Введение к работе
Актуальность. Повышение рабочих температур и удельных нагрузок в зоне работы ответственных деталей газотурбинных двигателей (в частности, лопаток) предъявляют особые требования к поверхностному слою этих деталей, т. к. он определяет их работоспособность и долговечность.
В последнее время широкое распространение получили методы защиты лопаток от действия высоких температур и агрессивной среды с помощью теплозащитных покрытий, нанесенными различными способами.
метод термопластического упрочнения, обеспечивающий формирование благоприятного остаточного напряженного состояния в поверхностных слоях детали при минимальных величинах деформационного упрочнения,,'является перспективным направлением повышения эксплуатационных характеристик деталей ГТД.
Дальнейшее изучение технологических возможностей термопластического упрочнения и, в особенности, для деталей с покрытиями (например, наружные и внутренние поверхности охлаждаемых лопаток ГТД с перфорациями ), является одной из актуальных задач.
Цель работы. Повышение долговечности лопаток ГТД с покрытиями путем использования процесса термопластического упрочнения.
Методы исследования. Реализация цели работы и решение поставленных задач осуществлялись теоретическими и экспериментальными методами. Для теоретического анализа напряженного состояния поверхностного слоя использованы основные положения теории упругости и пластичности, реализованные с помощью численных методов на ЭВМ. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях на образцах из жаропрочного никелевого сплава ЖС6Ф с направленной кристаллизацией, а также на рабочих лопатках первых ступеней турбин изделий "KB" и "ТВД-10-4".
Остаточные напряжения исследовались с использованием специальных методик, основанных на работах Давиденкова Е Н. , Бир-гера И. А.
Изменение динамических характеристик оценивалось путем сравнения напряженного состояния и пределов выносливости на образцах и лопатках на современном оборудовании.
- 2 -Для обработки полученных результатов использовали метод математической статистики и вычислительную технику.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследов ние термопластического упрочнения ожлаадаемых лопаток с покрь тиями и с перфорационными отверстиями. Теоретические исследов ния позволили решить задачу по определению напряженно-деформированного состояния деталей с покрытиями после термопластического упрочнения по различным схемам. Обоснована целесообре ность термопластического упрочнения основы перед нанесением теплозащитного покрытия на охлаждаемых лопатках с перфораций? ными отверстиями. На основании проведенных исследований установлена высокая эффективность термопластического упрочнения, как метода гехнологичесеого обеспечения качества поверхностно слоя и эксплуатационных свойств лопаток ГТД. Теоретически и экспериментально изучены особенности формирования остаточных напряжений при термопластическом упрочнении деталей с покрыт} ми. Показана принципиальная возможность повышения усталостноі прочности лопаток ГТД.
Практическая ценность. На основании выполненных исследс ваний разработан и внедрен в производство прогрессивный мето; термопластического упрочнения охлаждаемых лопаток с покрытия) и с перфорационными отверстиями. Определены оптимальные параметры технологического процесса упрочнения лопаток ГТД. Разработаны научно-обоснованные рекомендации для производства по эффективному использованию термопластической упрочнения.
Опытно-промышленная проверка и внедрение результатов р< ты проводилась в основном на предприятиях авиационной промыш. ности.
Апробация работы. Основные положения и результаты рабо1 доложены и обсуждены на 11 научно-технических конференциях: "Перспективные направления развития машиностроения Забайкаль: Чита,1991; " Поверхностный слой, эксплуатационные свойства д талей машин и приборов" Москва, 1991;" Пути повышения эффект ности обработки материалов резанием в машиностроении", Ленинград, 1991: " Высокопроизводительное оборудование и прогрессивные технологии в машиностроении" Москва, 1991; " Ф зическая оптимизация, управление и контроль процессов обрабо резанием" Уфа, 1991; "12 Всесоюзная конференция по численным методам решения задач теории упругости и пластичности" Тверь
- З -1991; "Повышение износостойкости режущего инструмента и деталей машин путем нанесения упрочняющих и антикоррозийных покрытий" Оренбург,1991; " Конструкционная прочность двигателей" Самара, 1991; "Остаточные напряжения- резерв прочности в машинострое-нии"Ростов-на Дону, 1991; " Прогрессивные технологические процессы механообработки и сборки" Санкт-Пете,рбург,1991; "Теплофизика технологических процессов" Рыбинск, 1992. В целом работа обсуждена на расширенном заседании кафедр "Технология машиностроения", "Автоматизированные станочные комплексы" и "Инструментальные системы автоматизированного производства" Самарского политехнического института.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов и общихі, выводов, изложенных на страницах машинописного текста, содержит рисунков, список литературы, включающий наименований, и приложения.
