Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Лопатки компрессоров современных ГТД, исключая лопатки последних ступеней КВД, изготавливаются из титановых сплавов. Это ограничение связано с опасностью возможного возгорания титана при разрушении лопаток.
Механические свойства титановых сплавов зависят как от качества исходного губчатого титана, так и от структуры, которая фор-
мируется в процессе термопластической деформации и термообработки материала заготовок лопаток. Различают три типа структур титановых сплавов: I — равноосная структура; П — мелкоигольчатая структура (корзинчатого плетения) и III — грубоигольчатая структура.
Сплав со структурой 1-го типа, обладающий высокими пластичностью и пределом выносливости, несколько менее чувствительный к концентрации напряжений, рекомендуют для изготовления лопаток. Сплав со структурой П-го типа, обладающий повышенным сопротивлением ползучести при удовлетворительных значениях остальных свойств, применяют для дисков. Структура Ill-го типа характерна для перегретого сплава, имеющего пониженные механические свойства: пластичность, длительную прочность, сопротивление усталости и др., но высокую чувствительность к концентраторам напряжений.
В отличие от сталей, изменить структурное состояние титановых сплавов можно только совмещением термической обработки с объемной деформацией в узком интервале температур, определяемом температурой полиморфного превращения сплава, индивидуальной для каждой плавки.
Исследования титановых сплавов показали, что стандартные гладкие образцы имеют σ_1= 0,5ств, а для лопаток σ_1= 0,25σв.
При наличии специальных упрочняющих обработок, включая ППД, удается повысить до 0,4 σв. Такое различие в сопротивлении усталости натурной детали и стандартных образцов связывают с формой детали и масштабным фактором. Проведенные исследования ( Сем. табл. 3.2.4, 3.2.5) выявили значительное влияние на сопротивление усталости технологической наследственности, определяемой рядом факторов, важнейшими из которых являются:
а) неоднородность структурного состояния, вызываемая неравномерностью степени объемной деформации по сечениям лопатки при штамповке, особенно в крупногабаритных лопатках;
б) индивидуальный учет температуры полиморфного превращения при назначении режимов штамповки и термообработки заготовок;
в) формирование оптимальных параметров поверхностного слоя при механической обработке, включая предварительные операции.
Повреждения, полученные материалом лопаток в процессе штамповки или предварительной механической обработки, как правило, не удается компенсировать последующими отделочными операциями.
Заготовки лопаток после штамповки имеют припуск на механическую обработку от 2 ... 3 до 30 ... 50 мм. После термообработки (изотермического отжига или ВТМО) с заготовки травлением снимается альфированный слой. Профильная часть лопатки обрабатывается фрезерованием или электрохимическим способом. Окончательная обработка профиля производится абразивным инструментом с припуском на обработку от 100 до 500 мкм и может выполняться ленточным шлифованием или вручную абразивными кругами. Профиль хвостовика лопатки фрезеруется или протягивается. Отделка профиля лопатки ведется фетровыми и войлочными кругами с абразивным наполнителем. После обрезки технологической прибыли лопатки травятся для выявления трещин, прижогов и макроструктуры, полируется профильная часть и заправляются кромки. После травления и контроля "цветным" методом лопатки подвергаются поверхностно упрочняющим обработкам.
Влияние на усталость остаточных напряжении. Анализируя сведения о параметрах поверхностного слоя после различных видов обработки и данные о пределах выносливости лопаток компрессоров из титановых сплавов ВТЗ-1 и ВТ8, представленные в табл. 3.2.4, можно отметить, что при одинаковой шероховатости поверхности вклад остаточных напряжений сжатия в повышение предела выносливости оказывается выше, чем вклад шероховатости: напряжения сжатия σост > 400 МПа могут, как и на стальных лопатках, компенсировать снижение шероховатости поверхности на 1…2 класса. Исследования остаточных напряжений в лопатках, подвергавшихся механической обработке, виброгалтовке и стабилизирующему отпуску, показали, что после окончательной механической обработки в поверхностном слое образуются сжимающие остаточные напряжения σост =200…300 МПа с глубиной залегания 60 ...70 мкм. После виброгалтовки сжимающие напряжения достигают 400...500 МПа при глубине залегания 100...150 мкм. Стабилизирующий отпуск практически устраняет остаточные напряжения, а последующая глянцовка способствует образованию умеренных (300 МПа) сжимающих напряжений с глубиной залегания 10...20 мкм и росту предела выносливости почти на 70 % (табл. 3.2.4).
