Анотація до роботи:

Сахнюк Н.В. Технологічне забезпечення якості лопаток компресорів в дослідному виробництві. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню характеристик якості поверхневого шару, залежно від раціональної структури побудови технологічних процесів виготовлення робочих лопаток компресорів з титанових сплавів в дослідному виробництві.

Проведено аналіз причин передчасного руйнування робочих лопаток компресорів і виявлені технологічні фактори, що впливають на їх витривалість. Обґрунтовано застосування високошвидкісного фрезерування (ВШФ), необхідного устаткування і інструмента для обробки пера лопаток, а також засобів, для оздоблювально-зміцнювальних обробок.

Досліджено технологію формоутворення поверхонь лопаток компресорів методом ВШФ з дослідженням характеристик якості їх поверхневого шару.

Досліджено вплив сполучення ВШФ і оздоблювально-зміцнювальних методів на параметри характеристики якості поверхневого шару і працездатність лопаток. Отримана залежність границі витривалості, як функція параметрів якості поверхневого шару лопаток компресорів. Розроблені технологічні рекомендації зі складання технологічних процесів виготовлення лопаток компресорів в дослідному виробництві.

Результатом проведених досліджень є розробка гнучкої технології, що дозволяє скоротити цикл підготовки виробництва, зменшити собівартість виготовлення та підвищити працездатність.

1. У дисертації отримане нове вирішення прикладної науково-технічної задачі технологічного забезпечення параметрів якості при виготовленні робочих лопаток компресорів з титанових сплавів в умовах дослідного виробництва, що полягає у формуванні характеристик поверхневого шару з урахуванням впливу технологічної спадковості, сполученням технологічних операцій високошвидкісного фрезерування з наступними оздоблювально-зміцнювальними обробками, що дозволило розробити гнучку технологію їх виготовлення.

2. Виконано комплексні дослідження, в результаті яких встановлені основні закономірності формування характеристик поверхневого шару, що дозволяють розробляти технологічні процеси виготовлення складнопрофільних деталей. Зокрема:

при ВШФ можлива поява зсуву профілю пера лопатки залежно від базування;

при неправильно обраних режимах високошвидкісного фрезерування можлива поява прижогів профілю пера лопаток, що призводять до утворення мікротріщин;

ВШФ формує в поверхневому шарі залишкові стискаючі напруження, однак при цьому з'являється нестабільність шорсткості і технологічні концентратори напружень у вигляді рисок, задирок;

полірування стабілізує шорсткість по всій поверхні пера лопаток, однак частково знижує рівень залишкових стискаючих напружень, глибина і ступінь наклепу при цьому також зменшуються;

комбінація полірування зі зміцнювальною обробкою поліпшує характеристики якості поверхневого шару та міцність втоми, але ці характеристики залежать від різних варіантів оздоблювально-зміцнювальних обробок.

3. Визначені теоретичні залежності для знаходження кутів поворотних осей та координат розрахункової точки контакту фрези й деталі при формоутворенні профілю пера лопаток компресорів. Залежності дозволяють розраховувати переміщення робочих столів і інструмента щодо заготовки для забезпечення необхідної точності обробки при ВШФ.

4. Установлені раціональні режими високошвидкісного фрезерування поверхонь пера робочих лопаток компресорів на ОЦ Starrag-051B/C, що забезпечують необхідні параметри якості поверхневого шару.

5. Обрані та обґрунтовані стратегії і технологічні параметри обробки ВШФ різних поверхонь лопаток компресора, які дозволили намітити основні технологічні етапи й переходи обробки хвостовика і пера та розробляти керуючі програми.

6. Визначено раціональне сполучення оздоблювально-зміцнювальних обробок поверхонь пера лопаток після ВШФ, які є обов'язковими технологічними операціями для забезпечення якості робочих лопаток компресорів у дослідному виробництві.

7. На підставі результатів експериментальних досліджень за впливом оздоблювально-зміцнювальної обробки на величину границі витривалості випливає, що найбільш раціональним варіантом сполучення технологічних операцій є ВШФ+П+УЗЗ2 на "середньому" режимі: = 5хв, J_A= 60...65 mA, з наступним глянцюванням кромок уздовж профілю пера лопаток. При цьому границя витривалості підвищується на 25,5 %, зменшується його розсіювання в 2,7 раза порівняно з серійними лопатками (s_-1= 400 МПа), а також поліпшується мікрорельєф поверхні.

8. Отримана емпірична залежність впливу параметрів якості поверхневого шару на границю витривалості лопаток, отриманих високошвидкісним фрезеруванням з наступною оздоблювально-зміцнювальною обробкою, що дозволяє прогнозувати ресурс їх роботи.

