Богуслаев (Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д., 2003 - Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик ГТД. Том 1), страница 47

После второй вальцовки профиль пера считается окончательно сформированным, за исключением входной и выходной кромок. После обсечки кромки приобретают острую форму, не имеют требуемого радиуса скругления. Исследования проводились на 10 лопатках одного типоразмера, Цель исследования — определение влияния МАО на производительность, геометрические параметры и физико-механические свойства поверхностного слоя компрессорных вальцованных лопаток.

На рис. 4.6 показаны контролируемые геометрические параметры (С1, Сг, Смос, В - соответственно толщина входной и выходной кромок, максимальная толщина лопатки в сечении и ширина пера) в сечениях А1, Аз, А4 и Аь. По результатам замеров геометрии пера лопаток можно сделать следующие выводы. Во-первых, наблюдается заметный разброс исходных значений геометрических параметров лопаток. Во-вторых, заметного изменения размеров пера лопатки под действием МАО не произошло, т.е. в данном случае происходит безразмерная обработка корыта и спинки, разница результатов соответствует пределам погрешности измерений.

Исключение составляют кромки пера, которые приобретают радиусы скругления, практически соответсп1уклцие технологическим требованиям. В-1Ре1ЪИх, НсдоетатОЧНо обрабатывается прикомлевой участок пща, что связано с трудностью доступа режущего инструмента в зону перехода пера лопатки к замку. Однако„этот недостаток можно ликвидировать обеспечением высокой концентрации магнитного поля на прикомлеяом участке пера с помо1цью специально спрофилированных маппггиых полюсов, Таблица 4.1 — Результаты испытаний А, мм Х Гц У, Гц ~фЯч лопаток дзЕ'4 Гц л~!7~~2 Гц Обработка МАО 3,0.10" 2,0 10" 1.3 10' 6,5-104 1548 1545 3,0 3,5 1545 1249 3,9 5,0 3,5 10~ 1,5.104 1574 1574 3,0 3,5 Зос 3,2.10 2,0-10 2,0.10в 2,1-10' 1502 1526 1504 1502 3,0 3,5 5,0 МАО 3,0.10" 2„0 10 1,3.1О" 1,0 10~ 1568 1825 1573 1568 3,0 3,5 60 с 30 100 3,0.10з 3,2.!О" 2,0.10 1664 1602 3,0 3,5 1,3-10 1,7.10» 1559 1557 3,0 3,5 Рвсупок 4.6 — Контролируемые геометрические параметры компреееоргвй В результате МАО пера лопаток шероховатость снижается и достигает средних значений Ка = 0,30-0,45 мкм.

Эти показатели отличаются от шероховатости пера лопатки, обработанной по серийной "- =:У технологии. Значительно меныие разброс значений шероховатости йсфг: ':.::!!"'-;;':;~ после МАО чем лопаток, изготовленных по серийной технологии,',-,',',: ';-',;",;-,!':! Незначительное отличие Ка при МАО за 30 и 60 секунд подтверждай'::;:,.; .'.',:;";-' характерную особенность магнито-абразивной обработки - Реакое снижение шероховатости поверхности в начальный период'времени'- ':: ': ':.',-; обработки, достижение определенного минимального значения (разного для каждого материала) и затем сохранение или же незначительное увеличение Ка при дальнейшей обработке. Полученные показатели, шероховатости пера лопатки позволяют улучшить ее азродинамические характеристики и прочностные качеств».

т.е. соответствующая резонансному режиму. Амплитуда сохранялась постоянной. Схема испьпаний включала в себя 3 10" циклов при средней амплитуде 5 мм. Результаты испытаний приведены в таблице 4,1„. Примечание: Ач, Жз, Фз,зте — числа последовательных циклов испытаний лопатки; г" — соответствующие частоты колебаний; А - амплитуда. Лопатки разрушались после указанного суммарного числа циклов. Испытания при амплитуде, равной 3,0 мм в течение 1т1 = 3 - 10 циклов выдержали все лопатки. При амплитуде, равной 3,5 мм Разрушались серийная и еще одна лопатка, подвергнутая ~мягкому~ режиму МАО (Агт и М).

