Исследование процесса подготовки поверхностей деталей турбины авиационных двигателей под газотермическое напыление тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Ситникова, Марина Николаевна

• Ситникова, Марина Николаевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ситникова, Марина Николаевна

Содержание

стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ ТУРБИНЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И РАНЕЕ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ В ОБЛАСТИ ИЗНАШИВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ И СПОСОБОВ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

1.1 Анализ причин повреждаемости деталей турбины ГТД

1.2 Статистические данные о наличии повреждений внутренних колец

1.3 Анализ выполненных ранее исследований в области изнашивания поверхностей

1.3.1 Основные особенности изнашивания поверхностей деталей

1.4 Изучение технологического обеспечения эксплуатационных свойств деталей ГТД, работающих в условиях износа

1.5 Существующие методы восстановительного ремонта деталей

1.5.1 Ионная имплантация

1.5.2 Лазерное легирование

1.5.3 Газотермическое напыление (ГТН)

1.6 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ДЕТАЛЕЙ

2.1 Методика определения оптимальной оценки работоспособности

деталей

2.2 Определение прочности сцепления и остаточных напряжений

2.3 Влияние свойств материалов покрытий на износостойкость

2.4 Определение интенсивности изнашивания при помощи компьютерной графики

2.5 Влияние структуры материала и технологических факторов на

5

сопротивление схватыванию

2.6 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТУРБИНЫ. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ПОКРЫТИЙ, ОБОРУДОВАНИЯ И ОБРАЗЦОВ

3.1 Анализ технологий восстановительного ремонта изношенных поверхностей деталей турбины

3.2 Разработка технологических методов восстановления изношенных

64

поверхностей деталей

3.3 Выбор материала покрытия. Химический и фазовый состав

3.4 Выбор методов экспериментальных исследований

3.5 Используемое оборудование

3.6 Используемые образцы

3.7 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МЕТОДА ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОД НАПЫЛЕНИЕ НА АДГЕЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПОКРЫТИЙ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗНАШИВАНИЯ

4.1 Подготовка поверхностей образцов под напыление

4.2 Результаты исследований образцов после проведения струйно-

77

абразивной обработки

4.3 Анализ результатов выполненного плазменного напыления материалами ВКНА и ПВ-НХ16Ю6Ит

4.4 Методика измерения остаточных напряжений

4.5 Методика измерения прочности связи с основным материалом

4.6 Сравнение значений остаточных напряжений и прочности сцепления,

103

полученных теоретическим и экспериментальным методами

4.7 Влияние свойств материалов покрытий на интенсивность изнашивания

4.7.1 Методика измерения интенсивности изнашивания и коэффициента трения

4.7.2 Методика измерения шероховатости поверхности покрытий

4.7.3 Методика измерения микротвердости и твёрдости покрытий

4.7.4 Методика определения пористости и плотности покрытий

4.7.5 Сравнение теоретических и экспериментальных значений

115

интенсивности изнашивания покрытии

4.8 Обработка деталей с напылением

4.9 Выводы по главе 4

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Разработка методики выбора восстановительного ремонта деталей

1 9 (л

турбины

5.2 Разработка алгоритма выбора восстановительного ремонта

5.3 Выводы по главе 5

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты проведённых исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процесса подготовки поверхностей деталей турбины авиационных двигателей под газотермическое напыление»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Производство и ремонт авиационных газотурбинных двигателей требует постоянного совершенствования технологических процессов, обработки и внедрения качественно новых методов и средств обработки, обеспечивающих постоянно растущие требования по качеству и эксплуатационной надежности. Технологии изготовления и ремонта деталей и узлов двигателя определяют ресурс изделия, его трудоемкость и себестоимость. Создание новых технологий, способных обеспечить получение деталей и их ремонт, удовлетворяющих высоким техническим требованиям, открывает дорогу для конструктивного совершенствования газотурбинных двигателей.

При выборе способа обработки при ремонте необходимо учитывать и экономическую эффективность.

Восстановление изношенных деталей машин и возвращение им высоких эксплуатационных свойств, постепенно утерянных во время работы вследствие износа, является важнейшей проблемой ремонтной техники и технологии. Прогресс технологии дает возможность использовать различные металлы, сплавы и псевдосплавы, нанося их на поверхность деталей из тех или иных материалов для защиты от износа, коррозии, а также для восстановления размеров, получения антифрикционных изделий и т. п. [42].

