Формування характеристик поверхневого шару пера лопаток компресора диференційованою силовою дією кульками - Автореферат

Запорізький національний технічний університет Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Богуслаєв Вячеслав Олександрович, Відкрите акціонерне товариство “Мотор Січ,” Голова правління кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Андрієнко Анатолій Георгійович, Запорізький національний технічний університет, провідний науковий співробітник кафедри “Фізичне матеріалознавство”. Захист відбудеться “15 ”січня 2002 року о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 17.052.01 у Запорізькому національному технічному університеті за адресою: 69063, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Запорізького національного технічного університету за адресою: 69063, м.Вирішення такої задачі повинно базуватися на системному дослідженні характеристик поверхневого шару і витривалості натурних лопаток після фінішних операцій технологічного процесу із застосуванням оздоблювально-зміцнюючих методів обробки. Однією з лопаток компресора низького тиску (КНТ), яка визначає ресурс двигуна Д-З6, є лопатка III-ї ступені із титанового сплаву ВТЗ-1, що найбільш часто зазнає пошкоджень у процесі експлуатації. Виконати системні дослідження характеристик поверхневого шару і параметрів витривалості лопаток, оброблених оздоблювально-зміцнюючими методами. Методи дослідження містили у собі: рентгеноструктурний аналіз і металографічні методи - для визначення кристалографічної текстури у поверхневому шарі пера лопаток, структурно-фазових змін та вмісту b-фази після оздоблювально-зміцнюючих методів обробки; методи інженерної механіки - для дослідження залишкових напружень, параметрів витривалості і ударної міцності пера лопаток; методи математичної статистики - для обробки результатів дослідів і одержання кореляційних залежностей; методи теорії пружності - для розрахунку напружень у лопатці при зіткненні зі стороннім тілом. Вперше показано формування кристалографічної текстури в поверхневому шарі тонких крайок лопаток компресора із титанових сплавів після різних методів оздоблювально-зміцнюючої обробки, яка полягає у домінуванні базисної площини (0001) чи близьких до неї атомно-кристалічних площин () і (), що сприяє збільшенню опору лопаток втомленому і ударному руйнуванню.Перший розділ містить огляд літератури з питань зародження і розвитку втомних тріщин в лопатках компресора, проаналізовано вплив конструкційних і технологічних концентраторів напружень на опір втоми лопаток. Зокрема, відсутні дані щодо методів, які дозволяють зміцнювати лопатки із титанових сплавів без пошкоджень тонких крайок; відсутні системні дослідження формування текстури і структурно-фазових перетворень різними методами. Наведено опис технологічних особливостей оздоблювально-змічнюючих методів обробки пера лопаток і показано доробку пневмодробоструминної установки з регулюванням потоку кульок для диференційованого зміцнення крайок та спинки. При цьому, як для зразків так і лопаток із сплаву ВТЗ-1, опір пластично-деформованого шару силовому впливу пружньо-деформованої серцевини буде значно більшим в порівнянні зі сплавом ВТ8 через різну схильність до зміцнення. При зменшенні Смах із 4,4 мм до 1,7 мм (лопатки I-ї і VI-ї ступеней) рівень стискуючих напружень знижується із 550 МПА до 480 МПА, що підтверджує необхідність узгодження товщини пера лопатки з інтенсивністю зміцнення.У дисертації наведено нове вирішення наукової проблеми підвищення несучої здатності лопаток компресора із титанових сплавів, які мають тонкі крайки, що полягає у формуванні сприятливого сполучення характеристик поверхневого шару диференційованою силовою дією кульками при пневмодробоструминному зміцненні. Установлено, що сплав ВТ3-1 має більш високу схильність до зміцнення при пластичному деформуванні, що виявляється у більших значеннях (на 10...15%) напружень текучості при ступенях деформації e =15...30%, що приводить до утворення залишкових стискуючих напружень меншого рівня порівняно зі сплавом ВТ8. Установлено, що процес формування профільної частини пера супроводжується неоднаковою деформацією по перерізу, що приводить до утворення структурної і кристалографічної неоднорідності (текстури), яка виявляється у формуванні сприятливого орієнтування базисної площини (0001) чи близьких до неї площин пірамідального типу (3) і у крайках. Установлено, що ПДЗ приводить до зменшення структурної неоднорідності і додає структурі, розподілу фаз і залишкових стискуючих напружень більш однорідний характер в поверхневому шарі пера лопатки, що приводить до збільшення границі витривалості з 425 МПА до 450 МПА та у 2...4 рази зменшує дисперсію довговічності у порівнянні з виброполіруванням і УЗЗ.

Основний зміст роботи