirányban vannak elrendezve, ebben az esetben a külső és a belső oldalon íveltek, konjugációt képezve az első 14 kád 14 alsó felülete és a második 16 kád 18 alsó felülete között. Ezek az ívelt sugárirányú 17 felületek lényegében párhuzamosak a 4 toll felületeivel, felülről nézve (az 1 penge A főtengelye mentén) követve alakjukat (lásd a 4. ábrát).

A második 16 kád öntés közben készül (más szavakkal, a héjforma kialakítása az 1 penge öntésére alkalmas egy ilyen 16 kád öntésére). A penge elveszett viaszmodellekre öntéssel készül, a leírásban fent leírtak szerint.

A második 16 fürdő jelenléte elkerüli a túlzott vastagságot az 5 sarok és a 4 toll közötti határfelület 15 zónájában. Ennek köszönhetően a fémnek a héjformába öntése során a fém egyenletesebben oszlik el, ami elkerülhető a porozitás kialakulása, még akkor is, ha a fémet csak egy folyásponton öntik.

Így az 1 penge befektetési öntési eljárással elkészíthető, minden héjformához egyetlen folyékony fém beöntő bemenettel, és ez az eljárás egyszerűbb és olcsóbb. Ha az űrlapokat blokkokba egyesítjük, a módszer még egyszerűbb. Ezen túlmenően, egyetlen kiöntőnyíláson keresztül a héjformába öntve a legyártott penge csak egy maradék lerakódást tartalmaz, amelyet megmunkálással eltávolítanak. Egy ilyen alkatrész megmunkálása egyszerűbb.

Ezen túlmenően az 1 penge súlya és ennek következtében a költsége is csökken a második 16 tálca jelenléte miatt, miközben az 5 sarokra, valamint a 4 tollra nehezedő feszültségek jobban eloszlanak, és ezért jobban érzékeli a penge 1.

Ebben az esetben a 4 toll szilárd fal formájában készül, azaz hűtés nélkül, köpeny vagy a falának vastagságában kialakított üreg segítségével. A második 16 kád 17 kerületi felületei és 18 alsó felülete előnyösen úgy van kialakítva, hogy az 1 lapát vastagsága lényegében állandó legyen az 5 sarok és a 4 toll közötti 15 határfelületen. fémjelábrán jól látható. Ha 15a, 15b jelöléssel jelöljük a 4 toll ívelt felületeit a 4 toll és az 5 sarok közötti 15 határfelületi zóna szintjén, akkor a 3. ábrán. A 3. ábrán látható, hogy a második 16 fürdő ívelt sugárirányú 17 felületei lényegében párhuzamosak a 4 toll ívelt 15a, 15b felületeivel, amelyekhez képest elhelyezkednek. Az ábrázolt kiviteli alaknál a második 16 fürdő ívelt sugárirányú 17 felületeinek sugara nem azonos a 4 toll ellenkező ívelt 15a, 15b felületeinek sugarával, de ezek a felületek lényegében párhuzamosak.

A második 16 fürdő egy része, amely az 1. ábrán látható. A bal oldali 3. ábrán látható, folytonos ívelt alakzat jellemzi, az első 12 tálca ívelt sugárirányú 13 felülete, az első 12 tálca 14 alja és a második 16 tálca ívelt sugárirányú 17 felülete közötti sík terület nélkül. ábrán elhelyezkedő második 16 tálca részén. 3 a jobb oldalon, ezek a területek jól láthatóak. Az 5 sarok felületeinek a 4 toll felületeihez viszonyított helyzetétől függ a vizsgált területen (metszetben) a különböző szakaszok közöttük lévő kivitelezés.

A találmányt mozgatható turbinalapátra írjuk le. Ugyanakkor tulajdonképpen bármilyen öntéssel készült, tollat ​​tartalmazó pengére felhelyezhető, melynek végén egy darab formájában egy sarok készül egy tollal.

KÖVETELÉS

1. Gázturbinás motor öntéssel készült pengéje, amely egy tollat ​​tartalmaz, amelynek végén egy sarok található, egy darabból készült tollal, amellyel a interfész zóna, míg a sarok tartalmaz egy platformot, amelyen legalább egy tömítőlemez van, és az első fürdő a platformban van kialakítva, azzal jellemezve, hogy a második fürdő az első fürdőben a toll közötti határfelület szintjén van kialakítva. és a sarok.