Надежная работа авиационной техники в значительной степени определяется способностью материала контактирующих деталей противостоять изнашиванию. Износостойкость деталей в ряде случаев предопределяет ресурс как отдельных узлов, так и двигателя в целом. Поэтому задача всемерного увеличения ресурса двигателя при сохранении его надежности требует повышения износостойкости трущихся деталей. Однако в отдельных случаях износостойкость их оказывается недостаточной.

Интенсивное изнашивание деталей нарушает нормальную работу узлов, ухудшает герметичность рабочего пространства в гидравлических устройствах и

цилиндрах двигателей, вызывает возникновение повышенных люфтов в системах управления и шарнирах, ведет к снижению КПД двигателя.

Износ и возникающие при этом повреждения поверхностей снижают усталостную прочность деталей. Кроме того, повышенные износы нарушают нормальное взаимодействие деталей в узле, вызывают непредусмотренные расчетом динамические нагрузки и вибрации.

Вместе с этим изнашивание в результате схватывания материалов, контактирующих деталей может привести к заклиниванию подвижной детали или даже разрушению наиболее слабого звена кинематической цепи. Наконец, изнашивание деталей, возникающее на поверхностях деталей, значительно снижают их долговечность и могут служить причиной отказа.

Возникновение указанных интенсивно протекающих процессов изнашивания часто является результатом недостаточно правильного выбора материалов для конкретных условий работы, неблагоприятного сочетания материалов в паре трения.

Перекосы сопрягаемых деталей при сборке, нарушение установленных зазоров, загрязнение масляных полостей и каналов при эксплуатации, а также несвоевременная смазка, применение несоответствующих данным условиям трения смазочных материалов и т. д. ведут к разрушению трущихся поверхностей.

Повышение износостойкости деталей двигателя может быть достигнуто, прежде всего, за счет устранения возникновения в узлах трения схватывания материалов, фреттинг-коррозии, усталостного и абразивного изнашивания. А это возможно на базе изучения характера и интенсивности изнашивания конкретных деталей, закономерностей протекания процесса, выявления причин возникновения того или иного вида разрушения трущихся поверхностей.

Выявление причин повышенного изнашивания деталей, особенно связанных с отклонениями, допущенными при эксплуатации и ремонте, служит задаче повышения износостойкости узлов трения двигателя.

Эксплуатационные дефекты снижают ресурс как турбины в целом, так и отдельных ее элементов. Поскольку детали турбины (лопатки, диски, дефлектора,

внутренние и наружные кольца) изготовляются из очень дорогостоящих сплавов на основе никеля и хрома, а технология производства трудоемка, остро встает вопрос о ремонте и восстановлении работоспособности турбины, представляется весьма важной работа по исследованию механизма износа деталей и разработки перспективных методов ремонта.

Целью работы является:

Исследование причин износа при трении поверхностей деталей турбин в процессе эксплуатации и совершенствование технологии восстановительного ремонта на основе применения метода газотермического напыления с обеспечением износостойкости и раскрытия закономерностей формирования адгезионной прочности.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать выполненные ранее исследования в области изнашивания поверхностей и методов повышения износостойкости деталей турбины.

2. Установить физическую картину изнашивания поверхностей деталей турбины при эксплуатации.

3. Разработать математическую модель процесса изнашивания.

4. Изучить влияние нанесенного покрытия на эксплуатационные свойства.

5. Разработать методику испытаний деталей для качественной оценки характеристик износа поверхности и выполнить сравнительные экспериментальные испытания образцов.

6. Определить зависимость адгезионной прочности деталей с покрытием от условий подготовки поверхности основы.

7. Разработать алгоритм выбора технологии восстановительного ремонта деталей, исходя из требований параметров качества поверхностного слоя.

8. Реализовать результаты исследований на практике.

Методологической основой работы является системный подход к изучению и описанию взаимосвязей адгезионной прочности покрытий деталей турбины с качеством поверхностного слоя основного материала, обеспечения износостойкости.

