Вальцевание лопаток компрессора ГТД из титановых сплавов с электроконтактным нагревом

• Автор: Буздаев, Федор Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор методов вальцевания лопаток
1.2. Цель и задачи исследования
1.3. Пути решения поставленных задач
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ВАЛЬЦЕВАНИЯ С ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫМ НАГРЕВОМ
2.1. Постановка задачи
2.2. Математическая формулировка задачи пластического деформирования металла при вальцевании
2.3. Разработка математической модели процесса пластического деформирования металла при
вальцевании
2.4. Анализ и обобщение результатов теоретических исследований
Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ВАЛЬЦЕВАНИЯ С ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫМ НАГРЕВОМ
3.1. Определение оптимальной технологической схемы
повышения пластичности титановых сплавов
3.1.1. Определение зависимости механических
свойств сплавов ВТЗ - 1 и ВТ - 8 от
температуры закалки
3.1.2 Определение механических свойств сплавов ВТЗ - 1 и ВТ - 8, термообработанных на максимальную пластичность при различных
температурах нагрева
3.1.3. Выводы по результатам исследований
3.2. Разработка принципиальной схемы нагрева лопаток и расчет электрических параметров установки для вальцевания
3.3. Экспериментальное исследование температурных
полей пера лопаток
3.4. Вальцевание лопаток с электроконтактным нагревом
и анализ полученных геометрических размеров пера
3.5. Анализ качества материала вальцованных лопаток
3.5.1. Металлографические исследования
3.5.2. Исследование остаточных напряжений
Выводы
ГЛАВА 4. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В
ПРОИЗВОДСТВО ЛОПАТОК ГТД
4.1. Конструктивное исполнение промышленной установки для вальцевания с электроконтактным
нагревом
4.2. Освоение серийного техпроцесса вальцевания лопаток ГТД из сплава ВТ-8 с применением электроконтактного нагрева
4.2.1. Исследование электроконтактного нагрева под вальцевание
4.2.2. Вальцевание штампованных заготовок, имеющих отклонение от допуска 0,2 - 0,6 мм
4.2.3. Металлографические исследования вальцованных лопаток
4.2.4. Усталостные испытания вальцованных лопаток
4.3. Технике - экономические показатели
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Технический прогресс в современном авиадвигателестроении заключается в изыскании и совершенствовании технологических процессов изготовления деталей ГГД в целях улучшения их качества, долговечности, надежности в работе, а также уменьшения трудоемкости их изготовления. Особенно это касается лопаток компрессоров, наиболее массовых, высоконагруженных деталей, качественное изготовление которых во многом определяет газодинамические характеристики и ресурс двигателей.
Во вновь создаваемых двигателях происходит ужесточение требований к точности выполнения профиля и шероховатости поверхности пера лопаток. В то же время появляются всё более совершенные, с точки зрения прочности, жаро- и коррозионной стойкости, материалы для компрессорных лопаток, качественная обработка которых традиционно существующими способами значительно затруднена.
Одним из прогрессивных способов формообразования профиля пера лопаток из труднодеформируемых сплавов, в частности титановых, является процесс вальцевания - горячего и холодного.
Процесс горячего вальцевания, хорошо зарекомендовавший себя при изготовлении заготовок под последующую штамповку, для получения качественных титановых лопаток тонкого сечения существенно осложнен и связан с высоким расходом дорогостоящих сплавов ввиду их низкой пластичности и теплопроводности, активного взаимодействия с газами при нагреве.
Холодное вальцевание лопаток из титановых сплавов, из-за высоких требований к точности штампованных заготовок под вальцевание, выполняется за несколько переходов и имеет большую трудоемкость изготовления и длительный производственный цикл.
Исходя из вышесказанного, важной задачей является разработка экономичного, по сравнению с существующими, технологического процесса изготовления лопаток компрессора ГТД из титановых сплавов с применением вальцевания в качестве основной формообразующей операции.
В данной работе выполнен комплекс исследовательских, конструкторских и технологических разработок по созданию и внедрению в производство процесса вальцевания титановых лопаток с применением электр оконтактного нагрева, позволяющего получать качественные детали.
В первой главе дается краткий обзор литературы, наиболее близко относящейся к теме диссертационной работы .определяются цель и ставятся задачи исследования.
Во второй главе исследуются теоретические вопросы вальцевания с электроконтактным нагревом. Получено уравнение теплового баланса элементарной поверхности детали с учетом тепловых потерь конвекцией, лучеиспусканием и контакта с валками. Разработана математическая модель
-вектор перемещений; -вектор нагрузок.
Полученная система линейных алгебраических уравнений решается фронтальным методом.
Результаты вычислений обрабатываются пост процессором “УГОЕО” и выводятся на экран дисплея.
2.4. Анализ и обобщение результатов теоретических исследований.
Для проведения расчетов за исходную область была выбрана полоса размерами 20 х 1 мм. Будем считать, что деформации в плоскости перпендикулярной области отсутствуют. ( <£г г =0) Дискретизация области проводилась 8-ми узловыми криволинейными элементами, которые позволяют разбивать криволинейные области небольшим числом элементов. На рис.2.5, показана исходная область, где Ь - число элементов в области, а ]М- число узлов.
ч 2 ’ 1 К ' /г т 22 и
2 б 10 /V ' /Ї 22 ' 16 , 3°'
• 1 ' 1 5' 3 . '12 < ’ 11 ' 21 26 , 4 і / 22 ,
'ЗАе.МенГЫ
Рис. 2.5.Исходная область.
На границе контакта пластины и валка задавалось условие прилипания, т.е., упругие деформации системы валок-стан считаются достаточно малыми и, ими пренебрегаем
/л*. {х,у*лЛ) = /&к1х,ук,-гЛ)