2. Az 1. igénypont szerinti spatula, azzal jellemezve, hogy az első fürdőt sugárirányú felületek és egy fenék határozza meg, és a második fürdő az első fürdő aljában van kialakítva.

3. Az 1. igénypont szerinti penge, azzal jellemezve, hogy a második tálca a penge főtengelye (A) mentén, a sarok és a toll közötti határfelülettel szemben van kialakítva.

4. A 3. igénypont szerinti penge, azzal jellemezve, hogy a toll tömör falból van kialakítva, és az illeszkedési zónában ívelt felületeket tartalmaz, a második tálca pedig ívelt radiális felületeket és egy alsó felületet, míg a második tálca ívelt sugárirányú felületeit tartalmazza. Az interfész zónában lényegében párhuzamosan helyezkednek el a toll ívelt felületeivel, ami lényegében állandó pengevastagságot biztosít a határfelületi zónában.

5. Turbina, amely legalább egy 1. igénypont szerinti lapátot tartalmaz.

6. Gázturbinás motor, amely legalább egy 5. igénypont szerinti turbinát tartalmaz.

A mű relevanciája

A repülőgép-hajtóművek erőforrását és megbízhatóságát elsősorban a kompresszorlapátok teherbíró képessége határozza meg (1. ábra), amelyek a legkritikusabb és legnagyobb terhelésű részek, amelyek működése során jelentős váltakozó és ciklikus terhelésnek vannak kitéve, amelyek nagy frekvencián hatnak rájuk. . A kompresszorlapátok a repülőgép-hajtóművek legmasszívabb, legnagyobb terhelésű és kritikus része.
A feszültségkoncentrációra nagyon érzékeny titánötvözetekből készült kompresszorlapátok jellemzője, hogy először találkoznak olyan idegen testtel (madár, jégeső, stb.) belépett a motortraktusba.
A kockázatok, bevágások, eróziós sérülések és egyéb hibák jelentősen megnövelik a helyi vibrációs feszültségek szintjét, ami jelentősen csökkenti szilárdsági jellemzők lapockák. Ezért a felületi réteg tulajdonságainak kedvező kombinációjának kialakítása a befejező simítási és edzési műveleteknél nagy hatással van a növekedésre. teherbíró képesség a gázturbinás motor lapátjai. Sürgős feladat a felületi feszültség-keményedés hatásának értékelése a pengék ütési szilárdságára idegen tárgyakkal való ütközéskor.

1. ábra – GTE kompresszorlapát modell (10 képkocka, 20 ciklus)