Теоретические исследования базируются на основных положениях технологии машиностроения, учениях о формировании эксплуатационных свойств деталей машин, качества поверхностного слоя, общей химии.

Экспериментальные исследования базируются на современных математических методах обработки экспериментальных данных.

При выполнении работы применялись современные методы оценки характеристик процессов газотермического напыления, механической обработки, параметров качества поверхностных слоев деталей, а также показателей, характеризующих прочность сцепления и износостойкость напылённых покрытий деталей турбины.

В данной работе даётся представление о конструктивных особенностях внутренних колец сопловых аппаратов турбины авиационных двигателей, о существующей технологии их ремонта, повышении износостойкости внутренних колец методом газотермического напыления, перспективных направлениях совершенствования восстановительного ремонта после эксплуатации.

Научная новизна.

1. Автором предложены математические зависимости расчётов значений остаточных напряжений в покрытии и основном материале, а также прочности сцепления в покрытии, от свойств материалов покрытия и подготовки поверхности под напыление.

2. Выведена математическая модель интенсивности изнашивания, зависящая от свойств материала покрытия (прочность, твёрдость, пористость, шероховатость), а также от коэффициента трения и действующей нагрузки.

3. Экспериментально определены зависимости шероховатости поверхности от технологических условий обработки (механической и струйно-абразивной).

4. Определены оптимальные режимы струйно-абразивной обработки под плазменное напыление.

5. На основании проведённых экспериментов автором предложена общая формула зависимости интенсивности изнашивания от свойств материалов покрытий (твёрдость, плотность, пористость) и технологических условий обработки (шероховатость, коэффициент трения) при подготовке поверхности основного материала под плазменное напыление.

6. Разработан алгоритм (методика) выбора технологии ремонта и определений условий обработки в зависимости от вида и степени повреждений.

Теоретическая и практическая ценность работы.

1. Результатами исследований является обоснование выбора технологии ремонта деталей турбины двигателей серии ДЗО-КУ/ КП/ КУ - 154 с применением методов газотермического напыления.

2. На основе анализа исследований создана база данных для выбора режимов обработки при подготовке основы под напыление в зависимости от оптимальной шероховатости поверхности.

3. Установленные зависимости изменения шероховатости поверхности от режимов обработки при различных методах могут использоваться для оценки ремонтопригодности внутренних колец.

4. Разработанный алгоритм даёт возможность осуществлять выбор рационального способа и режима обработки, исходя из критериев износостойкости.

Положения, выносимые на защиту.

1 Математические зависимости расчётов значений остаточных напряжений в покрытии и основном материале, а также прочности сцепления в покрытии, от свойств материалов покрытия и подготовки поверхности под напыление.

2. Математическая модель зависимости интенсивности изнашивания, зависящая от свойств материала покрытия (прочность, твёрдость, пористость, шероховатость), а также от коэффициента трения и действующей нагрузки.

3. Зависимости шероховатости поверхности от технологических условий обработки (механической и струйно-абразивной).

4. Оптимальные режимы струйно-абразивной обработки под плазменное напыление.

5. Зависимость интенсивности изнашивания от свойств материалов покрытий (твёрдость, плотность, пористость) и технологических условий обработки (шероховатость, коэффициент трения) при подготовке поверхности основного материала под плазменное напыление.

6. Алгоритм (методика) выбора технологии ремонта и определений условий обработки в зависимости от вида и степени повреждений.

Апробация работы.

Основные положения настоящей работы доложены и обсуждены на всероссийской научно - технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе моделирования физических явлений», Рыбинск, 2009; на международной молодёжной научной конференции «XXXVI Гагаринские чтения», Москва, 2010; на 63 региональной научно - технической конференции с международным участием, посвящённой 1000-летию Ярославля, Ярославль, 2010.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 15 работ в различных журналах и сборниках научных трудов, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ ТУРБИНЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И РАНЕЕ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ В ОБЛАСТИ ИЗНАШИВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ И СПОСОБОВ PIX

ВОССТАНОВЛЕНИЯ

1.1 Анализ причин повреждаемости деталей турбины ГТД

Исследование деталей двигателя, пришедшего в ремонт, необходимо для совершенствования его конструкции, технологии изготовления, а также для определения причины износа деталей и факторов, влияющих на его возникновение.

