Исследование качества поверхностного слоя при дробеструйной обработке в ремонтном производстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Бардинова, Светлана Николаевна

• Бардинова, Светлана Николаевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Бардинова, Светлана Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКОМ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ТЕЛ

1.1 Анализ проблемы ремонта деталей ГТД

1.1.1 Основные причины изнашивания и разрушения лопаток

1.1.2. Существующая технология ремонта лопаток

1.2 Реализация ППД методами дробеструйной обработки

1.3 Анализ выполненных ранее исследований в области физики процесса обработки

1.3.1 Явления, происходящие в поверхностном слое при ППД

1.3.2 Основные подходы к оценке эффективности дробеструйной обработки

1.3.3 Наклеп и остаточные напряжения в поверхностном слое детали

1.4 Анализ выполненных ранее работ в области обеспечения точности обработки и качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей

1.5 Выводы по главе 1. Цель и решаемые задачи

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МАТЕРИАЛА ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОТОКОМ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ТЕЛ

2.1 Расчетное определения поглощенной энергии в поверхностном слое при поверхностно пластическом деформировании методом дробеструйного упрочнения

2.2 Расчетное определение степени наклепа

2.3 Установление расчетной зависимости глубины наклепа поверхностного слоя от технологических условий обработки при дробеструйном упрочнении

2.4 Расчетное определение шероховатости с учетом технологических условий обработки

2.5 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ

3.1 Используемое оборудование и образцы

3.2 Исследование шероховатости обработанной поверхности

3.3. Исследование изменения микротвердости, степени и глубины наклепа

3.4 Исследование остаточных напряжений в поверхностном слое

3.5 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Разработка алгоритма назначения режимов дробеструйной

обработки

4.2 Разработка методики назначения режимов дробеструйной

обработки

4.3 Пример расчета режимов дробеструйной обработки по разработанной

методике

4.4 Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование качества поверхностного слоя при дробеструйной обработке в ремонтном производстве»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы В настоящее время развитие технологии машиностроения в значительной мере характеризуется совершенствованием технологических методов и приемов преобразования исходного материала детали в состояние, соответствующее условиям эксплуатации изделий.

В данной работе рассматриваются вопросы, связанные с решением проблемы по определению условий обработки с целью достижения качественных показателей поверхностного слоя детали с обеспечением требуемых эксплуатационных свойств, а именно, износостойкости и усталостной прочности, и, как следствие, повышение надежности и долговечности на примере лопаток ротора и статора 1-8 ступеней и 9-11 ступеней компрессора высокого давления из материала ВТ6 и ЭИ787 соответственно, при проведении капитального ремонта двигателей ГТД из серии Д-ЗОКУ / КП.

Выбор указанной проблемы связан с тем что, несмотря на значительный период изготовления двигателей, отсутствует методика оптимального выбора метода ремонта при получении требуемой шероховатости поверхности и обеспечении износостойкости и усталостной прочности лопаток статора и ротора компрессора высокого давления с учетом их себестоимости. Это обязательно приведет к необоснованно большим экономическим потерям.

В области повышения ремонтопригодности и надежности, при эксплуатации авиационных двигателей отечественного производства и их ремонте огромный вклад внесли ученые А. А. Маталин, В. А. Богуслаев, В. К. Яценко, А. М. Сулима и др.

Ученые И. В. Кудрявцев, Л. Г. Одинцов, А. П. Бабичев, Э. В. Рыжов, В. В. Петросов, В. М. Смелянский, А. Г. Суслов, Д. Д. Папшев, А. В. Киричек внесли огромный вклад в разработку и развитие одного из старейших технологических направлений для повышения сопротивления усталости деталей -.поверхностного упрочнения, которое нашло широкое применение во всех отраслях машиностроения.

Надежность двигателей ГТД в большой степени зависит от надежности работы лопаток компрессора и турбины, т.к. они являются наиболее нагруженными деталями. Лопатки подвергаются действию динамических, циклических и статических нагрузок [55].

Сложность и трудоёмкость процесса изготовления лопаток можно объяснить трудоемким профилированием, связанным с различными и независимыми друг от друга требованиями газодинамики, технологичности конструкции, прочности [2].

Технологический процесс при ремонте должен обеспечивать надлежащее качество лопаток, надежность и заданный ресурс. Кроме того, при выборе метода и способа обработки при ремонте лопаток, необходимо учитывать и экономическую целесообразность.

При внедрении наиболее прогрессивных технологических процессов при ремонте лопаток должны решаться вопросы создания и широкого применеия механизации и автоматизации механической обработки и , конечно, контролю и технологической оснастке.

