Диссертация (1173087), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Москва 2012; на XLII – ойМеждународной научно-практической конференции «Инновация в науке» г.241Новосибирск. 2015;на XVI – ой Международной научно-практическойконференции «Техника и технология: новые перспективны развития» г.Москва. 2015; на Международной научной конференции «Наука XXI века» г.Москва.
2015;на Молодежной научной конференции «ХLI Гагаринскиечтения» ФГБОУ ВПО (МАТИ) г. Москва. 2015; на IV – ой Международнойнаучной конференция «Современное общество: проблемы, идеи, тенденции»г.Ставрополь.2015;наНаучно-техническомконгрессеподвигателестроению (НТКД-2014) г. Москва. 2014.Выводы по главе:1. Установлено, что инструмент из быстрорежущей стали с локальнымдиффузионнымпокрытием,значительнолучше,чемконтрольныйинструмент и инструмент со сплошным покрытием, сопротивляетсятемпературномуразупрочнениюнаучасткахприработочногоиустановившегося изнашивания. Причем роль локального диффузионногопокрытиясостоитвсдерживанииструктурыосновногоматериалаинструмента от температурного разупрочнения вследствие повышениятеплостойкости, в снижении термомеханических нагрузок на контактныеплощадки инструмента.2.
Показано, что разработанная технология нанесения локальногодиффузионного покрытия позволяет повысить износостойкость резцов сбыстрорежущими пластинами Р6М5, Р6М5К5 при продольном точении стали40Х (НВ220) в 4-5 раз по сравнению с пластинами без покрытия и в 1,5-3 разпо сравнению со сплошным покрытием.3. Оценка температурного состояния резцов из быстрорежущей сталипоказала, что для резцов с локальным диффузионным покрытием снижаетсятемпература, примерно до 12% в зоне контакта инструментального иобрабатываемого материалов.4.
Показано, что разработанная технология нанесения локальногодиффузионного покрытия позволяет, повысить износостойкость резцов ствердосплавными пластинами IC50M при поперечном точении стали 40Х242(НВ220) в 3-4 раза по сравнению с пластинами без покрытия и в 1,8-2,5 разапо сравнению со сплошным покрытием;5. Показано, что разработанная технология нанесения локальногодиффузионного покрытия позволяет повысить износостойкость резцов ствердосплавными пластинами IC3028, IC9015 и IC9025 при продольномточении стали 40Х (НВ220) в 1,5 раза по сравнению с пластинами сосплошным покрытием с использованием смазочно-охлаждающей жидкостью.И в 1,8 - 2 раза по сравнению с пластинами со сплошным покрытием;6.
Показано, что разработанное дискретное диффузионное покрытиепозволяет повысить износостойкость твердосплавных фрез ВК10ХОМ причистовом фрезеровании титана ВТ6 в 1,8 раза по сравнению со стойкостьюконтрольных фрез без покрытия и в 1,5 раза по сравнению фрезами сосплошным покрытием, а при черновом фрезеровании титанового сплава ВТ6в 1,8 раза по сравнению со стойкостью контрольных фрез без покрытия и в 2раза по сравнению со стойкостью фрез со сплошными покрытиями. Припереточке в 2- 2,5 раза относительно контрольных фрез без покрытия.7.
Установлено, что дискретное диффузионное покрытие может бытьдостаточно эффективно для широкого применения и в тех случаях, когдарежущий инструмент подвергается в процессе эксплуатации циклическомунагружению.8. Установлено, что дискретное диффузионное покрытие можнонаносить на режущий инструмент после переточки. При этом геометрия егоне меняется.9. Дискретное диффузионное покрытие МеО-О2 может быть примененок режущему инструменту, имеющему сложнопрофильную форму режущейчасти, позволяя тем самым повысить его производительность в 1,2 разаотносительно режущего инструмента с ионно-плазменным покрытием(ZrAl)N.24310.
Разработанная технология применена и внедрена на АО «НПЦгазотурбостроения «Салют», ОАО «МПО им. И. Румянцева», на ООО«ИТМ» и на ООО ТД «КАЙЛАС.244ГЛАВА 7. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВС ИЗНОСОСТОЙКИМИ ПОКРЫТИЯМИ7.1 Методы нанесения износостойких покрытий на детали из титановогосплаваКромережущегоинструмента,былорассмотреноприменениетехнологии нанесения локального диффузионного покрытия на детали изтитанового сплава ВТ3-1 АО «НПЦ газотурбостроения «Салют».В современных газотурбинных установках лопатки компрессора приэксплуатацииподвергаютсяинтенсивнымдинамическимнагрузкам,следовательно, должны обладать необходимой прочностью. Одной изважнейших функциональных характеристик лопаток является ресурс работы.Ресурс определяется множеством фактором, в том числе свойствамиматериала лопаток и условиями их работы. В процессе эксплуатациидвигателя лопатки подвергаются различным видам износа, таким как:тепловой, усталостный, окислительный, газоабразивный.В поиске методов увеличения ресурса лопаток применяют технологиинанесения износостойких покрытий, где в качестве барьерного слояиспользуются разнообразные химические соединения, в том числе на основеоксидов металлов.
Эти методы показали свою эффективность в областиповышения долговечности и износостойкости деталей [101, 102].Данные покрытия обладают низким коэффициентом трения, хорошейизносостойкостью и могут длительно работать при действии вибрационныхнагрузок в условиях сухого трения.НанесениекарбидногопокрытияВК-25Мосуществлялипутемдетонационного напыления. Данный метода был применен на установке«Обь», за счет подрыва газовой смеси, содержащей ацетилен и кислород.Продолжительность теплового воздействия газового потока на контактнуюповерхность составляла не более 3·10-3 с, поэтому температура нагреваповерхности не превышала 150-200 °С.
