close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Установка для локального термопластического упрочнения турбулентных дисков..pdf

код для вставкиСкачать
________________________________________________Авиационная и ракетно-космическая техника
УДК 621.78:621.4
УСТАНОВКА ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ
ТУРБУЛЕНТНЫХ ДИСКОВ
© 2012 В. Г. Круцило, О. В. Никишов
Самарский государственный технический университет
Описывается установка термопластического упрочнениядисков турбингазоперекачивающего агрегата.
Долговечность, турбинные диски, усталостная трещина, локальное термопластическое упрочнение,
автоматизированная установка, испытания на усталость.
Детали газотурбинных двигателей положительное
воздействие
их
на
(ГТД), такие например, как, лопатки, диски, сохранение высокого уровня усталостной
дефлекторы,
работают
в
условиях долговечности в процессе эксплуатации
повышенных температурных и силовых детали.
знакопеременных нагрузок. Это предъявляет
Независимо от метода, как правило,
высокие
требования
к
качеству возникает технологическая проблема при
проектирования
и
изготовления.
В упрочнении крупногабаритных деталей,
настоящее время практически исчерпаны особенно в том случае, когда при
возможности
повышения
качественных восстановительном ремонте, исходя из
показателей
деталей
ГТД
методами технологических
и
экономических
конструкторского совершенствования их соображений,
желательно
исключить
геометрии, совершенствованием процесса процесс разборки. При этом практически
производства,
получен
максимальный невозможно создать установку, в которой
эффект от использования современных можно было бы поместить деталь или узел
материалов и покрытий.
целиком
и
при
этом
обеспечить
Для
увеличения
прочностных необходимый
равномерный
уровень
характеристик поверхностных слоев деталей параметров упрочнения по всему объему.
ГТД
существует
большое
число
Выход из этой ситуации обычно
упрочняющих технологий.
находят в использовании локального
В
число
положительно упрочнения. При локальном упрочнении
зарекомендовавших себя методов при детали происходит воздействие на её
производстве и восстановительном ремонте ограниченную часть, в которой есть участки
крупногабаритных
деталей
входит
и гарантированного
повышения
уровня
термопластическое упрочнение (ТПУ).
качества и переходные участки (между
Данный метод позволяет наводить в упрочнённой и неупрочнённой зонами). При
поверхностном слое деталей благоприятные локальном
упрочнении
следующий
с точки зрения усталостной прочности упрочняемый участок включает в себя
остаточные
напряжения
сжатия. переходную зону, т.е. происходит её
Отличительной особенностью метода ТПУ повторное упрочение. В результате процесс
является минимальная величина остаточных упрочения является более сложным для
деформаций (0,5-1%) и связанная с этим достижения требуемого уровня качества по
энергетическая
стабильность всему объёму детали.
термоупрочнённого поверхностного слоя.
Теоретическая
составляющая
Данное
напряжённо-деформированное заключается в том, что необходимо
состояние обеспечивает малую релаксацию рассмотреть проблемы и учесть влияние
наведённых сжимающих напряжений, и, технологических
факторов
повторного
следовательно, более длительное, чем при процесса упрочнения в переходной зоне на
методах, основанных на поверхностно- параметры качества поверхностного слоя, в
пластическом
деформировании
(ППД),
131
Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета
частности, на остаточные напряжения
сжатия и деформационное упрочнение.
Практическая проблема заключается в
создании
установок
с
минимумом
возникновения переходных зон упрочнения;
автоматизированных установок с чётким
контролем технологических параметров
процесса
упрочнения;
компактных,
возможно
накладных
установок,
обеспечивающих такой цикл обработки,
который гарантирует перекрытие всех зон
детали.
В
серийной
технологии
газотурбинные диски не подвергаются
упрочнению. Известно, что такого класса
детали, подвергнутые ТПУ (например
лопатки из жаропрочных материалов), дают
прирост усталостной прочности до 15…20%.
Поэтому
целесообразно
проводить
упрочняющую
обработку
ТПУ
всех
турбинных дисков. Это даст возможность
отдалить момент появления микротрещин и
№ 5 (36), 2012
увеличить
срок
службы
газоперекачивающего агрегата (ГПА).
Метод ТПУ лёг в основу создания
установок термопластического упрочнения
дисков
турбин
газоперекачивающего
агрегата ГТК-10-4.
Была спроектирована и совместно с
ООО
«Самаратрансгаз»
изготовлена
автоматизированная
установка
для
термопластического
упрочнения
пазов
турбинных дисков
с использованием
электронагрева.
Установка имеет две основные
системы: систему нагрева и систему
спрейерного охлаждения. Система нагрева
выполнена в виде печи сопротивления.
Нагрев диска в печи осуществляется
локально, по секторам из 13 зубьев, из
которых 9 находятся в оптимальной зоне
упрочнения, а 4, по два с каждой стороны - в
переходной зоне (рис.1).
Рис. 1. Схема локального нагрева диска ГТД при упрочнении
Работа установки осуществляется в
следующем порядке.
Производится настройка приборов и
устройств. Осуществляется проверка работы
установки в ручном режиме управления.
