Повышение стабильности процесса холодного вальцевания лопаток компрессора газотурбинных двигателей путём совершенствования методики проектирования прецизионных заготовок с сегментообразным профилем пера

• Автор: Коршунова, Виктория Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1.1 Обзор способов изготовления компрессорных лопаток газотурбинных авиационных двигателей (ГТД)

1.1.1 Краткая характеристика лопаток компрессора ГТД

1.1.2 Материалы, используемые для изготовления лопаток компрессора

1.2 Существующие технологические схемы изготовления компрессорных лопаток ГТД: область применения, достоинства и недостатки

1.2.1 Классификация технологических процессов изготовления лопаток компрессора ГТД

1.2.2 Основные типы заготовок, применяемые для изготовления лопаток компрессора

1.2.3 Основные методы получения пера лопаток компрессора ГТД

1.3 Производство компрессорных лопаток ГТД с применением холодного вальцевания профиля пера ■
1.3.1 Сущностьпроцессавал ьцевания 3
1.3.2 Анализ факторов, влияющих на точность изготовления лопаток ГТД холодным вальцеванием
1.3.2.1 Существующие схемы вальцевания
1.3.3 Требования к заготовкам для холодного вальцевания
1.3.3.1 Принципы, применяемые при выборе формы заготовки
1.3.3.2 Способы получения заготовок лопаток под холодное вальцевание профиля пера
1.4 Сущность и особенности существующей методики проектирования и изготовления прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток
1.5 Постановка целей и задач работы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРЕЦИЗИОННОЙ ЗАГОТОВКИ ПОД ХОЛОДНОЕ ВАЛЬЦЕВАНИЕ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА ГТД
2Л Разработка и определение критериев оценки пригодности сегментообразной заготовки для обеспечения стабильности процесса холодного вальцевания и качества лопаток ГТД
2.2 Анализ течения металла в очаге пластической деформации в процессе холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД
2.2.1 Определение метода теоретического исследования
2.2.2 Учет особенностей вальцевания сложного профиля
2.2.3 Учет упругого сплющивания валков в процессе холодного вальцевания
2.2.4 Упрочнение металла в процессе холодного вальцевания
2.2.5 Определение напряженного состояния в очаге деформации
2.2.5.1 Теория контактных касательных напряжений
2.2.5.2 Теория контактных нормальных напряжений
2.3 Вывод по главе
ГЛАВА 3. К РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРЕЦИЗИОННЫХ ЗАГОТОВОК ГТД ПОД ХОЛОДНОЕ ВАЛЬЦЕВАНИЕ ЛОПАТОК
3.1 Функциональное описание контрольного сечения лопатки
3.2 Аналитическое спрямление профиля пера лопатки ГТД
3.3 Система уравнений для определения параметров окружности, описывающей заготовку со стороны спинки
3.4. Система уравнений для определения параметров описывающей деталь со стороны корыта прямой
3.5 Математическое описание критериев оценки сегментообразного сечения прецизионной заготовки под холодное вальцевание пера лопатки ГТД
3.5.1 Аналитическое описание принадлежности степеней деформации по сечению допустимой области
3.5.2 Аналитическое описание коэффициента устойчивости К
3.5.3 Аналитическое описание неравномерности течения металла в процессе холодного вальцевания сегментообразной заготовки лопатки.
3.5.3.1 Аналитическое описание напряженного состояния в очаге пластической деформации для переменного сечения детали типа лопатка ГТД
3.5.3.1.1 Определение положения плоскости вальцевания
3.5.3.1.2 Распределение параметров очага пластической деформации со стороны верхнего и нижнего валков для элементарного сечения (элементарной полосы)
3.5.3.1.3 Расчет напряженного состояния
3.5.3.2 Аналитическое описание изгибающего момента в сечении
3.5.3.2.1 Определение сил действующих в очаге пластической деформации в процессе холодного вальцевания
3.5.3.2.2 Определение сил действующих на полосу
3.5.3.2.3 Определение направления действия силы
3.5.3.2.4 Определение изгибающего момента относительно вертикальной оси
3.5.3.2.5 Учет жесткого крепления хвостовика
3.5.3.2.6 Коэффициент неравномерности течения Кнт
3.6 Формирование таблицы критериев. Чтение таблицы. Анализ и управление показателями
3.7 Вывод по главе 146 ГЛАВА 4.АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ И РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1. Формирование базы данных возможных заготовок
4.1.1 Полиномиальное описание контрольного сечения лопатки ■
4.1.2 Спрямление профиля пера лопатки ГТД

При обработке крупногабаритных лопаток перед операцией ЭХО в целях выравнивания припусков перо лопаток фрезеруют на копировальнофрезерных станках. Точность формообразования при ЭХО зависит от конструктивно-технологических факторов, связанных с точностными параметрами оборудования, приспособления, инструмента и т.д., и физикохимических факторов, связанных с режимами обработки, влияющих на процесс анодного растворения и формообразования. Статистика точности обработки методом ЭХО на постоянном токе по заводам отрасли дает следующие данные: лопатки с пером высотой до 150 мм обрабатываются с точностью 0,15 мм; до 250 мм -0,3 мм; до 630 мм - 0,5 мм.
Точность копирования сложнофасонных поверхностей пера лопаток при ЭХО определяется величиной межзлектродного зазора, при котором происходит обработка поверхности: чем меньше зазор, тем выше точность.
Обработка при малых межэлектродных зазорах (0,05...0,08 мм) при использовании источников постоянного тока практически невозможна из-за нестабильности процесса. Для поддержания его стабильности необходимо применять импульсный режим обработки.
Невозможность применения существовавших ранее технологических процессов при изготовлении тонкопрофильных лопаток обусловлена целым рядом причин:
• абразивная обработка поверхности пера опасна возможностью прижогов материала лопатки, снижающих в значительной степени прочностные характеристики;
• ручная полировка, являющаяся причиной нестабильности размеров пера, приводит к большому разбросу частотных характеристик. Поэтому чрезвычайно важным становится выбор рациональных способов окончательной обработки профиля пера, что в значительной степени определяет трудоемкость изготовления и объем ручных доводочных и полировальных работ.