За один «выстрел» толщина осадка245покрытия составляла от 5 до 10 мкм. Для напыления покрытия ВК-25Миспользовалипорошок,состоящийизкарбидавольфрамаWCиметаллического кобальта Co.По внешнему виду и по химическому составу покрытия из порошковотличий нет, а по твердости различаются, например покрытие из порошкапартии №15 имеет твердость 9330 МПа, а из порошка партии № 3 –6430 МПа. Контроль гранульного состава порошков WC проводили нааналитической просеивающей машине AS200 через сито 12035266 с ячейкой40 мкм.Порошок ВК-25М, в зависимости от поставляемых партий, можетсущественно отличаться по содержанию топологически плотноупакованныхфаз, а также по количеству оксидов вольфрама и объёмному содержаниюмелких и крупных частиц карбида вольфрама в партиях.
В одних партияхсодержание частиц WC размером менее 20 мкм составляет более 50%объёмных, а в других партиях – менее 35-40% объёмных. Кроме того, впартиях порошка ВК-25М, нередко наблюдаются многочисленные частицыкарбида вольфрама грубой пластинчатой формы, которые снижают качествопокрытий и заметно влияют на ресурс лопаток компрессора.Структура покрытия ВК-25М плотная, имеет высокую адгезию к сплаву.Толщина составляет 0,26 - 0,28мм и содержит (3 - 4)% С, (72 - 74)%вольфрама и (23 - 24)% кобальта. На рисунке 7.1 приведена микроструктураматериала и покрытия на лопатке компрессора.ВТ3-1переходной слой NiCrAlYпокрытие ВК-25МРисунок 7.1 – Микроструктура сплава ВТ3-1 и покрытия ВК-25М налопатке компрессора.246Следует отметить, что после напыления лопатки вновь направляют намеханическую обработку для окончательного ее изготовления под размер.Надежность и долговечность лопаток компрессора в значительнойстепени зависят от различных параметров, в частности к одним из такихотносится остаточное напряжениеХарактерраспределенияостаточныхнапряженийпоглубинеупрочненного слоя оценивали по методу «Давиденкова».
Этот методопределяет объемные напряжения 1-го рода. Он основан на вырезке издетали образца кусочка и послойном удалении с него исследуемых слоевпутем электрохимического травления. При этом происходит нарушенияравновесия, в результате чего образец деформируется. По величинеизменения деформации оставшейся части образца, с изменением глубинызалегания исследуемых слоев, рассчитывают остаточные напряжения.В результате были получены данные, и построены эпюры остаточныхнапряжений, которые представлены на рисунке 7.2.Рисунок 7.2 – Характер распределения остаточных напряжений натитановом сплаве ВТ3-1 с покрытием ВК-25М.Анализэпюрпоказал,чтоостаточныенапряжениясжатиявповерхностном слое – 100÷200МПа, глубина залегания до 20÷80мкм; а наглубинеот80÷180мкмнаблюдаетсяпереходотсжимающихк247растягивающим.Максимальноезначениерастягивающихостаточныхнапряжений – 130÷180МПа, глубина залегания 80÷180мкм.
Такие покрытиямогут привести к отслоению покрытия от основного сплава.Тем не менее, существующие технологии могут длительно работать придействии вибрационных нагрузок в условиях сухого трения, посколькуобладают низким коэффициентом трения и хорошей износостойкостью, нонуждаются в дальнейшем совершенствовании для улучшения характеристикнадежности и повышения срока службы лопаток в составе авиадвигателей.
Какправило, износ покрытия на лопатке компрессора носит неравномерныйхарактер, в основном, вдоль бандажной полки с образованием характерных«дорожек трения», что существенно снижает ресурс лопаток, поэтому необходимновый метод упрочнения ввиде локальности [103, 104, 105, 106, 107].7.2 Прочность образцов – имитаторов из титанового сплава сдискретным диффузионным покрытиемПриработегазотурбиннойустановкилопаткикомпрессораподвергаются изнашиванию, образованию забоин от попадания постороннихпредметов и воздействия твёрдых пылевых частиц.
Ввиду высокойинтенсивностиработы,увеличивающаяихлопаткамресурс.требуетсяОсновнымиспециальнаятребованиямикзащита,деталямгазотурбинных установок являются надежность и долговечность. Посколькуосновными повреждающими факторами для лопаток компрессора являетсяизнашивание входных кромок, то одним из направлений, обеспечивающих,увеличение эксплуатационных характеристик является метод дискретногодиффузионногопокрытияприменяемыйназаключительнойстадииизготовления.Повышение прочности поверхности лопаток, за счет дискретногодиффузионного покрытия, достигается растворением в титане атомовкислорода. Пластическая деформация сопровождается разрушениемкристаллической решетки и образованием большого количества дефектов,препятствующих перемещению дислокаций. Этим объясняется упрочение248материала. Образование краевых дислокаций вызвано присутствием вкристаллической решетке неполных кристаллографических плоскостей.Механические испытания на предел прочности на трехточечный изгибпроводили в соответствии с методикой, рассмотренной в главе 3.Исследовались образцы – имитаторы из титанового сплава ВТ3–1 сдискретным диффузионным покрытием (МеО-О2), со сплошным(уплотнительным) покрытием (AlBN-SiO2) и сравнивались с контрольнойпартией образцов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
