Управление качеством изготовления лопаток турбины ГТД литьем с направленной кристаллизацией

• Автор: Голанов, Вячеслав Петрович
• Шифр специальности: 05.02.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ГТД ЛИТЬЕМ С НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ.
1.1. Современное состояние уровня качества изготовления лопаток турбины
1.2 . Конструкция, технические условия, материалы и основные этапы технологии изготовления рабочих лопаток турбины
1.3. Прецизионное литье с направленной кристаллизацией
1.4. Роль стандартизации и статистических методов в управлении качеством лопаток турбины
Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ ГТД
2.1. Математическое моделирование процесса
направленной кристаллизации
2.2. Обеспечение высококачественных отливок лопаток ГТД в процессе их производства
2.3. Модель управления качеством изготовления лопаток
2.4. Статистические методы управления качеством изготовлении лопаток турбины
ГЛАВА 3. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЛОПАТОК ТУРБИНЫ
3.1. Расчет температурных полей и тепловых потоков при плавке
3.2. Технологический процесс механической обработки лопаток из литых заготовок
3.3 Исследование процесса окончательной обработки профиля пера лопаток турбины
3.4. Повышение качества литья лопаток за счет модернизации оборудования
Выводы
ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ
4.1. Статистический анализ изготовления лопаток турбины
4.2. Регулирование технологического процесса производства лопаток турбины с помощью контрольных карт
4.3. Управление качеством изготовления лопаток турбины на основе стандартов
4.4. Практическая апробация и внедрение результатов работы. Расчет экономического эффекта
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А - Статистические данные толщины стенок лопатки Приложение Б - Проверка нормальности для толщин стенок лопатки Приложение В - Акт внедрения

В настоящее время газотурбинные двигатели (ГТД) получили огромное распространение в авиационных силовых установках и широко внедряются в Ф другие отрасли техники: ГТД, отработавшие свой летный ресурс, находят применение для привода газоперекачивающих агрегатов, электрогенераторов, газоструйных установок, снегоочистителей.
Общеизвестно, что одной из важнейших проблем создания надежно работающих ГТД является повышение ресурса работы лопаток турбины. Перспективным направлением повышения их прочности и надежности является изготовление рабочих лопаток турбины газотурбинных двигателей литьем с на-
* правленной кристаллизацией лопаток.
Однако в производстве таких лопаток до настоящего времени имеются определенные трудности, которые приводят часто к значительным несоответствиям (50%, а то и более), основными видами которых являются: засор, шлак,

спай, королек, смещение стержня, трещины, несоответствие макроструктуры, струи, геометрия тонкой стенки, незалив и др. Основные виды дефектов, возникающих при производстве лопаток, носят качественный характер и часто трудно поддаются определению. Процесс производства очень сложен, и поэтому невозможно определить точную причину возникновения брака в реальной си-
^ туации. В подобной ситуации необходимо внедрять статистические методы, которые дают возможность проследить весь технологический процесс (ТП) производства лопаток и держать под постоянным контролем самые ответственные этапы ТП. Поэтому повышение качества изготовления рабочих лопаток ГТД является актуальной проблемой.
В современных условиях важнейшим компонентом при изготовлении ло-
# паток турбины ГТД и основным фактором конкурентоспособности выпускаемой продукции становятся системы менеджмента качества, разрабатываемые в соответствии с требованиями МС ИСО серии 9001:2000 [5, 35-39].
Сущность управления качеством в производстве заключается в обес-
* печении условий, при которых в любой момент времени на любом этапе про-

Температура То, °С
Рис.2.3 - Параметр р в зависимости от температуры То для значений температуры Тп: 1 - 1460 °С, 2- 1560 °С, 3 - 1700 °С
Таким образом, в рамках анализируемой модели кристаллизации (2.3) -(2.8), скорость движения фронта кристаллизации, которую можно представить в виде о=2 2/у(Р), определяется температурой Т0 и толщиной закристаллизованного слоя у({). Аналогичное заключение можно сделать относительно градиента температуры на фронте кристаллизации, который можно записать в виде:

.Л-т0 АО
Х.у(0
= ^1{Л,Га)еХр
у(о 4тг ег/{[И~[а)
(2.24)
Следовательно, повышение градиента температуры и увеличение скорости кристаллизации возможно путем уменьшения температуры Т0 и уменьшения расстояния от точки отливки с температурой Т0 до фронта кристаллизации за счет взаимного перемещения отливки, нагревателей и кристаллизатора (например, погружением опоки в расплав металла), что в той или иной мере реализуется в различных современных технологиях.
В рамках рассматриваемой модели размеры области ЖКО (2.16) является суммой двух слагаемых:
д.Уо = 4УС +ДУл =ЖР-Рс) + (Рл -Р)}Л
'Р-Р' , Р.,
I р

(2.25)