Практика показывает, что причины разрушения и изнашивания деталей многообразны. Однако все они могут быть разделены на конструкторские, технологические, производственные, ремонтные и эксплуатационные, что позволяет конкретизировать разрабатываемые мероприятия по предупреждению исследуемых отказов и устранению их причин.

Газовая турбина относится к одному из самых нагруженных как в тепловом, так и механическом отношении узлов ГТД [24, 40, 56].

Условия работы турбины определяются высокими уровнями рабочих температур, частыми сменами их значений, давлением газов, что приводит к потере прочности материала входящих в него деталей. Проточная часть турбины подвержена воздействию высокоскоростного потока газа, который содержит агрессивные компоненты, вызывающие газовую коррозию.

Большинство дефектов связано с вибрациями конструкции двигателя во время запуска и работы двигателя.

Одной из причин досрочного съема с эксплуатации газотурбинного двигателя является заклинивание ротора турбины, связанное с изнашиванием деталей, входящих в узел (рисунки 1, 2).

Примером изнашивания деталей турбины вследствие схватывания является износ сопряженных участков бандажных полок и диска турбины, в связи с тем,

что на определенных режимах работы двигателя могут возникать микроперемещения. Ещё одним примером изнашивания деталей турбины вследствие трения, вызванного вибрациями двигателя, являются болтовые соединения элементов проточной части.

Рисунок 1 - Вид повреждений соплового аппарата турбины. Стрелкой указано место установки разрушенной лопатки.

Рисунок 2 - Вид повреждений рабочего колеса

Неравномерный нагрев лопаток сопловых аппаратов и рабочих колёс, у которых лопатки жестко закреплены, приводит к появлению температурных напряжений, что усугубляет опасность возникновения усталостных трещин.

Дефекты, возникающие в результате изнашивания деталей, характеризуются ускоренным износом трущихся поверхностей из-за несовершенства технологии получения материала, несоответствия зазоров в сопряжениях, ухудшения смазки и чрезмерного перепада температур.

В связи с тем, что расходы на восстановление сборочной единицы в результате износа огромны, а изготовление новых деталей взамен изношенных требует значительных материальных вложений, представляется весьма важной работа по исследованию механизма износа деталей и разработки перспективных методов ремонта.

Эксплуатационные дефекты снижают ресурс как турбины в целом, так и отдельных ее элементов. Поскольку детали турбины (лопатки, диски, дефлектора,

внутренние и наружные кольца) изготовляются из очень дорогостоящих сплавов на основе никеля и хрома, а технология производства трудоемка, остро встает вопрос о ремонте и восстановлении работоспособности турбины.

В технической литературе отсутствует информация по восстановлению изношенных поверхностей наружных и внутренних колец сопловых аппаратов. В связи с тем, что внутреннее кольцо является тонкостенной маложёсткой деталью, при эксплуатации появляется значительный износ торцевых, диаметральных поверхностей, а также выработка в зоне отверстий под цапфы лопаток и болтовых соединений, в результате чего требуется ремонт или замена на вновь изготовленное кольцо.

По этой причине в диссертационной работе в качестве исследуемой детали рассматривается внутреннее кольцо соплового аппарата авиационного двигателя.

Через лопатки соплового аппарата на внутренние кольца действуют осевая сила, которая определяется разностью давлений и крутящий момент, вызванный окружной составляющей скорости истечения газа.

Уменьшение зазора между полками лопаток и входным и выходным торцом внутреннего кольца и с течением времени его отсутствие приводит к увеличению глубины выработки и, как следствие, к уменьшению запасов прочности. Практика показывает, что имеется несколько причин изнашивания деталей: эксплуатационные, конструктивные, технологические и производственные.

Основными причинами повреждаемости внутренних колец являются:

- высокий уровень динамических напряжений;

- недостаточная конструктивная прочность внутренних колец;

- отсутствие зазоров и, как следствие, возникновение истирания контактирующих поверхностей;

- некачественное изготовление и ремонт внутренних колец.