Jelenleg a kompresszorlapátok gyártásában széles körben alkalmazzák a plasztikus deformáció és a mechanikai feldolgozás módszereit, valamint a technológiai folyamat befejező műveleteinek összetett technológiáit.
A speciális berendezéseken végzett vibroabrazív megmunkálás (VO) széleskörű alkalmazást talált a titánötvözetekből készült kompresszorlapátok gyártásában. A vibrocsiszoló feldolgozás hatékonyságára pozitív hatást gyakorol a kémiailag aktív folyadékok csiszolóanyaggal együtt történő alkalmazása.
A golyós ultrahangos kezelés (UZO) lehetővé teszi a kompresszorlapátok felületi rétegének jellemzőinek kedvező kombinációját, amelyek alacsony merevséggel, nagy gyártási pontossággal, összetett konfigurációval és vékony élekkel rendelkeznek.
A pneumatikus sörétszórást (OEM) a golyók csúszó ütközése jellemzi a penge szárnyszelvényének felületével, megakadályozva a túlkeményedést. Megállapítást nyert, hogy a PDA a szerkezeti inhomogenitás csökkenésével jár, és egyenletesebbé teszi a szerkezetet, a fáziseloszlást és a maradó nyomófeszültségeket a lapát szárnyszelvény felületi rétegében. A simító és edzõ kezelés javasolt pneumatikus szemcseszórásos módszere hatékonyan semlegesíti a felületi réteg technológiai mikrohibáit, amelyek a technológiai folyamat elõzõ szakaszaiban keletkeztek, együtt jár a tartóssági határ jelentõs növekedésével, a tartósság diszperziójának csökkenésével, ill. nem igényli a vékony élek kézi polírozással történő utólagos megmunkálását.
A befejező és keményítő kezelés egyik ígéretes módszere a mágneses csiszolópolírozás (MAP). Megkülönböztető tulajdonság A MAP lehetővé teszi a különböző konfigurációjú alkatrészek feldolgozását, valamint a simítási és edzési műveletek egy folyamatban történő kombinálását.
A gázturbinás motorok lapátjainak eróziós problémája általánosan elismert. A kompresszor lapátok eróziójának intenzitása és típusa nemcsak a részecskék szárnyfelülettel való ütközésének körülményeitől függ, hanem a felületi réteg jellemzőinek kombinációjától is.
A pengék kopásállóságának javítása érdekében egyre szélesebb körben alkalmazzák különböző fajták komplex technológiák - plazmabevonatok alkalmazása különféle befejező és keményedési módszerekkel kombinálva.
A motorok fejlesztését és sorozatgyártásba való bevezetését jelenleg progresszív tervezési és technológiai megoldások kísérik, ami új alkatrészek megjelenésében, alapvetően új szerkezeti anyagok alkalmazásában, valamint a gyártási, összeszerelési és vizsgálati technológiák fejlesztésében nyilvánul meg. Széles körben alkalmazzák a nagy sebességű forgácsolás koncepcióján alapuló megmunkálás fejlett technológiai folyamatait, fejlesztik a simítás-edzés és a hőkezelés módszereit.
A motorok tervezésének és gyártási technológiájának szoros kapcsolata számos aktuális kérdést előre meghatározott az összetett profilú alkatrészek teherbírásának technológiai módszerekkel történő növelésével kapcsolatban.

A munka célja és feladatai

Célkitűzés- a GTE kompresszorlapátok tartósságának és minőségének növelése a GTE kompresszorlapátok gyártási folyamatainak szerkezeti és technológiai támogatásának javításával.

A munka fő feladatai:
1.) A GTE kompresszorlapátok gyártási folyamatainak szerkezeti és technológiai támogatottságának jelenlegi állapotának elemzése;
2.) Feltárja a kompresszorlapátok tartósságának növelésének lehetőségeit ion-plazma bevonatok alkalmazásával;
3.) Végezzen kísérleteket a kopásálló ion-plazma bevonat tulajdonságainak tanulmányozására;
4.) Javaslatok kidolgozása a GTE kompresszorlapátok gyártási folyamatainak szerkezeti és technológiai támogatottságának javítására.

A munka tudományos újdonsága

A munka tudományos újdonsága a GTE kompresszorlapátok gyártási folyamatainak szerkezeti és technológiai támogatásának javítására, valamint a GTE kompresszorlapátok feldolgozásának technológiai folyamatának optimális szerkezetének kialakítására vonatkozó ajánlások kidolgozásában rejlik. Ez a munka megoldást nyújt a GTE kompresszorlapátok tartósságának és kopásállóságának problémájára is.

Fő rész

Gázturbinás motor kompresszorlapátjai

A GTE lapátok magas hőmérsékleten működnek, elérik az 1200 °C-ot a turbina és a 600 °C-ot a kompresszor esetében. A motor termikus üzemmódjának többszörös megváltoztatása - gyors felfűtés indításkor és gyors lehűtés a motor leállításakor - ciklikus változást okoz a termikus igénybevételekben, amelyet termikus kifáradásként jellemeznek (2. ábra). Ezenkívül a szárnyszelvény profilrésze és a lapát gyökere a centrifugális erőkből eredő feszültségen és hajlításon, valamint a nagy sebességű gázáramlásból eredő hajlításon és forgatónyomatékon kívül a vibrációs terhelések váltakozó feszültségeit is átéli, amelyek amplitúdója és frekvenciája egyenként változó. széleskörű.

