Богуслаев (Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д., 2003 - Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик ГТД. Том 1), страница 7

войства титанового сплава ВТЗ -::;.:,;. поп.ъоЬЬ-1алрь.гп - Самолет своими руызоп?1 Микроструктура титанового сплава ВТ8 заготовок периодического проката состоит из смеси фаз, имеющих вытянутую форму (рис. 1.53). Глубина дефектного слоя не превышает 0,025 мм. Росунок 1.53 — Мвкроструктура змптовав периодического пРоката пз сплава ВТЗ (х506) Микроструктура титанового сплава ппампованной заготовки лопатки перед вальцеванием при температуре закалки 930 С с выдержкой 20 ... 30 мин и с последующим охлаждением в воде с температурой не более 40 С и после отжита при 920'С в вакууме в течение 2 часов состоит из смеси мелкодисперсных фаз. Механические свойства титанового сплава ВТЗ штампованных заготовок лопаток при указанном режиме их термической обработки получают наиболее благоприятное сочетание прочностных и пластических характеристик.

1.2.10 Теиюлогпчееквв иаследствапюсть свойств поверююстпого сноп пера лопаток поем холодюпо ввльиеваппя Микроструктура валыщванных образцов со степенью обжатия 4 ... 19% из сплава ВТ8 (рис. 1.54) аналогична микроструктуре вальцованных лопаток, прошедших закалку с нагрева в области (и+ 11) — состояния.

Микроструктура состоит из равноосной смеси гг и метастабильной 11 - фазы 11.71. 61 60 4,4 16,4 29 8 Степень обжатия, % 15,0 19,4 Степень обжатия, % При этом, следов пластической деформации в виде изменения формы структурных фаз в направлении нагрузок в процессе вальцевания не наблюдается. Рвсувох 1.54 — Мвхроетруатура вальвоваявмх образное яз сплава ВТЗ с разяповой етепевмо обжатпя (х450) 1, 3 — поверхность; 2 — сердцевина Микроструктура образцов из стали ЭП479Ш (рис. 1.55), прошедших вальцевание со степенью обжатия 4,4 ...

32,4%, идентична,' .,'-,'!, микроструктуре вальцованных лопаток после термообработки по режимам: закалка при 1040 С, выдержка 1 ч, охлаждение на воздухе,' --:- отпуск при 650 С„выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе, 'и " характеризуется фазой сорбита, ориентированного по бывшим до термообработки иглам мартенсита и фазой Ь - феррита, вытянутого.в направлении вальцевания. дисперсносп и трввимость основной фазы (сорбита по толщине образцов) равномерные.

Расположение второй фазы (Ь вЂ” феррита) не зависит от степени обжатия. Процесс холодного вальцевания в указанном диапазоне степени обжатия изменяет физическое состояние образцов из сплава ВТЗ и стали ЭП479Ш по всей талщине образца. ннттлоНЬ-!аорв.то - Самолет свавмв рзто~мвт1 Рвсув 1.55 а4впроет10чпура вальповаавмх образцов вз стал~ ЭП479Ш е ризлвчвой степенью обжатвя (х450) 1, 3 — поверхность; 2 — сердцевина Повышение микротвердости образцов из сплава ВТ8 на поверхности по сражению с микротвердостью сердцевины составляет 30 ... 80%. На вальцованных образцах из стали ЭП479Ш, в отличие от таких же образцов из сплава ВТЗ„микротвердость возрастает от поверхности к сердцевине. Максимальная величина микратвердости находится на уровне 70%.

При этом повышение микротвердосги поверхностного слоя является незначительным. Различие в характере изменения наклеив на вальцованных образцах из стали ЭП479Ш и сплава ВТЗ, вероятно, обусловлено различными граничными условиями при вальцевании. Остаточные напряжения (рис. 1.56), наведенные на вальцованных образцах из стали ЭП479Ш и сплава ВТ8, имеют различный характер. На образцах из стали ЭП479Ш в поверхностном слое толщиной до 10 мкм и более залегают сжимающие напряжения до 310 МПж Затем переходят в рвстягнвающие до 240 МПа.

На образцах из сплава ВЧ о в поверхностном слое располагаются, в основном, растягивающие напряжения до 440 МПа. Связь между степенью деформации и 62 характером распределения напряжений на образцах не обнаруживается. из-за того, что перо лопатки имеет сложную форму и деформируется при вальцеваннн неравномерно, в отдельных точках лопатки растягнваюшие остаточные напряжения могут быть большими, чем ',: ., на плоских образцах. Наличие в поверхностном слое значительных по величине растягивающих напряжений нежелательно.

В целях сг, Мпа + 400 + 300 0 -100 0 40 80 120 160 200 240 280 8,икм с о. Мйа + 300 +200 + 100 ппм.сонв4а.арь.гп - Самолат своими рукамит1 63 стабилизации структуры и наведения в поверхностном слое благоприятных сжимающих напряжений производится термическая и последующая отделочно-упрочняющая обработка рабочих лопаток. Лопатки из сплава ВТЗ после отжита в аргоне при 590 С поднергаются виброабразивной обработке.

