Анотація до роботи:

Попов В.В. Технологічне забезпечення параметрів якості лопаток компресора ГТД в процесі їх виготовлення .– Рукопис .

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.07.04 – технологія виробництва літальних апаратів.

Національний аерокосмічний університет ім. М.Е. Жуковського “ХАЇ”, Міністерство освіти і науки України, Харків, 2003.

Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-технічної задачі сучасного авіадвигунобудування, яка має важливе прикладне значення і пов’язана з підвищенням експлуатаційних властивостей лопаток компресора ГТД шляхом забезпечення їх параметрів якості у процесі виготовлення.

У роботі проведено аналіз впливу механічних ушкоджень лопаток компресора ГТД на їх руйнування у процесі експлуатації. Показано, що вхідні та вихідні кромки найбільш піддані механічним пошкодженням, які потім є осередками розвитку тріщин від утоми, які приводять до руйнування деталей і двигуна в цілому.

Встановлено, що несприятливий вплив технології виготовлення лопаток компресора на їх параметри якості виявляється в недостатньому рівні значень границь витривалості, тривалої міцності, механічних характеристик і в їх значній нестабільності.

Запропоновано формоутворення кромок пера лопаток компресора виконувати механізованим методом, а зміцнення, особливо робочих лопаток компресора високого тиску (КВТ), низькотемпературним окисленням.

Розроблено математичні моделі кромки пера лопатки і процеса її механізованого формоутворення, а також отримано аналітичні залежності, які зв’язують погрішність обробки з погрішностями формоутворюючих переміщень і зміною геометричних параметрів обробляємих поверхонь по висоті пера, що є основою для створення технологічного устаткування.

Представлено результати експериментальних досліджень впливу технологічної спадковості різних окремих технологічних операцій і в цілому усієї структури технологічного процесу виготовлення лопаток КВТ на їх експлуатаційні властивості.

Визначено несприятливий вплив технологічних операцій гарячого деформування і холодного вальцювання, встановлено необхідні бар’єрні операції, які виключають негативний вплив технологічної спадковості, а також визначено раціональну структуру технологічного процесу, який забезпечує границю витривалості матеріалу лопаток, що дорівнює s_-1 = 400 МПа , і тривалу міцність – 350,188 год.

Експериментально визначено технологічні умови, параметри контактування обробляємої поверхні еластичного абразивного інструмента, а також сполучення режимів обробки, які забезпечують при механізованому округленні вхідних та вихідних кромок границю витривалості s_-1 = 420 МПа.

Показано, що включення в технологічний процес виготовлення лопаток компресора з титанового сплаву ВТ8 низькотемпературного окислення підвищує їх границю витривалості до s_-1 = 450 МПа і знижує його розсіяння до 26%, а тривалу міцність підвищує на 32,5%.

На базі наданих у роботі досліджень розроблено:

нові технологічні процеси виготовлення лопаток компресора з титанових сплавів, які підвищують продуктивність обробки і якість деталей;

технологічні рекомендації щодо механізованого формоутворення вхідних та вихідних кромок пера лопаток компресора та щодо їх зміцнення низькотемпературним окисленням.

Створено спеціальне технологічне обладнання для округлення вхідних та вихідних кромок пера лопаток компресора, а також технологічні засоби для реалізації розробленої технології у серійному виробництві авіадвигунів.

Основні результати роботи знайшли застосування при виготовленні лопаток компресора ГТД у ВАТ “Мотор Січ”, м. Запоріжжя, Україна.

1. Науково обгрунтовано і вирішено прикладну науково-технічну задачу технологічного забезпечення параметрів якості лопаток компресора ГТД розробкою технологічних методів і створенням засобів для раціонального формування структури технологічного процесу, геометрії профілю пера і фізико-механічних та геометричних характеристик поверхневого шару з урахуванням впливу технологічної спадковості, які підвищують їх опір втомленості.

2. Прийнятий у роботі науковий підхід до технологічного забезпечення параметрів якості виготовлення лопаток компресора ГТД здійснено на основі уявлення про технологічний процес їх виготовлення, як про складну технологічну систему, для вивчення якої переважаючим є розчленування її на окремі частини – технологічні операції від отримання заготовки до фінішної обробки, яка зміцнює, і вивчення їх як окремо, так і у взаємозв’язку. Оцінювання найбільш раціональної структури технологічного процесу здійснювалося на основі їх експлуатаційних характеристик границі витривалості і тривалої міцності.

3. Розроблено математичну модель кромки пера лопатки і математичну модель процесу її механізованого формоутворення, а також теоретичні передпосилки, на основі яких запропоновано технологічні схеми обробки, що є основою для створення технологічного обладнання.

4. Експериментально визначено раціональну структуру технологічного процесу виготовлення лопаток компресора з титанового сплаву ВТ8, яка включає етапи їх формоутворення гарячим та холодним деформуванням, які виконуються послідовно, а також бар’єрні технологічні операції, які усувають негативний вплив технологічної спадковості, що в сукупності забезпечують короткочасну і тривалу міцність і границю витривалості відповідно до технічних умов на виготовлення вказаних деталей при розсіянні тривалої міцності від – 20,6 до +26,0% від середнього значення, а границі витривалості – до 38%.

5. Експериментально визначено основні параметри процесу, раціональні режими обробки і параметри якості механізованого формоутворення кромок пера лопатки еластичним абразивним інструментом і поверхневим зміцненням, низькотемпературним окисленням.

Встановлено, що при включенні в вихідну структуру технологічного процесу механізованого формоутворення кромок і зміцнення низькотемпературним окислення забезпечує підвищення короткочасної і тривалої міцності матеріалу відповідно на 5,9 і 32,5%, а границі витривалості лопаток до 450 МПа, тобто на 12,5% при розсіянні його значень до 26%.

6. Створено комплекс технічного і технологічного забезпечення для проектування та реалізації технологічного процесу виготовлення лопаток компресора ГТД з високим рівнем параметрів якості, який включає:

- нові технологічні процеси виготовлення лопаток компресора;

- технологічні рекомендації щодо механізованого формоутворення кромок пера лопаток;

- технологічні рекомендації щодо поверхневого зміцнення пера лопаток низькотемпературним окисленням;

- спеціалізоване технологічне оснащення і обладнання для скруглення кромок і зміцнення.

Впровадження результатів роботи забезпечило економічну ефективність – 98,6 тис.грн.

Основні результати дисертації опубліковано в наступних роботах