З45 344 166 Наиболее долговечные оказались лопатки, подвергнутые более «жесткому» — 60 с режиму МАО (2»4 и 1»5). Во время анализа данных обнаружена корреляция между массой лопатки и резонансной частотой - чем больше масса, тем больше частота. Обнаружен интересный факт„ что более массивные лопатки (Ф~, Ф2) разрушались раньше, чем менее массивные (Лл), отсюда следует вывод, что болылая долговечность характерна для лопаток с меньшей массой. Вероятно, это связано с меньшей величиной напряжений при равной амплитуде в этом случае» Измерения остаточных напряжений проводились .прй монохроматизированном 1)в излучении кобальта по отработанной ранее методике. Отличие - использование ограниченного по высоте (2 мм) пучка рентгеновских лучей.

Ограничение применялось для исключения дефокусирующего влияния кривизны лопатки. Отсутствие дефокусировки, вызванной геометрическим фактором, контролировалось съемкой эталонных дифрактограмм а -кварца, нанесенного на исследуемую поверхность. Основная масса измерений проведена в области . более частого образования трещин при виброиспытаниях, а именно в 6-8 мм от основания пера лопатки. Результаты измерений отражены на графиках рис.

4.7 и в табл. 4.2. О "5 05 В1Н2 1У Рисунак 4.7 — Зависимости «2(1-вез'у» дли определения остаточных напряжений на лопатках с различной обработкой поверхности из»и.тевьла.зрь.тп - Сам«иве«пеппи рузекину! Таблица 4.2 — Напряжения в лопатках, подвергнутых МАО Результаты измерении наглядно показывают сжимающий характер остаточных напряжений, превышающий результаты серийной технологии. Средняя величина оеет = 600-750 МПа.

4.5 Способ одновременной полировки п упрочнення компрессорных лопаток Объект исследования — лопатки 6-й ступени компрессора изделия 78. Остаточные напряжения определялись на дифрактометре ДРОН-ЗМ с использованием монохроматического излучения Со по методу «2()-яп Ч6 . Проверялась возможность увеличения прочностных характеристик поверхностного слоя пера лопаток, т.е. увеличение остаточных напряжений сжапи, в результате использования режущего инструмента, образованного пу1ем механического смешения млгнитноабразивного порошка (ДЧК 300/250) со стальными микрощариками диаметром 1,6 мм (ШХ15), используемыми для УЗУ. Исследования проводились на 5 рехппгал С Различным пРоЦентным содержанием магнитно-абразивного материала и шариков. Все режимы обработки выполнялись в течение 60 с (табл.

4.3). Таблица 4.3 — Режимы обработки (% состав смеси) 347 О, МПа — 600 Зависимость остаточных напряжений от концентрации микрошариков в магнитно-абразивной среде показана на рис. 4.8. 0 20 40 00 »0 100 С, % Рисунок 4.8 — Зависимость остаточных оноряженвй от коннентрапнн ннкуааоарнкоа в нагввтао-абразяаной среде При всех режимах обработки зафиксированы сжимающие остаточные напряжения. Причем достигнуты необходимые параметры ".:::,::;,::Ф шероховатости (Ка = 0,3-0,45 мкм) и закругления кромок.

Наиболее эффективно применение смеси из магнитно-абразивного порошка и ферромагнитных тел в процентном составе 10-30 по объему последних. Причины положительного эффекта: 1. Шарики концентрируют силовые линии магнитного поля, уплотняют магнитно-абразивную среду, устраняют зазоры, образующиеся при движении лопаток относительно среды.

2. В процессе столкновения движущихся деталей со стальными шариками происходит упрочнсние, наклеп поверхности, что улучшает у равномерность обработки, устраняет поверхностные дефекты, создает нн»«л оЬЬ-1анрЬ.га - Самолет еоонмн рукаын»! сжимающие напряжения и увеличивает сопротивление усталости при эксплуатации лопаток. Совмещение процессов полирования и упрочнения в одном цикле приводит к существенному увеличению производительности обработки.