Далее производится термопластическое
упрочнение. В гидробаке 4 (рис.2) в
автоматическом режиме поддерживается
необходимый уровень воды. Гидравлический
аккумулятор
2
системы
спрейерного
охлаждения наполняется водой с помощью
вертикального многоступенчатого насоса 14,
создаётся давление 8 атм. Нагрев диска и
последующее охлаждение осуществляется
периодически. В печи 3 одновременно
находятся 9 упрочняемых зубьев диска.
Интервал нагрева завершается командой на
поворот диска, при разрешающем сигнале от
пирометра 21 (температура нагрева диска
650±20 С). По 9 зубьев одновременно
132
________________________________________________Авиационная и ракетно-космическая техника
выходят в положение для охлаждения.
Время
поворота
определяется
экспериментально и составляет примерно 5
секунд. По сигналу от бесконтактного
датчика 19 осуществляется торможение
двигателя 20 и фиксация ротора в заданном
положении с помощью специального
тормоза. От попадания воды и пара печь
защищена механической заслонкой 22.
После фиксации ротора в заданном
положении
происходит
команда
на
включение охлаждения нагретого сектора.
При этом открывается электромагнитный
затвор 11, и вода под давлением из
гидроаккумулятора 2 поступает в спрейер 1.
Происходит охлаждение. Эта процедура
занимает 3…5 секунд. На этом цикл «нагревповорот-охлаждение» завершён.
21
1
22
3
Ротор
2
50
+5
Диск
8
9
20
10
11
19
18
7
12
ЭВМ
6
5
вода
из сети
17
4
16
15
14
13
1-спрейер; 2-гидроаккумулятор; 3-печь; 4-емкость гидравлическая; 5-шкаф управления; 6-компьютер; 7редуктор; 8- датчик температуры воды; 9-манометр; 10-клапан избыточного давления; 11, 17-клапан
соленоидный; 12-датчик давления; 13-клапан обратный; 14-насосный агрегат; 15-фильтр сетчатый; 16сигнализатор уровня жидкости; 18-кожух; 19-датчик бесконтактный; 20-электродвигатель; 21-пирометр;
22-заслонка
Рис. 2. Функциональная схема установки
Поворот ротора в обратную сторону
для возврата в зону нагрева неупрочненных
зубьев и зубьев переходной зоны происходит
в соответствии со схемой позиционирования
(рис. 3). После этого цикл работы «нагревповорот-охлаждение» повторяется.
133
Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета
№ 5 (36), 2012
Рис. 3. Схема позиционирования диска ГТД
при упрочнении
Преимущества данной установки надёжность, безопасность и простота
конструкции;
дешевизна
процесса
упрочнения; полная автоматизация работы
установки и всех сервисных устройств
обеспечивается
применением
системы
микропроцессорного
управления
(ПК);
контроль над ведением процесса упрочнения
и
документирование
полученных
результатов.
Данная
установка
прошла
межведомственные испытания и успешно
внедрена в производство.
Библиографический список
1. Кравченко, Б.А. Термопластическое
упрочнение – резерв повышения прочности и
надежности деталей машин: монография
[Текст]/ Б.А. Кравченко, В.Г. Круцило, Г.Н.
Гутман. – Самара: СамГТУ, 2000. – 216 с.
2.
Повышение
долговечности
газотурбинных
дисков
[текст]/
О.В.
Никишов, В.Г. Круцило. – Вестник
Самарского
государственного
аэрокосмического
университета
имени
академика С.П.Королева.– Самара: СГАУ,
2011. – 317-323 с.
INSTALLATION FOR STRENGTHENING LOCAL THERMOPLASTIC TURBULENT
DISC
© 2012 V. G. Krutsilo, О. V. Nikishov
Samara State Technical University
This article is about local thermoplastic hardening of large parts GTE.
Durability, turbine disks, fatigue crack, local thermoplastic hardening, automated installation, a fatigue test.
Информация об авторах
Круцило Виталий Григорьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры
«Инструментальные системы и сервис автомобилей», Самарский государственный
технический
университет.
E-mail:
isap@samgtu.ru.
Область
научных
134
________________________________________________Авиационная и ракетно-космическая техника
интересов: технология машиностроения.
Никишов Олег Викторович, старший преподаватель кафедры «Инструментальных
систем и сервиса автомобилей», Самарский государственный технический университет. Email: _rusdemon_@mail.ru. Область научных интересов: технология упрочнения деталей
газотурбинных двигателей.
Krutsilo Vitaliy Grigorievich, Candidate of Technical Sciences, Docent department of
instrumental systems and service vehicles, Samara State Technical University. E-mail:
isap@samgtu.ru. Area of research: engineering technology.
Nikishov Oleg Viktorovich, a senior lecturer in «instrumentation systems and service
vehicles», Samara State Technical University. E-mail: _rusdemon_@mail.ru. Area of research: the
technology of hardening of parts of gas turbine engines.
135
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
412 Кб
Теги
термопластических, турбулентных, локального, упрочнение, pdf, дисков, установке
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа