Богуслаев (Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д., 2003 - Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик ГТД. Том 1), страница 3

1.12) 11.21; — исходная заготовка — пруток; — групповая заготовка — периодический прокат (рис. 1.13); — вырубка индивидуальной заготовки; — точная штамповка (рис. 1.14); — обсечка облоя; — кали брованне; — термическая обработка; — удаление поверхностного дефектного слоя; — холодное вальцевание (рис. 1 15, 1.16); — финишная обработка, включакяцая упрочняющие технологии методами поверхностного пластического деформирования.

В процессе формообразования пера лопаток методами пластического деформирования важной задачей является обеспечение точности геометрических размеров пера и параметров его поверхностного слоя, поскольку они в условиях эксплуатации двигателя предопределяют ресурс и надежность деталей и изделия в целом. Поэтому, с целью обеспечения требуемых значений точности изготовления пера лопаток и исключения отрицательного воздействия технологической наследственности операций технологического процесса, необходимо прежде всего проведение экспериментальных исследований процессов пластического деформирования при формообразовании пера лопаток. нскоднзя зм Отовкз- группсвзя 333 Отовка-прокат Рисунок 1. 12 — Последовательность технологических переходов точной ппамповка рабочих лопаток компрессора нз прутка Рисунок 1.13 — Полосы периодического проката заготовок рабочих лопаток компрессора под точную нпамгювку: а - с прямым хвостовиком из стали 1Х17Н2; б — с косым хвостовиком из стали 1Х16Н2АМ; в - с косым хвостовиком из стали 1Х!7Н2; г - с прямым хвостовиком из титанового сплава ВТЗ ими.чо1гЬ-!азрЬлм - Свмолйг своими рутоцни71 Рисунок 1.14 — Заготовки лопаток, изготавливаемые точной штамповкой: а - исходная заготовка - периодический Прокат; б - исходная заготовка, полученная зкструдированисм Рисунок 1.15 — Последовательность технологических переходов вальяхаанпя пера лопатки Зо Рисувок 1.1б — Номенклатура лопаток двигатели Д-Зб, изготавливаемых вальпеванием 1.2.2 Деформации при изготовлении лопаток компрессора методами пластического деформирОвания Определение деформаций !1.2! гцюизводилосьдля каждого вида пластического формообразования пера компрессорной лопатки из титанового сплава ВТ8: подката полосы, периодического проката„ точной штамповки, калибрования и холодного вальцевания.

При иихг.то!хЬиалрЬ.гп - Самолет своими рухоавит! экспериментальном исследовании деформаций применялся метод измерения параметров сетки координат, предварительно нанесенной на поверхность испытываемых образцов для квжд л6 из указанных видов формообразования (рис. 1.17, а, б, и, г). Точность измерения параметров сетки до и с!ОСЛЕ двфОРмаЦии составляла Ю,005 мм В процессе деформации перемещения металла опредедялись в соответствии с зависимостью ~х,у = ~х,у ~х™у Хсф асх где 5с у — составляющие вектора перемещений металла исходной и деформированной ячейки сетки координат в направлении осей хи у.

Деформации материала определялись по формулам ~ хсф я дсф х, 1 У 5 асх ! УУ у нсх х У Поля деформаций металла при подкате и периодической прокатке получены как среднее по двум сторонам для трех образцов (рис. ! .18). Установлено, что деформация полосы при ее подкаге происходит неравномерно. В направлении оси лона изменяется незначительно, а по направлению оси у 'в'большей степени деформируются крайние волокна полосы вуу = 0,10 ... 0,15 (рис.

1. 18, и, 6) После подкатки полосы вьпюлнялась периодическая прокатка, сущносп которой заключается в прокатке за один проход плоской заготовки на специальном стане между профилированными валками (рис. 1.18, и, г). В результате прокатки получается полоса периодического сечения с последовательно расположенными заготовками (10 ... 15 шт, и более), которые по геометрическим размерам' близки к готовой детали. Наибольшая деформация при периодической прокатке в направлении оси х происходит в средней части полосы я = 0,025, а в направлении оси Х величина деформации неравномерна и изменяется от 0,012 до О, 100, т.е.

практически на порядок (рис. 1.18, д, г). Поля деформаций металла при штамповке и калибровании получены как среднее по трем образцам соответственно со стороны спинки и корыта. зз Штамповка заготовок лопаток под валы[евание производилась на гндровинтовом прессе (,ЧН-1000, а также фрикционных прессах, которые в процессе деформации заготовки обеспечивают полную передачу кинетической энергии в момент удара за доли секунды. Точность штамповки при этом обеспечивается высокая, так как конструкция этих прессов исключает влияние деформации станины на погрешность формоизменения заготовки (рис. 1.19, а).

Штамповка заготовок лопаток проводилась в штампах напряженной конструкции, подогретых до 150 ... 350 С газовыми горелками. Профиль ручья во вставке штампа выполнялся в соответствии с геометрией заготовки лопатки с точносгью +0,01 мм и шероховатосп,ю рабочих поверхностей % = 0,2 мкм. В качестве смазки применялся нитрцд бора (1.19, б). При штамповке деформация материала как со стороны спинки, так и со стороны корыта пера запповки лопатки в направлении осей х и г. характеризуется большой неравномерностью, в том числе в диапазоне от 0,025 до 0,150 — для поверхности со стороны спинки и от 0,025 до 0,075 — для поверхности со стороны корыта (рис. 1Л 9, в, г).