2. ábra - A gázáramlás mozgásának sémája a gázturbinás motorban (3 keret)

A kompresszor és a turbina rotorlapátjainak működési megbízhatósága nemcsak szerkezeti szilárdságuktól, ciklikus és hosszú távú statikus terhelésekkel szembeni ellenállásától függ, hanem gyártástechnológiájuktól is, amely közvetlenül befolyásolja a szár és a lapáttoll felületi rétegének minőségét. . A felületi rétegben szerkezeti és technológiai feszültségkoncentrátorok képződnek, amelyet a munkakeményedés és a mechanikai feldolgozásból származó belső maradékfeszültségek befolyásolnak. Ezenkívül a felületi réteg külső terhelésnek van kitéve a fő igénybevételi állapotok (hajlítás, feszültség, csavarás) esetén. külső környezet. Ezek a negatív tényezők a lapát tönkremeneteléhez, és ennek következtében a gázturbinás motor meghibásodásához vezethetnek.
A GTE lapátok gyártása különleges helyet foglal el a repülőgép-hajtóművek iparában, ami számos tényezőnek köszönhető, amelyek közül a legfontosabbak:
összetett geometriai alakzat a pengék tolla és szára;
nagy gyártási pontosság;
drága anyagok, például ötvözött acélok és titánötvözetek használata;
pengék tömeggyártása;
a technológiai folyamat felszerelése drága speciális berendezésekkel;
magas gyártási összetettség.
Ma a következő megmunkálási típusok jellemzőek a GTE pengék gyártására:
nyújtás;
marás;
gördülő;
polírozás;
vibrációs polírozás vagy vibrációs csiszolás;
hőkezelés .

Felületi réteg kialakítása a pengék gyártásának befejező műveletei során

A GTE lapátok gyártása során felületükön mikroérdülések, kockázatok képződnek, a felületi rétegben szerkezeti és fázisváltozások következnek be. Ezenkívül a fém keménységének növekedése és a maradék feszültségek kialakulása figyelhető meg a felületi rétegben.
Üzemi körülmények között a felületi réteg érzékeli a legnagyobb terhelést, és fizikai és kémiai hatásoknak van kitéve: mechanikai, termikus, korróziós stb.
A legtöbb esetben a GTE lapátok felületének szolgálati tulajdonságai a kopás, erózió, korrózió, kifáradási repedés következtében romlani kezdenek, ami meghibásodáshoz vezethet.
Után végső megkülönböztetni az ilyen felületi hibákat: kockázatok, karcolások, karcolások, horpadások, pórusok, repedések, sorja stb.
A felületi réteg fizikai és mechanikai tulajdonságai, amelyek a pengék gyártása során keletkeznek, működés közben jelentősen megváltoznak az erő, a hőmérséklet és egyéb tényezők hatására.
Az alkatrész felülete a maghoz képest számos tulajdonsággal rendelkezik. A felszínen lévő atomok egyirányú kötésben vannak a fémmel, ezért instabil állapotban vannak, energiájuk többlet van a benne lévő atomokhoz képest.
A diffúzió eredményeként, különösen, ha magas hőmérsékletnek van kitéve, kémiai vegyületek nem nemesfém kívülről behatoló anyagokkal. Magasabb hőmérsékleten az atomok diffúziós mobilitása megnő, ami az ötvözőelemek koncentrációjának újraeloszlásához vezet. A felületi réteg diffúziója jelentős hatással van a fémek tulajdonságaira. Ez különösen igaz az olyan műveletekre, mint a köszörülés, amikor a feldolgozási zónában magas a hőmérséklet.
A megmunkálás során fellépő makrofeszültségek fő okai a felületi réteg fémének képlékeny alakváltozásának és lokális felmelegedésének inhomogenitása, valamint fázisátalakulások.
Az alkatrészek felületi rétegének keményedésének mértékét és mélységét a megmunkálási módok határozzák meg, és közvetlenül összefüggenek a diszlokációk, üresedések és egyéb hibák számának növekedésével a fém kristályrácsában.
A GTE alkatrészek felületi rétege a deformációs zónában és a szomszédos zónákban egymással összefüggő jelenségek eredményeként jön létre: többszörös rugalmas-plasztikus alakváltozások, a fém plasztikus tulajdonságainak megváltozása, súrlódás, mikro- és makrostruktúra változása stb.
Az edzés során a felületi fém deformációja és a súrlódási munka következtében hő szabadul fel, ami felmelegíti az alkatrészt. Intenzív feldolgozási módokkal a felületi rétegek helyi területeit felmelegítik, simítás közben - 600-700 ° C-ig, ütési módszerekkel - 800-1000 ° C-ig.
Az ilyen melegítés a felület közelében a maradék nyomófeszültségek szintjének csökkenéséhez vezet, ami a keményedési hatás csökkenéséhez vezethet. Egyes esetekben a nyomófeszültségek húzófeszültségekké alakulnak.
A keményedés fő oka a nyírási vonalak közelében felhalmozódó diszlokációk sűrűségének növekedése, és ezek későbbi megállása a deformációs folyamat során keletkező vagy azt megelőzően létező különféle akadályok előtt. A csúszási síkok közé zárt fémtérfogatok tömbökké való töredezése, e blokkok elforgatása, a csúszási síkok görbülete és a kristályrács roncsolódási termékeinek felhalmozódása hozzájárul a csúszási síkok mentén kialakuló egyenetlenségek növekedéséhez, és , következésképpen a megkeményedéshez.
Az alkatrészek megmunkálása során a maradó feszültségek kialakulása a felületi rétegek egyenetlen képlékeny alakváltozásával jár, ami az erő és a hőtényezők kölcsönhatása során lép fel.
A deformációt egyenetlen mélység és a szerkezeti elemek egymással összefüggő nyírási, átirányítási, zúzódási, megnyúlási vagy rövidülési folyamatai kísérik. Az alakváltozások természetétől függően az alkatrész anyagának sűrűsége nő.
Erős keményedési körülmények között túlkeményedés léphet fel, melynek következtében veszélyes mikrorepedések jelennek meg a felületi rétegben, és kirajzolódik a hámló fémszemcsék kialakulása. Az újrakeményedés visszafordíthatatlan folyamat, amelyben a hevítés nem állítja vissza a fém eredeti szerkezetét és mechanikai tulajdonságait.