4.6 Особенности изготовления компрессориых лопаток из титановых сплавов с использованием МАП 10Ц В качестве примера можно представить технологию опьггной обработки лопатки 6-ой ступени компрессора на предприятии «Мотор Сич» (4.21!. Материал лопатки сплав ВТ8. Заготовительная: — штамповка; — сортировка по Са,н на 4 градации; — травление с шероховатостью 0,8; — контроль номера плавки; — контроль номера детали; — контроль количества деталей в партии; — сортировка по Сна«; — травление (повторное) для полных лопаток с шероховатостью 0,8; — контроль методом ЛЮМ1-ОВ (операция проводится по необходимости при увеличенной отбраковке деталей на окончательной операции), нанесение проникающей жидкости и проявляющегося лака, визуальный осмотр при ультрафиолетовом свете на отсутствие треп1ин, растрескиваний и других металлургических дефектов, снятие проявляющегося лака; — контроль: проверить внешний вид и геометричеекие параметры поверхности пера сечения Аз-Аз, шероховатость поверхности по контрольному образцу; Механические: — горизонтально-протяжная поверхностей профиля замка с шероховатостью 1,6 мкм; — виброшлифовальная — округление кромок на установке УЗЦ-901, рабочая смесь: битые шлифовальные круги, н = (420 об/мин,, амплитуда А = 3-5 мин, движение рабочей среды - недрерывгюе вращение в течение 1= 30+10 мин; З4В ими.тойв-галрь.та - Самолет своими рзтоааит1 349 — горизонтально-фрезерная — фрезерование переходов поверхности спинки к замку и корыта шероховатостью 1,б мкм; — обсечная на пресс-эксцентрике с шероховатостью б,З мкм; — магнитно-абразивное полирование пера с шероховатостью 0,8 мкм, округление кромок; — промывка на ультразвуковой установке; — контроль внешнего вида по контрольному образцу размеров и расположения поверхностей; — первое вальцевание пера лопатки с шероховатостью 0,4 мкм;, .

$ — промь|вка; — отжиг вакуумный Э вЂ” обсечная на пресс-ексцентрике с шероховатостью 3,2 мкм; — магнитно-абразивное полирование пера, с шероховатостью 0,4 мкм и скругление кромок; — промывка; — контроль методом ЛЮМ1-ОВ," — второе вальцевание с шероховатостью 0,4 мкм; — промывка; — обсечная с шероховатостью б,З мкм; — правка профиля пеРа; — магнитно-абразивное полирование острых кромок на торце пера, скругление входной и выходной кромок; — промывка; — контроль методом ЛЮМ1-ОВ; — контроль внешнего вида, размеров Е„С, 11„Я, расположения поверхностей, твердости, клеймение; — продольно-Фрезерная выборка на замке; — горизонтально-фрезерная — фрезеровать выборку '.с шероховатостью 1,6 мкм; — зачистка заусенцев, острых кромок после фрезерования; — промывка; — контроль внешнего вида, расположения поверхностей, размеров - з обрабагываемых поверхностей согласно требованиям чертежа' Ъ вЂ” контроль методом ЛЮМ1-ОВ; — полирование поверхностных дефектов, выявленных при ЛЮМ- контроле с шероховатостью 0,4 мкм; — ультразвуковое упрочнение хвостовика; — промывка; — зачистка наплывов на поверхностях хвостовика после УЗУ, с шероховатостью 0,4 мкч; — щюмывка; — травление пера на выявление прижогов; НКС 32 -38,5; — контроль внешнего вида, размеров, наличие клейма за предыдущие операции; — покрытие хвостовика.

Анализ 14.221 показывает, что в технологическом процессе присутствуют операции округления кромок, полирование пера, слесарные для зачистки заусенцев. В новом техпроцессе данные операции заменены магнитоабразивным полированием. Эта замена позволила мехаиизировягь ручные операции, сократить их обьем с 50% до 10%, улучшить качество, физико-механические свойства поверхностного слоя деталей.

С использованием метода МАП разработаны технслогии обработки лопаток различных размеров, фланцев соединительных трубопроводов и других деталей. Выводы В результате исследования обрабатываемости титановых сплавов методом МАО можно сделать следующие заключения; 1. Методом МАП возможна обработка деталей из труднообрабатываемых материалов и Различной конфигурации. 2. Установлено, что износостойкость титановых сплавов повышается после МАП. Благодаря возможности изменения есеткиа на обрабатываемой поверхности можно управлять эксплуатационными свойствами поверхностного слоя деталей.