Выполненный анализ технологических процессов ремонта лопаток показал, что окончательной операцией по обработке корыта и спинки лопатки является обработка полированием. Кроме того, уменьшается требуемая усталостная прочность в связи с некоторым утонением кромок пера. Поэтому в технологический процесс дополнительно вводят операцию (виброгалтовка), которая, повышает значения характеристик поверхности, не изменяя формы и точности детали, поэтому несколько увеличивается усталостная прочность лопаток.

При обработке лопаток полированием невозможно добиться постоянства эксплуатационных свойств по всей длине обработанной поверхности, т.к. в процессе резания происходит изменение технологических условий обработки, таких как изменение величины припуска, физико-механических характеристик материала заготовки, изменение скорости резания, износ инструмента, поэтому и усталостная прочность лопаток получается различной.

Внутренние факторы формируются в процессе изготовления детали и влияют на термодинамическую стабильность материала поверхностного слоя лопатки. Они описываются комплексом параметров качества поверхностного слоя, которые включают геометрические и физико-механические параметры состояния поверхностного слоя. Возникает необходимость в улучшении технологии ремонта деталей, подвергающихся циклическому воздействию. Обеспечение заданной шероховатости поверхности лопаток компрессора авиационного двигателя только механической обработкой со снятием слоя материала редко реализуется в связи с отсутствием научно - обоснованных методик расчета и прогнозирования степени изменения термодинамической стабильности материала лопаток, условий механической обработки для обеспечения требуемой усталостной прочности и выбора параметров качества поверхностного слоя и [55, 56].

При абразивном воздействии на лопатки компрессора во время эксплуатации их износостойкость и усталостная прочность определяются свойствами материала.

Изготовление новых деталей взамен забракованных очень дорогой процесс, поэтому требуется разработка технологий восстановления деталей при ремонте, которая обеспечит минимальную стоимость. Это является основной целью данной работы. Кроме того, необходимо обеспечить усталостную прочность лопаток, гарантирующих заданную долговечность.

В настоящей работе проводится анализ возможности применения такого технологического метода повышения усталостной прочности и износостойкости деталей при ремонте деталей ГТД, как дробеструйная обработка.

Дробеструйное упрочнение является простым высокопроизводительным методом обработки, который позволяет сократить цикл ремонта, снизить себестоимость ремонта, увеличить межремонтный ресурс. Для более эффективного применения дробеструйного упрочнения при ремонте деталей ГТД, необходимо найти зависимости между параметрами обработки, характеристиками качества поверхности и эксплуатационными свойствами деталей, разработать

обоснованную методику оценки технологических возможностей дробеструйного метода обработки.

Целью работы является:

Исследование качества поверхностного слоя при дробеструйной обработке при выполнении ремонта деталей ГТД, выявление общих закономерностей формирования поверхностного слоя при дробеструйном упрочнении.

Для того, чтобы достичь поставленные в работе цели, необходимо решить следующие задачи:

- Анализ процесса формирования поверхностного слоя при дробеструйном упрочнении.

- Установление расчетных зависимостей шероховатости поверхности, глубины и степени наклепа поверхностного слоя от технологических условий обработки при дробеструйном упрочнении.

- Сопоставление результатов расчета и экспериментов.

- Разработка практических рекомендаций по обеспечению качества поверхностного слоя деталей при дробеструйном упрочнении при ремонте деталей авиационных двигателей.

Методологическая основа работы - системный подход по изучению и описанию взаимосвязи технологических факторов с параметрами состояния поверхностного слоя, т.е. определение внутренних закономерностей процесса формирования поверхностного слоя с параметрами его состояния.

Теоретические исследования основаны на главных положениях технологии машиностроения и представления о формировании эксплуатационных свойств деталей машин и качества поверхностного слоя.

Экспериментальные исследования основываются на современных методах математической статистики, методах обработки экспериментальных данных на основе математического анализа.

При выполнении работы были использованы прогрессивные методы оценки процессов механической обработки, параметров качества поверхностного слоя

деталей, а также показателей, характеризующие сопротивление усталости лопаток.

В данной работе представлены конструктивная особенность лопаток авиационных двигателей и повышение надежности лопаток при использовании методов поверхностной пластической деформации, описана существующая технология ремонта лопаток и дано представление о применении дробеструйного упрочнения при восстановительном ремонте деталей газотурбинных двигателей после эксплуатации.

Научная новизна:

1. Установление расчетных зависимостей шероховатости поверхности, глубины и степени наклепа поверхностного слоя от технологических условий обработки при дробеструйном упрочнении

2. Разработка алгоритма назначения режимов обработки при дробеструйном упрочнении, условием оптимизации которой является качество поверхностного слоя (шероховатость поверхности, и свойства поверхностного слоя). Приводится взаимосвязь технологических параметров с параметрами поверхностного слоя.

Практическая значимость работы:

1. Установленные расчетные зависимости шероховатости поверхности, глубины и степени наклепа поверхностного слоя от технологических условий обработки при дробеструйном упрочнении могут использоваться при разработке технологии ремонта деталей газотурбинных двигателей.

2. Разработанная методика назначения режимов обработки при дробеструйной обработке позволяет выбирать оптимальные условия обработки с учетом заданных показателей качества ремонтируемой детали.

Положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель зависимости шероховатости поверхности, от технологических условий обработки при дробеструйном упрочнении.

2. Математическая модель зависимости глубины и степени наклепа поверхностного слоя от технологических условий обработки при дробеструйном

упрочнении.

3. Методика и алгоритм назначения режимов обработки при дробеструйном упрочнении, условием оптимизации которой является качество поверхностного слоя (шероховатость поверхности, и свойства поверхностного слоя).

Апробация и публикация результатов диссертации.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: Основные положения настоящей работы доложены и обсуждены на XV международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы техники и технологии -Технология - 2012», Орёл, 2012, Международной научно - технической конференции «Механика ударно - волновых процессов в технологических системах», Ростов - на - Дону, 2012, IV международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении- 2012», Рыбинск, 2012.

Опубликованы материалы работы в следующих изданиях:

1. Бардинова С.Н. Формирование поверхностного слоя при дробеструйной обработке деталей ГТД / С.Н. Бардинова // Журнал Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П. А. Соловьева. - Рыбинск: РГАТУ, 2013. - С. 52 - 55. (из перечня ВАК)

2. Бардинова С.Н. Повышение эффективности ремонта лопаток ротора КВД / С.Н. Бардинова // Научно-технический журнал, Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - Орёл: Госуниверситет - УНПК, 2012. - № 2-6.- С. 10- 15. (из перечня ВАК)

3. Безъязычный В.Ф. Анализ степени наклепа при дробеструйном упрочнении/ В.Ф. Безъязычный, Н.В. Румянцева, С.Н. Бардинова// Научно-технический и производственный журнал, Справочник с приложением инженерный журнал - Москва:, 2013. - № 9., С. 61 - 64. (из перечня ВАК)

4. Бардинова С.Н. Прогнозирование и управление эксплуатационными свойствами деталей при ППД/ С.Н. Бардинова // Сборник материалов VIII

Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов, Физико-химия и технология неорганических материалов. - Москва: ИМЕТРАН, 2011.С. 137-138.

5. Бардинова С.Н. Влияние режимов дробеструйной обработки на качество поверхностного слоя/ С.Н. Бардинова // Сборник материалов IX Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов, Физико-химия и технология неорганических материалов. - Москва: ИМЕТ РАН, 2012.С. 545-546.

6. Бардинова С.Н. Технологические рекомендации по использованию дробеструйной обработки при изготовлении деталей ГТД / С.Н. Бардинова // Сборник научных трудов Международной научно - технической конференции, Механика ударно - волновых процессов в технологических системах. - Ростов -на - Дону: ДГТУ, 2012.,С. 132 - 135.

7. Бардинова С.Н. Повышение эффективности ремонта лопаток ротора КВД/ С.Н. Бардинова // Сборник трудов XV международной научно-технической конференции, Фундаментальные проблемы техники и технологии - Технология -2012. - Москва - Орёл: Госуниверситет - УНПК, 2012., С. 40 - 42.

8. Бардинова С.Н. Применение дробеструйной обработки для повышения долговечности деталей ГТД/ С.Н. Бардинова// Сборник материалов IV международной научно-технической конференции, Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении - 2012. - Рыбинск: : РГАТУ, 2012. - С. 271-276.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

ПОТОКОМ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ТЕЛ

1.1. Анализ проблемы ремонта деталей ГТД

Наиболее нагруженными деталями современных газотурбинных двигателей являются лопатки, валы и диски. Кроме того, процесс изготовления данных деталей достаточно сложен, т.к. они труднообрабатываемы. Выполненный анализ отказов двигателей ГТД в процессе эксплуатации показал, что больше всего повреждений деталей носит усталостный характер, поэтому большое значение имеет решение проблемы по практическому обеспечению их несущей способности. Надежность узлов газотурбинных двигателей напрямую зависит от надежности работы компрессорных и турбинных лопаток, т.к. являются одними из самых нагруженных деталей. В процессе работы двигателя рабочие лопатки подвергаются воздействию центробежных и знакопеременных нагрузок, работают в условиях высоких температур. Конструкция лопаток имеет концентраторы напряжений в виде радиусов перехода, галтелей, кроме того, они очень тонкостенные [1, 3].

При ремонте газотурбинных двигателей необходимо обеспечивать максимальный резерв прочности каждой детали и учитывать конструктивные особенности и условия эксплуатации. Необходимо постоянно совершенствовать технологические процессы изготовления и ремонта деталей авиационных газотурбинных двигателей, внедрять качественно новые методы и средства обработки, которые обеспечивают высокие требования к качеству и эксплуатационной надежности.

Профильная часть пера и хвостовик лопаток испытывает переменные напряжения от вибрации, подвергается растяжению, изгибу и кручению от газового потока и центробежных сил [1,2, 12].

Из-за попадания в воздушный тракт посторонних предметов при эксплуатации, на лопатках образуются механические повреждения в виде вмятин и точечных забоин. Вместе с тем, имеются случаи поломки лопаток при ударе посторонних предметов (птицы, град и др.).

1.1.1 Основные причины изнашивания и разрушения лопаток

Основными причинами разрушения компрессорных рабочих лопаток являются:

- недостаточная прочность лопаток;

- высокий уровень динамических напряжений;

- износ профиля (в значительной степени подвержено корыто лопатки и зона входной кромки на спинке),

- эрозийные повреждения лопаток;

- износ по торцу пера (приработка с деталями статора);

- недостаточно высокое качество изготовления лопаток (дефекты материала, отклонения размеров от чертежа).

Технологические и металлургические дефекты, неудовлетворительные характеристики поверхностного слоя, неоднородность механических характеристик являются возможными очагами, где может зародиться усталостная трещина. Ее образование и развитие сильно снижает несущую способность деталей, изменяет их вибрационные характеристики и может привести к разрушению детали.

Причины изнашивания и разрушения деталей многообразны. Их можно разделить на конструктивные, эксплуатационные, производственные, технологические, ремонтные. Конструктивные причины изнашивания и последующего разрушения деталей связаны с выбором материала детали. Эксплуатационные причины возникают в связи с превышением допустимых эксплуатационных нагрузок, некачественным или несвоевременным выполнением

регламентных работ, некачественным или несвоевременным выполнением контроля.

Производственные причины разрушения и изнашивания являются нарушением технологического процесса изготовления и ремонта деталей или использования некачественного материала. Технологические причины являются следствием несовершенства принятой технологии изготовления и ремонта.

Ремонтные причины разрушения и изнашивания появляются из-за недоработки технологии ремонта.

Один из признаков некачественного ремонта деталей - это пропуск при выполнении дефектации усталостных трещин (рисунки 1.1 и 1.2).

Образование и развитие усталостных трещин начинается с выходных кромок. При ремонте происходит утонение пера и кромок, в связи с отсутствием припуска на обработку, которое меняет частотные характеристики вибраций роторных и статорных лопаток компрессора и приводит к значительному разбросу собственных частот. Повышается вероятность более частого проявления резонансных режимов для лопаток и из-за этого увеличивается вероятность образования усталостных трещин.

Качество обработки поверхности деталей двигателей ГТД оказывает значительное влияние на сопротивление усталости [32]. Степень влияния остаточных напряжений, наклепа и шероховатости на сопротивление усталости лопаток можно с определенной долей вероятности рассчитать статистическими методами контроля.

Рисунок 1.1- Развитие усталостной трещины компрессорной лопатки

Рисунок 1.2 - Усталостный излом лопатки компрессора

Достаточно часто при эксплуатации двигателя ГТД возникают эрозионные повреждения компрессорных лопаток (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Эрозионные повреждения на компрессорных лопатках

Наиболее подвержены повреждению в эксплуатации лопатки компрессора первой ступени. Примерно 72% повреждений приходится на входную кромку, 17% повреждений приходится на выходную, остальные повреждения приходятся на профиль пера. Вид повреждений (удар в лоб, вмятина, отгиб и т. д.), а также распределение повреждений по профилю лопатки носят случайный характер [12]. Если забоины располагаются на поверхности пера лопатки в зоне высоких напряжений, т. е. в зоне узла колебаний, усталостная трещина начнется от места повреждения [1].

При фрезеровании и шлифовании на поверхности лопаток образуются прижоги и как следствие - растягивающие остаточные напряжения, которые создают нестабильность структуры. Отсутствие закруглений (галтелей) и низкое

качество поверхности уменьшают предел выносливости более чем на 20% и способствуют возникновению трещин [13].

Усталостный характер носят разрушения замков компрессорных лопаток, которые начинаются на участках рабочей части хвостовика, где существует максимальная концентрация напряжений, в зоне сопряжения профильной части лопатки и хвостовика (рисунок 1.4).

В связи с увеличением количества маложестких деталей и повышением требований к точности изготовления становится актуальной проблема технологических остаточных деформаций деталей. Формирование технологических начальных напряжений, остаточных напряжений и остаточных деформаций деталей необходимо рассматривать как единый взаимосвязанный процесс.

Рисунок 1.4 - Скол рабочей лопатки компрессора

Технологические методы позволяют обеспечить требуемое (для данных условий эксплуатации) состояние поверхностного слоя, а также повысить точность деталей при ремонте.

Двигатели, приходящие в пятый ремонт после эксплуатации, имеют отбраковку лопаток, которая составляет более пятидесяти процентов из-за наличия эрозионного износа и отсутствия припуска на механическую обработку при выполнении ремонта.

Поэтому проблема обеспечения нужного качества поверхностного слоя при ремонте с целью увеличения ремонтопригодности деталей становится наиболее

актуальной. Но до настоящего времени отсутствуют теоретические методики обеспечения требуемого качества поверхностного слоя материалов при ремонте деталей двигателей ГТД.

1.1.2. Существующая технология ремонта лопаток

Современная технология ремонта лопаток на авиационных предприятиях представляет собой полирование профиля пера и полок лопаток на полировальном оборудовании абразивными и войлочными кругами, с последующим доведением значения шероховатости до Яа = 1,25...0,63 мкм. Широко применяются войлочные полировальные круги для полирования, шаржированные абразивным зерном различной зернистости, кроме того применяют абразивные круги и ленты для шлифования, которые позволяют снимать значительный слой металла, однако при этом происходит снижение прочностных характеристик лопаток. Войлочные круги с накаткой абразивного материала быстро засаливаются и теряют режущую способность, что приводит к снижению производительности обработки. Вследствие высокой теплонапряженности процесса повышается вероятность появления термических дефектов, которые вызывают изменения физико-механических свойств поверхностного слоя и неблагоприятно сказываются на эксплуатационных свойствах деталей [27].

Полирование обладает рядом недостатков, например:

1. Невысокая производительность труда.

2. Привлечение высококвалифицированных работников.

3. Непостоянное качество продукции, которое зависит от квалификации рабочего.

4. Тяжелые условия труда.

В лопатках авиационных двигателей, воспринимающих высокие нагрузки, особенно важно качество поверхностного слоя, которое формируется при механической обработке, т.к. напряжения достигают наибольшей величины в

поверхностном слое. Геометрические параметры лопатки, шероховатость ее поверхностей и остаточные напряжения являются основными показателями, на основании которых будут рассчитываться технологические условия обработки при ремонте.

Анализ статистики результатов ремонта показал, что съем металла осуществляется с криволинейного профиля, поэтому уменьшается точность обрабатываемых поверхностей, и как следствие, сокращается ремонтопригодность деталей при последующих ремонтах. При комплектовании двигателей ставится задача или изготавливать новые лопатки, или разрабатывать принципиально новую технологию ремонта.

Для повышения эффективности ремонта газотурбинных двигателей большое значение имеет увеличение послеремонтного ресурса лопаток за счет упрочняющей обработки поверхности пера [40]. Так как ресурс новых лопаток устанавливается с учетом упрочняющей обработки профиля пера, то требования к способу и возможностям такой обработки лопаток определяются характером повреждений поверхности пера лопатки и технологией их ремонта.

Наличие на поверхности пера лопаток упрочненных и неупрочненных заполированных зон не позволяет производить упрочняющую обработку всей поверхности пера во избежание перенаклепа уже упрочненных участков. Для повышения послеремонтного ресурса таких лопаток необходимо упрочнение именно заполированных участков с плавным переходом по интенсивности упрочнения при выходе на упрочненные участки. Если в ремонтной технологии предусмотрена термообработка, например, при восстановлении геометрических параметров профиля вальцеванием или после наварки изношенных участков пера, то в упрочненном слое происходит релаксация напряжений и становится возможной упрочняющая обработка всей поверхности пера по одной из существующей технологий [6].

1.2. Реализация ППД методами дробеструйной обработки

Поверхностное пластическое деформирование (ППД) - одно из направлений технологии повышения сопротивления усталости деталей, которое нашло широкое применение во многих отраслях авиастроения и машиностроения.

Процесс обработки ППД можно описать следующим образом: под давлением деформирующего элемента (дробь и т. д.) металлические выступы микрогребешков в месте контакта с дробью сминаются и перемещаются впереди и сзади элемента, затем затекают в смежные впадины и выдавливают металл из впадин вверх. После этого образуется новая поверхность, и в зависимости от основных параметров режима обработки, которая имеет специфичную форму, высоту и шаг микронеровностей.

Микронеровности имеют значительную однородность по форме, и по высоте. Особенность микропрофиля, полученного при обработке ППД, - большая величина отношения шага микронеровностей к их высоте. Геометрическая зависимость между геометрическими параметрами дроби при обработке ППД, режимами обработки и высотой выступов микронеровностей, проявляется более четко, чем при механической обработке, например, резанием.

При использовании методов ППД, в частности дробеструйного метода обработки происходит изменение физико-механических свойств поверхностного слоя, меняются параметры шероховатости поверхности. Одновременно изменяется структура поверхностного слоя, происходит повышение упругих свойств поверхностного слоя, наблюдается повышение твердости и снижение пластических свойств поверхностного слоя. Глубина деформированного упрочненного слоя прямо пропорциональна степени деформации. Формирование заданных параметров поверхностного слоя осуществляется после анализа эксплуатационных факторов, действующих на её поверхность. Критериями при оценке разработанной технологии являются стоимость и качество детали [42].

Дробеструйный метод позволяет обеспечить упрочнение поверхности детали:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бардинова, Светлана Николаевна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Аронов, Б. М. Автоматизация конструирования лопаток авиационных турбомашин [Текст] / Б. М. Аронов. - М.: Машиностроение, 1978.- 168 с.

2. Аронов, Б. М. Профилирование лопаток авиационных газовых турбин [Текст] / Б. М. Аронов, М. И. Жуковский, В. А. Журавлев. - М.: Машиностроение, 1975. - 192 с.

3. Бабичев, А. П. Основы вибрационной технологии [Текст] / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев. - Ростов - на - Дону: ДГТУ, 1999. - 624 с.

4. Биргер, И. А. Остаточные напряжения [Текст] / И. А. Биргер. - М.: МашГиз, 1963.-232 с.

5. Биргер, И. А. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей [Текст] / И. А. Биргер, Б. Ф. Балашов. - М.: Машиностроение, 1981. - 229 с.

6. Богуслаев, В. А. Технологическое обеспечение и прогнозирование несущей способности деталей ГТД [Текст] / В. А. Богуслаев, В. К. Яценко, В. Ф. Притченко. - Запорожье.: «Мотор Сич», 2006. - 335 с.

7. Богуслаев, В. А. Финишные технологии обработки деталей ГТД [Текст] / В. А. Богуслаев, А.Я. Качан, В.Ф. Мозговой // Вестник двигателестроения - 2009. - № 1. - С. 71 -78.

8. Генкин, М. Д. Повышение надежности тяжело нагруженных зубчатых передач [Текст]/М.Д. Генкин, Н.М. Рыжов. - М. Машиностроение, 1981.-231 с.

9. Горицкий, В. М. Структура и усталостное разрушение металлов. [Текст] / В.М. Горицкий, В.Ф. Терентьев. - М.: Металлургия, 1980. - 208 с.

10. Джураев, А. Д. Анализ напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя при дробеструйном упрочнении деталей машин. [Текст] / А. Д. Джураев, И. Г. Шин. //Упрочняющие технологии и покрытия. - 2009. -№ 10.-С. 3-7.

11. Дрозд, М. С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации [Текст] / М. С. Дрозд, М. М. Матлин, Ю. И. Сидякин. - М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

12. Елизаветин, М. А. Повышение надежности машин [Текст] / М. А. Елизаветин. - М.: Машиностроение, 1973. - 430 с.

13. Елисеев, Ю. С. Испытания, обеспечение надежности и ремонт авиационных двигателей [Текст] / Ю. С. Елисеев, В. В. Крымов [и др.]. - М.: МАИ, 2005.-540 с.

15. Иванова, В. С. Количественная фрактография. Усталостное разрушение [Текст] / В. С. Иванова, А. А. Шанявский. - Челябинск.: Металлургия, Челябинское отделение, 1988. - 400 с.

16. Исупов, М. Г. Технологические характеристики газоабразивной струи [Текст] / М. Г. Исупов, Л. Л. Лукин. // Вестник машиностроения. -2008. -№ 6.-С.57-59.

17. Киричек, А. В. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием [Текст] / А. В. Киричек, Д. Л. Соловьев, А. Г. Лазуткин. - М.: Машиностроение, 2004. - 288 с.

18. Киричек, А. В. Технологические методы упрочнения деталей машин. [Текст] / А. В. Киричек, Д.Л. Соловьев, А.Н. Афонин, Д.Е. Тарасов.-М.: Машиностроение, 2009. - 296 с.

19. Коцаньда, С. Усталостное растрескивание металлов [Текст] / Коцаньда, С. - М.: Металлургия, 1990. - 623 с.

20. Крымов, В. В. Производство газотурбинных двигателей [Текст] / В. В. Крымов, Ю. С. Елисеев, К. И. Зудин. - М.: Машиностроение, 2002. - 376 с.

21. Кудрявцев, И. В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении [Текст] / И. В. Кудрявцев. - М.: Машгиз, 1951. - 278 с.

22. Кузнецов, Н. Д. Пневмодробеструйное упрочнение [Текст] / Н. Д. Кузнецов // Справочник. Инженерный журнал. - 2002. - № 6. - С. 14 - 19.

23. Лебедев, В. А. Технология динамических методов поверхностного пластического деформирования [Текст] / В. А. Лебедев. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2006. - 183 с.

24. Лебедев, В. А. Энергетические аспекты упрочнения деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования [Текст] / В. А. Лебедев. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2007. - 156 с.