При изготовлении и ремонте сопловых аппаратов минимальный зазор, при котором отсутствует касание внутренних поверхностей полок лопаток с торцами внутреннего кольца определяется допусками на их изготовление и теплофизическими свойствами материалов, из которых они изготовлены. В связи

с тем, что применяемые материалы для изготовления деталей соплового аппарата различны, т.е. имеют разные коэффициенты линейного расширения, то в процессе работы при отсутствии зазоров, они могут заклиниваться и нарушать работу турбины. При сборке сопловых аппаратов, заданные техническими условиями зазоры обеспечиваются постановкой годных деталей, собираемых в узел, соответствующему рисунку 3.

Лопатка

Зазор 0,03.. .0,45 Внутреннее кольцо

дгтгт

Рисунок 3 - Зазоры при сборке

При работе двигателя лопатка соплового аппарата, жестко закрепленная верхней полкой к наружному кольцу, сопротивляясь силам газового потока, подвергается кручению и вибрационным нагрузкам [15, 27, 44, 53]. Все поперечные сечения цапфы лопатки и нижней полки, поворачиваясь вокруг общей оси, начинают смещаться относительно закрепленного сечения. Величина смещения тем больше, чем больше выбираемый лопаткой зазор (рисунок 4).

В связи с тем, что величина крутящего момента во всех сечениях остается неизменной, поэтому и напряжения во всех поперечных сечениях цапфы и нижних полок лопаток одинаковы. Напряжения передаются на наружные поверхности внутреннего кольца, и пока касательные напряжения не превышают предела пропорциональности, деформации пропорциональны напряжениям. При увеличении касательных напряжений первичное усталостное разрушение

материала наступает не в зоне максимальных касательных напряжений, а на поверхности, в районе контура, максимального контакта (рисунки 5, 6).

Внутреннее кольцо

Рисунок 4 - Схема действия сил кручения лопатки на внутреннее кольцо, приводящих к износу поверхностей

При эксплуатации наблюдается выработка контактирующих поверхностей, связанная с вибрациями и воздействием газового потока на проточную часть лопаток, и, как следствие, значительный износ поверхностей внутреннего кольца, изготовленного из менее износостойкого материала, чем лопатки.

Рисунок 5 - Выработка цапфы лопатки. Рисунок 6 - Выработка отверстий под Стрелкой указано место выработки цапфы внутреннего кольца. Стрелками

указаны места выработок

Разрушение внутренних и наружных поверхностей внутреннего кольца также начинается в зоне максимальных растягивающих и касательных напряжений на поверхности.

Величина сил, действующих на поверхности внутреннего кольца, зависит от скорости вращения турбины. Действие газового потока также вызывает изгиб, скручивание, вибрацию и термические напряжения.

Во время работы двигателя из-за взаимодействия с полками лопаток поверхности внутреннего кольца подвергаются действию сил, которые приводят к истиранию торцевых и диаметральных поверхностей (рисунки 7, 8).

Вьрабопка глубиной ¿о 1,5 ш

Вьрабсжа глубиной до 1 ш

Коробление до 1 ш

Вькраишание и вьрабопка покрытия до 0,25 щ вьрабопка основного материала до 0,35 ми

Вьрабопка глубиной до 1 ш

Вькраишание и вьрабопка покрыт до 0,25 щ вьрабопка основного материала до 0,35 ш

\ Фрептшнг- коррозия до 0,1 ш

Вьрабопка в крепежньк шерстях до 0,5 ш

Коробление фланца до 1 ш

Рисунок 7 - Повреждения внутреннего кольца соплового аппарата

С связи с тем, что детали работают при температуре (600-700)°С возникают деформации и усадка колец. В слоях металла, примыкающих к наружной поверхности, возникают напряжения сжатия, к внутренней - растяжения. Создаются условия для пластических деформаций внутренних колец, возникает коробление, изменяются посадки.

Выработка

Рисунок 8 - Повреждения внутреннего кольца соплового аппарата

На лопатки турбины действуют высокие температуры газового потока, центробежные и газодинамические силы, вызывающие в лопатках растяжение, изгиб, кручение и колебание. Эти силы, через лопатки, передаются на внутреннее кольцо. При взаимодействии происходит истирание контактирующих поверхностей лопаток. Наиболее типичными видами повреждений сопловых лопаток при длительной эксплуатации в соединении внутреннее кольцо - лопатка являются износ, выработка внутренних поверхностей полок и наклеп на цапфе лопатки (рисунок 9).