Pengék vibrokoptató feldolgozása

A lapátok a repülőgép-gázturbinás hajtóművek jellegzetes tömegrészei, nagy statikus, dinamikus és termikus terhelés mellett működnek, és nagymértékben meghatározzák a motor egészének élettartamát és megbízhatóságát.
Gyártásukhoz nagy szilárdságú titánötvözeteket, rozsdamentes acélokat, nikkel alapú hőálló ötvözeteket, valamint kompozit anyagokat használnak.
A legtöbb gázturbinás motorban a lapátok gyártási összetettsége a motor teljes összetettségének 30-40%-a. Ez a tulajdonság, valamint a motorban lévő lapátok működési feltételei, progresszív módszerek alkalmazását igényli a nyersdarabok gyártásában, modern technológiák feldolgozás, különösen a befejező műveleteknél, a technológiai folyamatok gépesítésénél és automatizálásánál.
A repülőgépek gázturbinás hajtóműveinél az alkatrészek szilárdsági tönkremenetelének okaiból adódó meghibásodások mintegy 60%-át a lapátok teszik ki. A pengehibák túlnyomó többsége fáradásos jellegű. Ezt gyakran elősegíti a motortérbe jutó szilárd részecskék (földön való guruláskor kövek, repülés közbeni madarak stb.) által okozott károk a pengékben. Ez szükségessé teszi a pengék kellően magas ciklikus szilárdsági határát, valamint speciális technológiai és tervezési intézkedéseket a túlélésük növelése érdekében sérülések (horpadások) esetén.
A motor működési körülményeitől függően a lapátokban a váltakozó feszültségek szintje általában 40-160 MPa tartományba esik, és a szükséges biztonsági ráhagyást figyelembe véve általában 300-500 tartományban szükséges a tartósság határa. MPa. A penge fáradásállósága függ az anyagtól, a penge kialakításától és a gyártás technológiájától, de mindenesetre a felületi réteg állapota nagyban befolyásolja a teherbírási határértéket. A felületi réteg minőségét befolyásoló fő tényezők:
- maradó feszültségek - előjelük, nagyságuk, mélységük, az alkatrészen való eloszlás jellege stb.;
- felületi mikrodombormű - a mikroegyenetlenségek mérete és jellege, karcolások jelenléte;
- a felületi réteg szerkezete.
A pengék fáradtságállóságának növelésére irányuló feladat sürgőssége speciális feldolgozási módszerek kifejlesztéséhez és megvalósításához, valamint számos speciális felületmegmunkálási módszer bevezetéséhez vezetett az iparban.
A vibroabrazív feldolgozás helye a pengék mechanikai feldolgozásának technológiai folyamatában általában a feldolgozás utolsó szakaszában végzett befejező folyamat. A penge anyagától, az előző megmunkálás típusától, a felületi mikroérdesség kezdeti értékétől és néhány egyéb tényezőtől függően a feldolgozási módok hozzá vannak rendelve - az oszcillációs amplitúdó frekvenciája és nagysága, a munkatestek jellemzői (koptató törés, fröccsöntött rezgőtestek, kerámia, üveg vagy fém golyók, fakockák, stb.), tömegarányok stb. Ez lehetővé teszi a kívánt eredmény elérését a kezdeti