9. Обрана й обґрунтована раціональна структура типового технологічного процесу виготовлення лопаток компресорів з титанових сплавів на основі отриманих результатів експериментальних досліджень, що дозволило розробити технологічні рекомендації зі складання технологічних процесів. Впровадження результатів роботи в дослідне виробництво забезпечує річний економічний ефект – 183205 грн.

Публікації автора:

1. Сахнюк Н.В., Яценко В.К., Зиличихис С.Д. Технологические особенности изготовления лопаток компрессора методом высокоскоростного фрезерования // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Зб. наук. праць. – Краматорськ: ДДМА. – 2004. вип. № 16. – С. 126-131.

Здобувачем проведені дослідження нової технології виготовлення робочих лопаток компресора.

2. Сахнюк Н.В., Зиличихис С.Д., Леонтьев В.А. Влияние погрешностей настройки станка и приспособления на точность обработки при высокоскоростном фрезеровании // Вестник двигателестроения. – 2004. № 3. – С. 25-27.

Здобувачем, на основі аналізу технологічного процесу були виявлені похибки при високошвидкісній обробці лопаток компресорів.

3. Сахнюк Н.В., Кондратюк Э.В., Зиличихис С.Д., Гребенников М.А., Орлов М.Р. Регулирование физико-механических характеристик лопаток компрессора, полученных методом высокоскоростного фрезерования // Вестник двигателестроения. – 2004. № 4. – С. 125-129.

Здобувачем була розроблена методика досліджень характеристик лопаток компресора та проведена обробка експериментальних результатів досліджень.

4. Сахнюк Н.В., Качан А.Я., Зиличихис С.Д., Леонтьев В.А. Анализ технологических процессов формообразования профиля пера лопаток компрессора // Технологические системы. – 2005. № 5-6 (31-32). – С. 7-9.

Здобувачем виконаний аналіз технологічного процесу формоутворення лопаток компресорів газотурбінних двигунів з використанням високошвидкісного фрезерування.

5. Сахнюк Н.В., Качан А.Я. Качество поверхности при высокоскоростном фрезеровании лопаток компрессора из титанового сплава ВТ8 // Вестник двигателестроения. – 2006. № 2. – С. 81-84.

Здобувачем були проведені експериментальні дослідження фізико-механічних характеристик лопаток компресора та обробка результатів досліджень.

6. Сахнюк Н.В., Грачев Ю.В., Качан А.Я. Определение траектории перемещения заготовки и инструмента для пятикоординатной высокоскоростной обработки поверхностей лопатки компрессора // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. – 2007. № 2. – С. 139-141.

Здобувачем отримані рівняння для визначення кутів поворотних осей і координат розрахункової точки інструмента при обробці лопаток високошвидкісним фрезеруванням.

7. Сахнюк Н.В., Яценко В.К., Зиличихис С.Д. Технологические особенности изготовления лопаток компрессора методом высокоскоростного фрезерования // Тезисы II международной научно-технической конференции "Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку". Тезисы докладов г. Краматорськ, 2004. – С.110.

Здобувачем сформульовані технологічні особливості виготовлення лопаток компресора методом високошвидкісного фрезерування.

8. Сахнюк Н.В., Кондратюк Э.В. Обеспечение ударной прочности лопаток компрессора, полученных высокоскоростным фрезерованием // Тезисы III международной научно-технической конференции "Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку". Тезисы докладов г. Краматорск, 2005. – С.96.

Здобувачем виконаний аналіз результатів випробувань лопаток на удар після виготовлення їх за новою технологією.

9. Сахнюк Н.В., Качан А.Я. Высокоскоростное фрезерование лопаток компрессора // Збірник тез VIII міжнародної молодіжної науково-практичної конференції "Людина і космос" Ракетно-космічна техніка. Збірник тез м. Дніпропетровськ: НЦАОМУ, 2006. – С.305.

Здобувачем описано сутність нової технології виготовлення робочих лопаток компресора.

10. Сахнюк Н.В. Определение траектории перемещения заготовки и инструмента при обработке поверхностей лопаток компрессора высокоскоростным фрезерованием // “Молодежь в авиации: новые решения и перспективные технологии”. Тезисы докладов. Международная молодежная научно-техническая конференция молодых специалистов авиамоторостроительной отрасли. – Запорожье-Алушта: изд-во ОАО "Мотор Сич", 2007. – С. 182.

Здобувачем сформульовані основні технологічні умови, необхідні для знаходження переміщень заготовки і інструмента при високошвидкісному фрезеруванні.

Усі публікації включають результати безпосередньої праці автора в процесі виконання окремих етапів дослідження і відображають основні наукові положення і висновки дисертації.