Богуслаев (Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д., 2003 - Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик ГТД. Том 1), страница 15

б 10 МПа 4 и 1 БРУ) ОБРАБОТКИ з 10 МП рисунок 1.Ш вЂ” Зависимость мииротверхости поверхности пера ловигхи от вика ее обработан а — первый вариант технологического процесса; 6 — второй вариант технологического процесса 1г4 ммзолоао-!а.арь.га - Самолет евомми руьмма?1 125 4,го О 4,10 О О го ЗО 4О 8Омам80 Г1— Рисунок 1.113 — Раевредедавке етовевв пахлава в мккротаердоств воверхюстя во глубине воверхюствого слв1 восле левточвого залафоааввя юрвеамх участков вера лопатам абразивная лента 51С40," материал — титановый сплав ВТЗ-1; Г= 9 м/е; Рг = 100 Н; 1 — без охлаждения; 2 — охлаждение СОЖ ОР18 Раеуаок 1.1 слоя ва 14 — Р юаерх ста во глубаае аоаерхаоспкко ленточного в1лафаааккя : 14 асвределенае аоста пера И Нм % 10'МПа 18,1 4,88 -~ 4ЛО 4,60 10 480 4,40 6 480 'Р': О Ю гО ЗО 4Омма80 1.5.4 Влияние технологической иаследственпоспг операций технологического процесса изготовления пера лопатки на распределение остаточных нвяряжеипй в поверхяостном слое Влияние видов обработки поверхностей спинки и корыта на распределение остаточных напряжений в поверхностном слое изучалось на крупногабаритных лопатках вентилятора из титанового сплава ВТ3-1 для технологического процесса, включающего следующую последовательность операций: фрезерование + электроалмазное шлнфование + ленточное шлифование + глянцевание [1.181.

После чистого фрезерования в поверхностных слоях спинки и корыта наводятся осевые остаточные напряжения сжатия с глубиной распространения до 250 мкм. Различие между значениями величин остаточных напряжений на поверхности спинки и корыта незначительно. Величина снимаемого припуска при электроалмазном шлифовании составляет 61 = 0,4...0,5 мм, поэтому технологическая наследственность операции фрезерования не сказывается на распределении остаточных напряжений в поверхностном слое. Распределение остаточных напряжений в поверхностном слое в этом случае полностью определяется алмазным шлифованием. При алмазном шлифовании на производительных режимах в верхних слоях поверхностного слоя возможно образование растягивающих остаточных напряжений 20...40 МПа с глубиной распространения до 5...10 мкм, а в более глубоких слоях от 10 до 100 мкм — остаточные напряжения сжатия с подслойным максимумом 260...320 МПа на глубине 20 мкм (рис. 1.115, а).

Ленточное шлифование профиля пера выполнялось после операции алмазного шлифования. Снимаемый припуск на этой операции составлял Ьг = 0,1 мм. Поэтому, уже начиная с этой операции, проявляется технологическая наследственность предыдущей операции. На обработанной поверхности корыта наводятся остаточные напряжения растяжения, а на спинке — сжатия, что предопределяется влиянием технологической наследственности (см. рис. 1.115, а, б).

Максимальное значение остаточных напряжений сжатия (подслойный максимум) достигает величины 240...320 МПа и находится на глубине 5...10 мкм, то есть максимальное значение остаточных напряжений сжатия после ленточного шлифования сместилось к поверхности на 1О мкм (см. рис. 1.115, а, б). 126 +40 0 -240 тт мпа -з20 120 160 икм 240 Ь 0 При глянцевании сизалевыми щетками поверхностей спинки и корыта величина снимаемого припуска Ьз изменяется в диапазоне от 10 до 30 мкм, поэтому на характер распределения и величину '6 остаточных напряжений в поверхностном слое технологическая'-,.",';:!;;. наследственность предыдущей операции оказывает значительное ':;;~!; влияние. В поверхностном слое наблюдаются остаточные напряжения сжатия с максимальным значением 300...320 МПа на поверхности'и; '-',",~ глубиной распрост(мнения до 80...

100 мкм (см. рис. 1.115, в). Во втором варианте технологического процесса обработкц '.-:,:.', аэродинамических поверхностей пера вентиляторной лопатки после::,;:~~ чистового фрезерования поверхностей спинки и корьпа оставался припуск на сторону Ь| = 0,25 мм. Второй вариант технологического процесса содержал такие ' "..

операции: фрезерование + ленточное шлифование + глянцевание. Показатели качества поверхностного слоя после чистового фрезерования соответствовали показателям, полученным при' -',:':,~1 осуществлении первого варианта технологического процесса. На распределение остаточных напряжений в поверхностном слое после ленточного шлифования оказывает влияние распределение:.':,,' остаточных напряжений в поверхностном слое после чистовой",.-!",..

