Разработка метода определения режимов упрочнения тонкостенных деталей ГТД на основе исследования технологических остаточных напряжений и деформаций

• Автор: Букатый, Алексей Станиславович
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Методы назначения режимов упрочнения

1.2 Методики прогнозирования деформаций

1.3 Оборудование для определения остаточных напряжений

1.4 Выводы, цель и задачи исследования

2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ УПРОЧНЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ И МАЛОЖСТКИХ ДЕТАЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАЛИ ЕМ

2.1 Общие принципы методики определения режимов упрочнения

2.2 Критериальные основы методики определения режимов упрочнения

2.3 Определение эквивалентных напряжений в общем случае остаточных напряжений

2.4 Определение начальных напряжений
2.5 Определение диаметра шариков и давления рабочего энергоносителя
2.6 Определение взаимозависимых параметров режима упрочнения
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
3. РАСЧТНЫЕ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ
3.1 Расчтные методики прогнозирования технологических
остаточных деформаций на основе аналитического метода
3.1.1 Детали типа стержень
3.1.2 Детали типа Цилиндр
3.1.3 Детали типа Кольцо
3.1.4 Детали типа Диск
3.2 Прогнозирование технологических остаточных деформаций
на основе метода конечных элементов в системе АЫЯУБ
3.2.1 Экспериментальные данные, служащие основой для построения физической модели детали
3.2.2 Создание физической модели упрочннной детали
3.2.3 Методика расчта технологических остаточных деформаций детали методом конечных элементов в системе АШУБ
3.2.3.1 Загрузка эпюры начальных напряжений
3.2.3.2 Загрузка эквивалентных начальных напряжений
3.2.4 Методика исправления геометрии деталей дополнительным упрочнением
3.3 Расчтноэкспериментальные исследования разработанных моделей и методик
3.3.1 Деформации деталей типа Стержень
3.3.2 Деформации деталей типа Кольцо
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
4 РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ
УПРОЧНЕНИЯ НА УСТАНОВКАХ ФИРМЫ КОЗЬЕЙ
4.1 Упрочнение лопаток компрессора ГТД
4.2 Исправление технологических остаточных деформаций
диска ГТД
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
5. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕРЖНЕВЫХ ОБРАЗЦАХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
5.1 Состав автоматизированной системы определения остаточных напряжений АСБ1
5.2 Методическое и программное обеспечение автоматизированной системы АСБ1
4 5.3 Исследование погрешности определения остаточных
напряжений системой АСБ1
Определение остаточных напряжений в образцах сложной
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В работах [7, 8] авторами проведены исследования влияния упрочнения микрошариками на предел выносливости резьбовых деталей и деталей с концентраторами напряжений. В качестве критерия эффективности упрочнения предложен критерий оценки влияния остаточных напряжений на предел выносливости деталей, в основе которого лежит толщина наклёпанного поверхностного слоя, ответственного за приращение предела выносливости. В работах приведены методики, подтверждённые множеством экспериментальных исследований распределения остаточных напряжений и приращения предела выносливости после упрочнения резьбовых деталей и деталей с концентраторами напряжений методами ГТПД. Предложенный критерий может использоваться для ускоренной оценки предела выносливости при назначении режимов упрочнения, что особенно важно при вынужденной корректировке режима упрочнения маложёстких деталей, например, при устранении недопустимых ТОД, когда нет возможности проводить дополнительные исследования. Исследования, представленные в указанных работах, в основном посвящены упрочнению деталей с концентраторами напряжений и уменьшению концентрации напряжений деталей, не подверженных ТОД. Аналогичный подход к выбору режимов упрочнения рассмотрен в работах [] - [], где при упрочнении лопаток ГТД основными критериями выбора режимов упрочнения является предел выносливости и качественные параметры поверхностного слоя упрочнённых лопаток, при этом влияние параметров режимов упрочнения на геометрические параметры не учитывается. Основным предметом исследований, проведённых в работах [] - [] являются сопротивление усталости, остаточные напряжения после упрочнения, а также релаксация остаточных напряжений. Рассмотрено влияние различных методов обработки на сопротивление усталости дисков, лопаток ГТД, замковых соединений, исследованы характеристики сопротивления усталости деталей ГТД при различных видах нагружения и температурных условиях. В работе [] большое внимание уделено исследованию фреттинг-коррозии, а также влиянию операций, составляющих технологический процесс изготовления лопаток ГТД, на их характеристики усталости. В работах исследовано множество качественных параметров, подбор оптимального соотношения которых следует осуществлять в зависимости от условий работы изготавливаемой детали, однако методики назначения режимов упрочнения в данных работах отсутствуют. Исследования, тесно взаимосвязанные с упрочнением методами ППД, проведены авторами работ []-[]. Исследовано формирование упрочнённого поверхностного слоя, различные способы контроля глубины наклёпа, в т. В работах []-[] процесс упрочнения методами ППД рассмотрен исследователями с точки зрения термодинамических и энергетических процессов, протекающих в поверхностном слое при обработке дробью пневмодинамическим способом. Авторы рассматривают термодинамический и кинематический критерии в качестве параметров, относительно которых следует осуществлять оптимизацию процесса упрочнения деталей. Важными составляющими, характеризующими процесс упрочнения, является покрытие поверхности отпечатками дроби, характеризуемое кривыми прогибов контрольных пластинок. Данные параметры исследуются в работах [,]. Результаты исследований основаны на статистическом подходе и позволяют назначать оптимальное соотношение расхода микрошариков при пиевмодробеструйной обработке, концентрации микрошариков при гидродробеструйной обработке, и в зависимости от них -оптимальное время упрочнения единицы упрочняемой поверхности. Однако, на практике для этой цели используют более простой и достоверный способ -кривые насыщения прогибов контрольных пластинок [1,4]. Упрочнение крупногабаритных деталей, требующее создания поверхностного слоя большой глубины, рассмотрено в работах [] - []. Наиболее распространённый способ в данной области - обкатка роликом. Исследования, проведённые в указанных работах, направлены на изучение процессов, возникающих при обкатке. Целью исследований являлось создание поверхностного слоя при максимальном обеспечении качества поверхности, т. ШД.