Вы здесь

Технологічне забезпечення характеристик якості аеродинамічних поверхонь лопаток відцентрових коліс компресорів з жароміцного нікелевого сплаву ЭК79-ИД

Автор: 
Павленко Дмитро Вікторович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U001367
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основными критериями, определяющими влияние структуры технологического процесса
и режимов обработки лопаток ЦБК на их несущую способность, являются
характеристики поверхностного слоя. Среди многообразия характеристик
поверхностного слоя, ответственных за прочностные свойства деталей ГТД,
необходимо выделить те из них, которые могут существенно меняться в процессе
механической обработки, оказывать значимое влияние на эксплуатационные
характеристики лопаток ЦБК, а также качественная оценка которых может быть
выполненна с достаточной достоверностью. В дальнейшем, под словосочетанием
"характеристики поверхностного слоя" будем понимать сочетание следующих
параметров материала поверхностного слоя образцов и натурных лопаток: S –
степень поверхностного наклепа (изменение микротвердости на поверхности); –
остаточные напряжения первого рода на поверхности; – минимальное значение
остаточных макронапряжений в поверхностном слое; e –степень пластической
деформации, – микродеформация зерен поверхностного слоя (определяющая
уровень микронапряжений и плотность дефектов кристаллической решетки); D –
размер областей когерентного рассеяния (блоков кристаллической мозаики); Е –
модуль упругости; – предел упругости, определяющий прочностные свойства
поверхностного слоя, – шероховатость поверхности.
Основными направлениями при разработке методического обеспечения проведения
исследований являлись:
– методы исследования характеристик поверхностного слоя образцов и натурных
лопаток ЦБК после механической и упрочняющей обработок;
– разработка методик и экспериментального оборудования для исследования
эксплуатационных характеристик образцов;
– моделирование процессов механической и упрочняющей обработки натурного колеса
компрессора на лабораторных образцах.
2.1 Исследование характеристик поверхностного слоя
2.1.1 Методика исследования остаточных напряжений
Исследование величины и характера распространения в поверхностном слое образцов
и натурных лопаток ЦБК остаточных напряжений осуществляли механическим методом
по методике, разработанной академиком Н.Н. Давиденко [89], Исследования
осуществляли на призматических образцах (60 х 20 х 2 мм) при помощи прибора
ПИОН-2. Образцы, для сохранения истинной картины напряженного состояния,
вырезали электроэрозионным методом, металлической "струной". Для
электрополирования использовали электролит следующего состава: плавиковая
кислота – 2%; азотная кислота – 30%; остальное – вода. Величину тока подбирали
экспериментально, в зависимости от размеров образца таким образом, чтобы
обеспечить равномерный съем металла с полируемой поверхности. Значение
остаточных напряжений рассчитывали с учетом компонент напряжений, возникающих
от снятия текущего слоя () и предыдущих слоев ():
(2.1)
где – напряжения, возникающие от снятия текущего слоя, МПа;
– напряжения, возникающие от снятия предыдущих слоев, МПа.
Компоненту напряжений определяли по формуле, МПа:
, (2.2)
где: Е =2Ч105 – статический модуль упругости сплава, МПа;
h – высота образца, мм;
а – глубина всех удаленных слоев, мм;
Ltr – длина электрополируемой части образца, мм;
– значение производной функции прогиба образца на глубине а.
Компоненту напряжений определяли по формуле, МПа:
(2.3)
где: – функция прогиба образца, мм.
Значения производных и интегралов функций вычисляли численным методом на ЭВМ с
погрешностью, не превышающей 0,5%.
2.1.2 Методика исследования микротвердости и параметров наклепа поверхностного
слоя
Исследование распределения микротвердости в поверхностном слое проводили
методом косых шлифов на приборе ПМТ-3 при нагрузке Р=100 г в соответствии с
требованиями ГОСТ 9450-76. Глубину наклепа hs определяли графическим методом по
зависимости –h.
Степень поверхностного наклепа образцов после механической обработки и
деформационного упрочнения оценивали по изменению микротвердости поверхностного
слоя до и после обработки по формуле:
, (2.4)
где – микротвердость поверхности после упрочнения, МПа;
– исходная микротвердость поверхности, МПа.
Для оценки степени поверхностного наклепа партии образцов, обработанных по
одной технологии, исследовали изменение микротвердости каждого образца партии
по 8…12-ти измерениям. Полученные результаты микротвердости усредняли. Для
определения среднего значения микротвердости поверхностного слоя партии
образцов и характеристики ее рассеяния проводили статистическую обработку
экспериментальных данных. Определяли среднеквадратическое отклонение от
среднего значения и коэффициент вариации согласно общеизвестной методике [90].
2.1.3 Методика определения упругих характеристик поверхностного слоя
Исследование упругих характеристик поверхностного слоя образцов после
высокотемпературного отжига и деформационного упрочнения проводили методом
кинетического индентирования, по методике работ [91, 92] на тех же образцах,
которые использовали для испытаний на усталость. Авторы этих, и ряда других
работ обосновали, что при непрерывном вдавливании индентора в материал
поверхностного слоя детали и регистрации параметров испытания, возможно
определять его модуль упругости и характеристики пластичности.
Значение кинетической твердости в тонком поверхностном слое образцов определяли
путем непрерывного вдавливания сферического индентора (металлического шарика из
стали ШХ15) диаметром 12,7 мм и регистрации усилия вдавливания и фактической
площади контакта на экспериментальной установке, описанной в работе [91]. В
связи с тем, что в результате индентирования максимальная пластиче