фрезерования, поскольку величина снимаемого припуска 8! в этом случае находится в области воздействия технологической,.:::,":, наследственности. В поверхностном слое наводятся остаточные напряжения сжатия. На поверхности величина их составляет 120...160 МПа с максимальным'.:.'',,',:~~ значением 200...260 МПа на глубине 10 мкм. .."з11 Значения величин остаточных напряжений на поверхности сд:-':;:! стороны спинки и корыта практически одинаковы (рис. 1.116, а). После глянцевания сизалевыми щетками в поверхностном слое наводятся осевые остаточные напряжения сжатия величиной 240 МПа на поверхности и глубиной распространения до 80...120 мкм.

Характер эпюры остаточных напряжений аналогичен эпюре остаточных напряжений, полученной после глянцевания по первому варианту технологического процесса (см. рис. 1.115, в). иии.тойЬ-1алрь.ги - Самолет своими рутокииу! 1'исуиок 1.115 — Распределеиие остаточных вапряиеввй в поверхвоепюм слое пера лопатки е зависимости от вида обработки (первый вариант техаологвческого процесса) а — после алмазного шлифования; б — после ленточного шлифования; в — после тлянцевания сизалеаыии щетками мтттт.тваЬ-1алрь.тв - Самолет своими руквмпг! !2В Таким образом, технологическая наследственность предыдущих операций начинает влиять, когда величина снимаемого припуска на ту последующей операции находится в области ее воздействия. Отрицательное воздействие технологической наследственности можно исключить путем увеличения величины снимаемого припуск»:,,' на последующей операции, на величину, необходимую для выхода из области ее влияния, применяя на последующей операции вид обработки, который в поверхностном слое гарантированно наводит ' .

сжимающие остаточные напряжения. Неравномерность съема припуска на операции глянцевания,",.„', (10...30 мкм) приводит к значительной нестабильности величин остаточных напряжений в поверхностных слоях. Ленточное шлифование поверхностей спинки и корыта пера лопаток титановых сплавов методом обкатки в поверхностном слое, ';!,' образует остаточные напряжения сжатия с подслойным максимумом'::=„,' 40-107 мпа на глубине 2...5 мкм для скорости шлифования 15 м/с и ' 26.107 МПа для скорости шлифования 30 м/с на глубине 12...15 мкм:-, (рис.

1.117). При ленточном шлифовании корневых участков пера лопаток,"; из титановых сплавов методом копирования остаточные напряжения.:::.::;:; определяются режимами и условиями обработки, но даже при изменении условий обработки в широком диапазоне в поверхностном слое образуются только сжимающие остаточные напряжения. В: ',,;-;;,' зависимости от условий обработки величина остаточных напряжений,: сжатия может изменяться от 50 до 550 МПа в поверхностном слое' '-'::",'„, глубиной до 30 мкм (рис. 1.118). Кривая зависимость величины остаточных напряжений сжатия -:.', от давления в зоне резания имеет четко выраженный максимум для,"-:-;;" ' давлений 9...10 1О МПа, причем наибольшее значение 420...520 МПа наблюдается в поверхностном слое, глубина которого находится в границах 2...10 мкм (рис.

1Л19). Влияние скорости шлифования на распределение остаточных -, напряжений по глубине поверхностного слоя имеет различный";;:;-'у характер. !20 1 +го о тт„ -во -240 мпа -зго -240 мп -зго о 40 00 тго мам гоо Рпсупвк 1Л 1б — Распределеппе встатвчвмх папряжеппб а паверхпвстаом слое пера авппгкп в заанспмастп от аида обработки (второй варпаат техполвгпческагв прапесса) а — после ленточного шлифования; б — после глянцеваняя сязалевымя щетками Для глубин поверхностного слоя до 40 мкм наблюдаются остаточные напряжения сжатия, причем для диапазона скоростей шлифования от 1О до 23 и/с в поверхностном слое глубиной от 5 до 20 мкм увеличение скорости вызывает увеличение величины остаточных напряжений сжатия в интервале от 10...20 до 20...70 МПа, а ддя скоростей 7...! 0 м/с увеличение скорости шлифования приводит к снижению уровня остаточных напряжений сжатия более значительно для верхних слоев (15 мкм) и незначительно для более глубоких слоев (20 мкм).

130 131 +б О 10 Пи — — г Г' ~Ц.. ( ~ ф+ ~10 20 40 60 60100нкн 140 -60 -60 О 0 1О Па -10 10т. Па -20 -30 -30 О 40 О 10 20 30 40мкк 60 Для глубин более 40 мкм при шлифовании без охлаждения зоны резания с увеличением скорости шлифования от 7,0 до 23,0 м/с наблюдаются остаточные напряжения растяжения, величина которых ..';-", возрастает от 0 до 40 М Па.

При шлифовании без охлаждения величина остаточных:;.'.:. напряжений сжатия на порядок ниже, чем при шли1ровании с: "., ,'. ~3 охлаждением, что связано с влиянием контактной температуры в зоне резания (см. рис. 1.120), Формообразование кромок пера лопаток из титанового сплава !1 эластичным абразивным кругом образует в поверхностном слое ',::,''::,' остаточные напряжения сжатия с подслойным максимумом на глубине .:.,':,, 5 мкм (без отжита) и 50 мкм (с отжитом) (рис.