felületi állapotok meglehetősen széles tartományában. Tehát a kis és közepes méretű acélból és titánötvözetből készült kompresszorlapátok esetében a végső formázási művelet hideghengerlés, majd az élek lekerekítése csiszolókoronggal. Ebben az esetben a felületi érdesség Ra = 1,6 és nagyobb, ezért a felületi mikroérdesség kiegyenlítésére és a felületi rétegben nyomófeszültségek létrehozására „lágy” vibrációs kezelési módokat alkalmazunk. Ebben az esetben a toroid vibrátorokban tömeges feldolgozást alkalmaznak (rögzítő alkatrészek nélkül). Egyes esetekben a feldolgozási technológia biztosítja a csiszolócsiszolást a végső műveletekben, majd a penge szárnyfelületének polírozását. Az ilyen pengék intenzívebb vibrocsiszoló kezelésnek vannak kitéve, hogy eltávolítsák a mikroérdességeket, és maradék nyomófeszültséget biztosítsanak a felületi rétegben.
A turbógépek nagy lapátjainak hatékony rezgéskezelését sokkal nehezebb megvalósítani. Az ilyen alkatrészek nagy tömege, figyelembe véve a tartály súlyát és munkakörnyezet A szükséges hajtási teljesítmény és a gépelemek dinamikus túlterhelése miatt problémássá teszik egy olyan vibrációs gép létrehozását, amelynek rezgési frekvenciája és amplitúdója elfogadható két vagy három koordinátában. Ráadásul ezek a részletek legrosszabb minőség az eredeti felület, ami csökkenti a feldolgozás termelékenységét.
A Motor Sich vállalatnál a longitudinális egykoordinátás vibrációs kezelés zárt tartályban (POVO) módszerét alkalmazzák.
A hagyományos hazai és külföldi vibrocsiszoló gépekben a laza töltőanyagot kihajtják oszcilláló mozgások a tartály alja, amely mindig az alján van. Ebben az esetben a töltőanyag visszakerül szabadesés. Ennek a módszernek a hatékonysága nem elég magas.
Az alkatrészek vibroabrazív megmunkálási folyamata jelentősen aktiválódik és felerősödik egy zárt, egymással szemben elhelyezkedő fenékű tartályban, ha az ömlesztett töltőanyag aktívan oszcillál közöttük, mindkét fenékről kinetikus energiát kapva. A töltőanyag és a munkadarab ütközésének intenzitása jelentősen megnő. A tartály oldalfalai ferde (kúpos), ami a töltőanyag további összenyomódását hozza létre a mozgása során, ami növeli a dinamikus hatáserőket a koptató töltőanyag és a tartály falai között, amelyben a gáz megmunkált részei A turbinás motor rögzített vagy szabad állapotban van.
Ezzel a módszerrel csiszolószemcsékkel és edzett acélgolyókkal végzett vibráció esetén intenzívebb a fémeltávolítás a felületről és az alkatrészek felületi mikrodeformációja, mint a hagyományos vibrátoroknál, ami növeli a felületi nyomófeszültségek nagyságát és mélységét, valamint növeli az alkatrészek fáradási ellenállását.
A 3. ábra a 14Kh17N2Sh acélból készült pengék felületi érdességének változási görbéit mutatja az U alakú tartályos vibrációs egységen végzett kezelés időtartama alatt.