25. Лебедев, В. А. Энергетический подход к оптимизации технологических процессов упрочнения динамическими методами поверхностного пластического деформирования [Текст] / В. А. Лебедев, К. А. Протопопов, С. С. Исоченко.// - Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки. 4.2: Материалы 9-й Международной практической конференции: СПб.:Издательство Политехнического университета. - 2007. - С. 136-143.

26. Матлин, М. М. Определение степени покрытия отпечатками дроби поверхности при дробеобработке [Текст] / М. М. Матлин [и др.] // Справочник. Инженерный журнал. - 2005. - № 2. - С. 18 - 25.

27. Маталин, А. А. Технологические методы повышения долговечности машин [Текст] / A.A. Маталин. - Киев: Техника, 1971. - 142 с.

28. Одинцов, Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием [Текст]: справочник / Л. Г. Одинцов. - М.: Машиностроение, 1987.-328 с.

29. Папшев, Д. Д. Технологические методы повышения надежности и долговечности деталей машин поверхностным упрочнением [Текст] / Д.Д. Папшев. - Куйбышев: КПтИ, 1983. - 81 с.

30. Папшева, Н. Д. Повышение стойкости режущего инструмента методами поверхностного пластического деформирования [Текст] / Н.Д. Папшева, О.М. Акушская, A.A. Горюнов. // - Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки. 4.2: Материалы 9-й Международной практической конференции: СПб.:Издательство Политехнического университета. - 2007. - С. 178-181.

31. Петросов, В. В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента [Текст] / В. В. Петросов. -М.: Машиностроение, 1977. - 167 с.

32. Попенко, А. И. Аналитический метод определения параметров процесса динамического упрочнения ППД [Текст] / А. И. Попенко [и др.] // Вестник двигателестроения. - 2005. - № 1. - С. 89 - 97.

33. Рыбаков, Г. М. Формирование сжимающих остаточных напряжений в металлических деталях при дробеструйной обработке [Текст] / Г. М. Рыбаков // Технология машиностроения. - 2007. - № 1. - С. 51 - 54.

34. Рыбаков, Г. М. Насыщение энергией металлических деталей при поверхностном пластическом деформировании дробеструйной обработкой [Текст] / Г. М. Рыбаков // Вестник машиностроения. - 2008. - № 11. — С. 81 — 83.

35. Рыковский, Б. П. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом [Текст] / Б. П Рыковский, В. А Смирнов, Г. М. Щетинин [и др.]. -М.: Машиностроение, 1985. - 152 с.

36. Саверин, М. М. Дробеструйнай наклеп [Текст] / М. М. Саверин. -М.: Машгиз, 1955.-312 с.

37. Серенсен, С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению[Текст] / С. В. Серенсен. - М.: Атомиздат, 1975. - 192с.

38. Смелянский, В. М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования [Текст] / В. М. Смелянский. -М.: Машиностроение, 1992. -59 с.

39. Смелянский, В. М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием [Текст] / В. М. Смелянский. - М., Машиностроение, 2002. -300 с.

40. Справочник по текущему и среднему ремонту авиационной техники

[Текст] / Ред. В.Г. Александров. - М.: Воениздат, 1975.-368 с.

41. Сулима, А. М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей ГТД [Текст] / А. М. Сулима, М. И. Евстигнеев. - М.: Машиностроение, 1988. -239 с.

42. Сулима, А. М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин [Текст] / А. М. Сулима, В. А. Шулов, Ю. Д. Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1988. -240 с.

43. Тамаркин, М. А. Технологические основы обработки деталей ППД в гибких гранулированных средах [Текст] / М. А. Тамаркин [и др.] // -Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки. 4.2: Материалы 9-й Международной практической конференции: СПб.:Издательство Политехнического университета. - 2007. - С. 224-233.

44. Чепа, П. А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным деформированием [Текст] / П. А. Чепа. - Минск: Наука и техника, 1981. - 128 с.

45. Чепа, П. А. Эксплуатационные свойства упрочненных деталей [Текст] / П. А. Чепа, В. А. Андрягин. - Минск: Наука и техника, 1988. - 192с.

46. Шалин, В. Н. Расчеты упрочнения изделий при их пластической деформации [Текст] / В. Н. Шалин. -М.: Машиностроение, 1971. - 192 с.

47. Богуслаев, В. А. Финишные технологии обработки деталей ГТД [Текст] / В.А. Богуслаев [и др.] // - Вестник двигателестроения. - 2009. -№1.-С. 71-78.

48. Семенов, И. Т. Обдувка поверхности деталей дробью [Текст] / И. Т. Семенов. - Оборонгиз, 1948.

49. Карасев, Н. А. Повышение сроков службы рессор и спиральных пружин наклепом дробью [Текст] / Н. А. Карасев - Вестник машиностроения.- 1951. -№1.