В результате на поверхности пера лопаток наводятся сжимающие напряжения, а на глубине более 10 мкм растягивающие напряжения не превышают 120 МПа. Лопатки из стали ЭП479Ш подверзвются отпуску при 580 С и последующей виброабразивной обработке. В поверхностном слое толщиной не менее 40 мкм наводятся сжимающие напряжения в пределах 150 ...

600 МПа. Под слоем сжимающих напряжений растягивающие напряжения не превышают 150 МПа. Таким образом, процесс холодного вальцевания приводит к упрочнению пера лопаток по всей толщине как из стали ЭП479Ш, так и из сплава ВТ8. С появлением значительных по величине растягивающих напряжений в поверхностном слое остаточнэл напряженность пера лопаток неравномерна. Это приводит к необходимости в целях обеспечениянадежнойработылопатокприменятьдифференцированно к их материалам стабилизирующие режимы термообработки и операции атделочно-упрочняюшей обработки поверхности.

1.2.11 Влияние технологической наследственности различных вариантов технологин изпповлення лопаток нв нх несущую способность -200 -300 0 40 80 120 160 200 240 280 Я,мам 6 рисунок 1-86 — Распрслелоние остаточных напряжения иа образцах из сплава ПТ8 (а) и стали ЭП479Ш (6) после холодного оальненаниа с различная стспспмо обжатнн Влияние технологической наследственности на несущую способность лопаток из титанового сплава ВТ8 определялось для следующих вариантов технологии их изготовления: механическая обработка из заготовок типа «кубик»; точная штамповка + механическая обработка; точная штамповка + вальцевание; точная штамповка + вальцевание + ультразвуковое упрочнение; точная штамповка + вальцевание + дробеструйное упрочнение микрошариками (табл. 1.3). Для каждого из указанных вариантов технологии изготовления лопаток проводились испытания на электродинамическом вибростенде паРтии лопаток пРи Т,1сп = 20 С.

Схема натРУжениЯ вЂ” попеРечный симметричный изгиб консольной балки при резонансных колебаниях с числом циклов Ф = 1.108. 64 Предел выносливости оьМПа Сведения о технологическом процессе Механическая обработка из заготовок типа «кубяюк фрезеровзяие + п|лвфовавие + поляровавие + гляяцевание Точная штамповка + механическая обработка Точная штамповка + вальцеваняе Точная ппаывовка + вальцеваняе + ультразвуковое упрочвение (стальные шарики диаметром 1,3 ... 1,6 мм) Точная штамповка+ вальцевавве + дробеструйвое упрочвенве (стальные ша яквдяам м0,1 ...0,2мм 350 ...

370 420 ... 440 370 ... 400 470 ... 480 530 ... 540 Таким образом, сравнение характеристик предела выносливости лопаток компрессора из титанового сплава ВТ8 для различных,'-:','-';,' вариантов технологии их изготовления показывает, что наивысшее (29 ... 35%) повышение предела выносливости достигается при оптимальном сочетании формообразующих и упрочняющих технологий, осуществляемых методами пластического деформирования.

1.3 Формообразование аэродинамических поверхностей крупногабаритных лопаток механической обработкой 'о 1.3.1 Комплексная автоматизированная система проектирования и изготовления лопаток (САПР/АСТПП «Лопатка») В основу системы «Лопатка» положен метод комплексной автоматизации технологической подготовки производства (ТПП) на базе единой объемной математической модели 11.81. Комплексность системы состоит в автоматизированном выполнении всех этапов производства деталей (от проектирования до изготовления) на единой информационной основе с использованием у,: единых технических средств, математических моделей и баз данных.

Таблица 1.3 — Пределы выносливости лопаток компрессора иэ,::"-"ь титанового сплава ВТ8 после различных вариантов технологии их изготовления о"велоВЬ-1».»рь.го - Самолетов»яма руьямв?.' 65 Комплексная система содержит следующие подсистемы: — математическогомоделирования поверхностей пералопаток; — автоматизированного проектировании технологической оснастки; — автоматизированного оформления чертежей лопаток и оснастки; — подготовки управляющих программ для изготовления лопаток и оснастки на станках с Ч ПУ.

В состав комплексной системы также вхолят: — база данных лопаток и оснастки; — участки станков с ЧПУ, управляемых от ПЭВМ, для изготовления лопаток и оснастки. Все подсистемы взаимодействуют между собой по каналам связи или при помощи машинных носителей информации. Сущность метола заключается в том, что координатно-точечное представление информации о поверхности пера лопаток заменяется в чертежах лопаток коэффициентами объемной математической модели (формулой поверхности), что дает возможность однозначно определить поверхность и работать не с отдельными сечениями поверхности и точками в сечениях, а со всей поверхностью в целом (рис. 1.57). Работа с единой объемной математической моделью (ОММ) позволит значительно проще и точнее рассчитывать промежуточные и «косые» сечения поверхности; линии пересечения и сопряжения поверхности пера допатки с другими поверхностями, а также выполнять и другие расчеты при проектировании технологической оснастки (рис.