Поэтому после штамповки выполнялось калибрование пера заготовки лопатки, которая значительно снижала неравномерность деформации материала лопатки как со стороны спинки, так и со стороны ее корыта, что видно на примере сечения Ч' — Ч (рис.1.19,д,е). Холодное вальцевание пера лопаток осугцествлялось на специальных установках моделей УВЛ 100-6 (рис. 1.20,а,б) и УВЛ 30-5. В заготовках лопаток после точной штамповки был изготовлен хвостовик и образованы поверхности перехода от пера к полке в корневом сечении, а также входные и выходные кромки. Припуск по перу составлял 0,05...0,2 мм на сторону. Деформации материала в направлении осей у и е при вальцевании лопатки значительно превосходят деформации в направлении оси х, поэтому нх можно не учитывать (рис.

1.20,в,г). Величина деформации материала вдоль оси е возрастет от корневого до периферийного сечения, причем более интенсивно со стороны выходной кромки. В поперечном сечении пера величина деформации в направлении оси у также неравномерна — в средней его части минимальная, а на входной и выходной кромках более значительная (см. Рис. 1. 20,в,г). мюя.таЬЬ-!а.ярь.га - Самолат езюими руюыиит! Для установления изменения толщины стенки заготовки при,ее пластическом деформировании, для каждого из приведенных методов формообразования, производилось ее измерение в каждой клетке координатной сетки с точностью 0,01 мм в поперечных сеченых пера лопатки П-П, Ч-Ч и Ч)П-Ч111. Установлено, что изменение толщины стенки для каждого из исследуемых видов формообразования пластическим деформироваиием происходит в соответствии с нормальным законом. Средняя величина дисперсии при периодической прокатке составляет гг = 0,02, а при штамповке с последующим травлением и калиброванием — сг = 0,01 (рис.

1.21, а, б, л), После калибрования С,„„монотонно возрастает от поперечного сечения П-11 до Ч1П-Ч)П и ссютветственно от 1,9...2,1 мм до 2,9...3,0 мм. Изменение С1, С ях и Сз как до вальцеваиня, так и после него, также происходит по нормальному закону. Средняя'величина дисперсии сг величины Сщ,д имеет после вальцевания меньшее значение о' = 0,02...0,03 по сравнению с гг = 0,04 — до вальцевания. Изменение средней величины дисперсии для С~ и Сз после вальцевания происходит неоднозначно для рассматриваемых поперечных сечений пера лопатки (рис. 1.22, и, 6, в). иии.чойа-1а.ер1ьги - Самолет своими ругоеаи?! г Рисунок 1.17 — Образны для определения поля перемещений и деформаций с нанесенаой сеткой координат а — для пспката полосы; б - периодического проката; в - до вальцевания; г - после вальцевания о, с, Рисунок 1.18 — Поле деформаций при подкатке и периодической прокатке полосы на специальном стане профнлированнымн валками а, б - поле деформаций при прокатке полосы; в, г — стан и профилированиые валки для периодического проката; д, е - поле деформаций при периодической прокатке полосы итттг.тойЪ-1а.ярЪ.гв - Самолет своими рэтоввир! 27 26 о, ал ол ал Рисунок 1.19 — Поле деформапий со стореаы синили в корыта пера заготовки ловивяи иуя точной ее штамповке и калибровке а, 6- гидровинтовой пресс типа И/Н и его рабочая эона; в, г— поле деформаций со стороны спинки и корыта при точной штамповке; д, е - пале гаэрормаций со стороны спинки и корыта при калибровке Оог 0,02 г еч оге 0,18 С 141 З,ОО 1,80 Рисунок 1.20 — Поле деформаций материала поверхности заготовки пера лопатки прн холодном аальцевании а, 6- общий вид установки УВЛ100-б н ее кинематическая схема с указанием ее основных силовых параметров; в - поле деформаций при холодном ввльцевании; г — деформация матерш4ла пера лопатки соответственно в поперечных сечениях И-11, Ч-Ч и ЪЧ11-Чп 0 =0 0 184 0 ма01 Х -.8,4 'Я Х8.48 ~Ф " Ъ ' 044 оло 0,08 Х огв ~~К 4 -:.ф'~„~ ...

--' 1 Ч ннн.чоЬЬ-1а.ерй.ги - Самелет своп84и руховвп0! г Рисувок 1.21 — Распредемнпе толщнн периодического проката и С после ппвмповки и травления н поелецу4ощсй калибровки а - периодический прокат; б — С 0х после штамповки и травления; в, г - Стах после калибровки и 6 Рисунок 1.22 — Рвспределеяие С„С и С,до и после ввльцеваввя а - до вальцевания; б - после вальцевания зо нмнооа«нв«вана«»»а«вва «бр«ив 1.2.3 Влияние формы поперечного сечения исходной заготовки пера лопатки иа деформации при ее вальцевании Исследования проводились с использованием метода координатных сеток для следующих форм поперечных сечений заготовок пера лопаток: прямоугольной, эквидистантной, треугольной и трапецешшльной (1.31.

Координатная сетка наносилась на исходную поверхность спинки пера заготовки. Измерения ячеек сетки произволились н направлении нальцевания и в перпендикулярном цзпрзн:юппв кзк ло, хзк н после формообразования лопатки. Для кзж:нно ~воз всхо,пвио профиля нальцевалось пять одинаковых «поник»к. 51ссхнзя с~сиен«ам)а~рхьввш по поверхности опрелслялзсь изчсрснисч расс~овчин чехлу отдельными кернами сетки после вальпсвання в пролольноч направлении. Расстояние между керначи перед вальцеванием $ суммироналась Х!е и откладывалось по оси абсцисс.

Изменение расстояния между отдельными кернами М суммировалось и откладывалось по оси ординат. Для всех типов заготовок были построены диаграммы деформации металла на понерхности пера лопаток в продольном направлении. Коэффициент вытяжки для данной ячейки соответственно в направлениях (а, Ь, с, 4 е, Я определяли по формулам дв =-- где 4~ — размер ячейки после деформации в данном направлении.