3. ábra – Az érdesség függése a vibrocsiszoló kezeléstől U alakú tartályban (1) és a POVO módszertől (2)

Az Ra=1,5 µm érdesség elérése POOH módszerrel, a 3. ábrán látható módon, körülbelül 30 perc alatt, a hagyományos vibrocsiszoló feldolgozásnál pedig 1,5 óra alatt történik.
A turbina- és kompresszorlapátok vibroabrazív megmunkálásának vizsgálata megmutatja ennek az eljárásnak az előnyeit a kézi polírozáshoz és polírozáshoz képest. A vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy a vibrációs köszörülésnek és vibrációs polírozásnak kitett lapátok teherbírási határa 410 MPa, és megfelel a TS követelményeinek. A vizsgált kések maradó feszültségeinek nagysága és jellege kedvezőbb, mint a kézi polírozású és fényesítő pengéké.

Következtetés

Nagyon fontos a repülőgépek gázturbinás hajtóművei erőforrásának és megbízhatóságának biztosításával, valamint az új generációs hajtóművek létrehozásával kapcsolatos probléma megoldásában olyan új technológiai folyamatok, alkatrészek és berendezések feldolgozására szolgáló módszerek kifejlesztése, javítása és létrehozása, amelyek nemcsak a termelékenységet növelik, hanem a gyártás minőségét is.
A repülőgép-hajtóművek modern típusainak és módosításainak megjelenése folyamatosan új, technológiai nehézségekkel járó tervezési megoldásokkal jár. Annak érdekében, hogy ezeket időben leküzdjük, és csökkentsük az „ideális”, a tervezési és a „valódi” közötti különbséget a gyártástechnológia tekintetében, aktívan be kell vezetni a mechanikai és a befejező-edző feldolgozás progresszív módszereit. a termelésbe.

Irodalom

1. Boguslaev V.A., Yatsenko V.K., Pritchenko V.F. Technológiai támogatás valamint a GTE alkatrészek teherbírásának előrejelzése. -K.: Kéziratkiadó Vállalat, 1993. - 332 p.
2. Driggs I. G., Pancaster O. E. Aviation gas turbines. Per. angolról. G.G. Mironov. - M., Oborongiz, 1957 - 265 p.
3. Zhiritsky G.S. Repülési gázturbinák. -M., Oborongiz, 1950 - 511 p. 4. Doronin Yu.V., Makarov V.F. A titán pengék tollprofilján a polírozás során keletkező hibák kialakulásának okai.// Uo. - 1991. - 12. sz. – 17-19
5. Koloscsuk E.M., Shabotenko A.G., Khazanovich S.V. GTE alkatrészek térfogati vibroabrazív megmunkálása. // Repülés. prost. - 1973. - 6. sz. С7 13 -16
6. Boguslaev V.A., Yatsenko V.K., Zhemanyuk P.D., Pukhalskaya G.V., Pavlenko D.V., Ben V.P. GTE alkatrészek befejező és keményedő kezelése - Zaporozhye, szerk. OJSC "MotorSich", 2005 - 559 p.
7. Demin F. I., Pronichev N. D., Shitarev I. L. Gázturbinás motorok fő részeinek gyártási technológiája: Proc. juttatás. - M.: Mashinostroenie. 2002. - 328 p.; beteg.
8. Sulima A.M., Shulov V.A., Yagodkin Yu.D. Gépalkatrészek felületi rétege és működési tulajdonságai. M.: Mashinostroyeniyu, 1988.240-es évek.
9. Skubachevskiy G.S. Repülőgép gázturbinás hajtóművei: Tankönyv repülési egyetemek hallgatói számára. M.: Mashinostroenie, 1969-544 p.
10. Matalin A. A. Mérnöki technológia: Tankönyv egyetemisták számára. M.: Mashinostroenie, 1985-512 p.
11. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
JSC "Naro-Fominsk Machine-Building Plant" GTE kompresszorlapátok
12. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
A műszaki tudományok doktora Yury Eliseev, az FSPC MMPP "Salyut" vezérigazgatója, Fejlett technológiák a GTE pengék gyártásához

Fontos jegyzet!
Az absztrakt megírásakor a mester munkája még nem fejeződött be. Végső befejezés: 2009. december Teljes szöveg a témával kapcsolatos művek, anyagok a megadott időpont után a szerzőtől vagy témavezetőjétől beszerezhetők.