50. Проскуряков, Ю.Г. Упрочняюще-калибрующие методы обработки [Текст] / Ю. Г. Проскуряков. -М.: Машиностроение, 1965. -208 с.

51. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1. [Текст] / Ред. А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков. - М.: Машиностроение, 1972. - 694 с.

52. Качество поверхностного слоя и эксплуатационные свойства деталей авиационных двигателей: сборник научных трудов/ Я11И. - Ярославль, 1990,- 138 с.

53. Попенко, А. И. Аналитический метод определения параметров процесса динамического упрочнения 1111Д [Текст] / А.И. Попенко [и др.] // - Вестник двигателестроения. - 2005. - №1- С. 89 - 98.

54. Драпкин, Б. М. Свойства сплавов в экстремальном [Текст] / Б.М. Драпкин, В.К. Кононенко, Безъязычный В.Ф - М.: Машиностроение, 2004. -256 с.

55 Михайлов, А. JI. Проектирование и вибродиагностика двигателей ГТД на основе исследований объемного напряженно-деформированного состояния [Текст] / А. J1. Михайлов. - Рыбинск, 2005. - 216 с.

56 Кулаков, Ю. М. Отделочно-зачистная обработка деталей [Текст] / Ю. М. Кулаков, В. А. Хрульков. - М.: Машиностроение, 1979. - 216 с.

57 Хворостухин, JI. А. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением [Текст] / JI. А. Хворостухин, С. В. Шишкин, А. П. Ковалев, Р. А. Ишмаков. -М.: Машиностроение, 1988. - 144 с.

58 Гринченко, И. Г. Упрочнение деталей из жаростойких титановых сплавов [Текст] / И. Г. Гринченко. -М.: Машиностроение, 1971. - 120 с.

59 Балтер, М. А. Упрочнение деталей машин [Текст] / М. А. Балтер. - М.: Машиностроение, 1978. - 181 с.

60 Каледин, Б. А. Повышение долговечности деталей поверхностным деформированием [Текст] / Б. А., Каледин, П. А.. Чепа - Минск. Наука и техника, 1974.-232 с.

61 Попов, С. А. Алмазно - абразивная обработка металлов и твердых сплавов [Текст] / С. А. Попов, Н. П. Малевский, JI. М. Терещенко. - М.: Машиностроение, 1977. -263 с.

62 Селиванов, А. С. Комплекс математических дислокационно-энергетического состояния поверхностного слоя при ультразвуковом выглаживании [Текст] / Селиванов A.C., Малышев В.И. // - Вектор науки ТГУ. -2011.-№2(16).-С. 68-73.

63 Томашевский, С. Б. Создание трехмерной конечно-элементной модели процесса упрочнения деталей машин поверхностным пластическим деформированием [Текст] / Томашевский С. Б. // - Вестник Брянского государственного технического университета. - 2011. - №2(30).- С. 55 - 61.

64 Исупов, М. Г. Технологические характеристики газоабразивной струи [Текст] / Исупов М. Г., Лукин Л. Л. // - Вестник машиностроения. - 2008. - №6-С. 57-59.

65 Джураев, А. Д. О коэффициенте восстановления скорости при ударе твердой сферической частицы о плоскую металлическую преграду. [Текст] / Джураев А. Д., Шин И. Г. // - Изв. ВУЗов. Серия техн. наук. - 1995. - №1- С. 121-129.

66 Муминов, М. Р., Энергетический подход к оценке шероховатости поверхности деталей при упрочнении дробью. [Текст] / Муминов М. Р., Маматова Д. А., Шин И. Г. // - Вестник машиностроения. - 2012. - №4- С. 60 -63.

67 Шин, И. Г. Деформационное упрочнение поверхностного слоя деталей колеблющимся индентором. [Текст] / И. Г. Шин. //Упрочняющие технологии и покрытия. - 2010. - № 10. - С. 24 - 26.

68 Суслов, А. Г. Проектирование операций отделочно-упрочняющей обработки поверхностно-пластическим деформированием. [Текст] / Суслов А. Г., Гуров Р. В. //Упрочняющие технологии и покрытия. - 2010. - № 3. - С. 14 - 16.

69 Виноградова, Н. В. Исследование влияния технологических условий механической обработки на уровень накопленной энергии деформации. [Текст] / Виноградова Н. В. // - Вестник машиностроения. - 2012. - №4- С. 60 - 62.

70 Отений, Я. Н. Сравнительный анализ определения глубины упрочнения при поверхностно-пластическом деформировании по различным методикам. [Текст] / Отений Я. Н.//Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. - 3. - С. 3-4.

71 Ландау, Л. Д. Теория упругости [Текст] /Л. Д. Ландау, Е. М. Лившиц. - М.: «Наука», 1987. - 248 с.