Рисунок 9 - Пример повреждений лопаток сопловых аппаратов

При работе сил трения возникает поверхностная температура в зоне контакта, которая нагревает поверхностный слой до температуры, достигающей температуры плавления. Последствия нагрева выражаются и в недопустимых структурных превращениях в металле (рисунок 10).

Перегрев

Рисунок 10 - Структура внутреннего кольца в зоне выработки

Кроме того при эксплуатации имеют место вырывы материала в результате схватывания с поверхностью лопатки (рисунок 11).

Рисунок 11 - Внешний вид торца внутреннего кольца с вырывом материала

Анализ повреждаемости позволяет сделать вывод, что в рассматриваемой проблеме причинами недопустимого износа поверхностей является недостаточный учет фактически действующих нагрузок и вибрационное трение с сопряженными деталями.

1.2 Статистические данные о наличии и характере повреждений внутренних

колец

Получены данные о наличии дефектов внутренних колец в зависимости от модификации, наработки двигателя и условий его эксплуатации.

Анализ повреждений внутренних колец, показал:

1. Количество забракованных внутренних колец по повреждениям, связанным с изнашиванием в отверстиях под цапфы лопаток составляет 47 % от общего количества внутренних колец, необходимых для постановки на двигатель. Внутренние кольца, имеющие изнашивание входного и выходного торцов и забракованные из-за не обеспечения геометрических размеров, составляют 47% от общего количества внутренних колец. Данные соответствуют рисунку 12 и таблице А.1.

□ выработка в крепёжных отверстиях

■ изнашивание торцов

■ изнашивание отверстий под цапфы лопаток

□ коробление

■ выработка на диаметре

Рисунок 12 - Повреждения внутренних колец сопловых аппаратов двигателей КП, КУ, КУ-154 за 2010 год

2. На рисунке 13 и в таблице А.2 представлены статистические данные по дефектам внутренних колец на двигателе модификации КП в зависимости от наработки. Чем больше наработка двигателя, тем больше глубина износа контактных поверхностей. При увеличении циклической наработки в 4 раза, выработка увеличивается в среднем от 3 до 7,5 раз.

На рисунке 14 и в таблице А.З представлены статистические данные по дефектам внутренних колец на двигателе модификации КУ в зависимости от наработки. Аналогично, при увеличении циклической наработки в 3 раза, выработка увеличивается в среднем от 2,5 до 15 раз.

ф

=г а. о

го

I-

о ю го

а- ш

д

ш

ф ф

го го

X X ф =г о. о X X

ГО т ^ к н го со ^ ГС :£ н

3 н 3 -0

го о. го о.

о. ^ X о. ^

^ о т ь: о

л с л с

ш т

о гг

ш

X

ф с; ю о о. о

го

I-

о ю го

0) о.

н

ф

2 го

00

2000ч/1500ц

4000ч/3000ц

6000ч/4500ц

8000ч/6000ц

Рисунок 13 - Повреждения внутренних колец СА двигателя КП в зависимости от наработки

мм 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

и,о

| || | |

го

I

го

1 го о. л ш

%

о.

р

X

т

го

I

го

I

о. р

ГО £

О. X

х т ш

<и

I

го т

го

о.

*

А Ш

ГО X

о: ^

ь .0

& X

о и с

9

о. о (-

0 I

го ш

ГО О.

О. ъ:

* о

л с т

о. р

X Л т

4000ч/905ц

8000ч/1810ц

120004/2715ц

Рисунок 14 - Повреждения внутренних колец С А двигателя КУ

На рисунке 15 и в таблице А.4 представлены статистические данные по дефектам внутренних колец на двигателе модификации КУ-154 в зависимости от наработки. Аналогично, при увеличении циклической наработки в 3 раза, выработка увеличивается в среднем от 4 до 8 раз.

мм

5000ч/231 Оц ■ 10000ч/4620ц 15000ч/6930ц ■ 20000ч/9230ц ■ 24000ч/11000ц

Рисунок 15 - Повреждения внутренних колец С А двигателя КУ-154

Наибольшие повреждения внутренних колец наблюдаются на двигателях модификации КП, в связи с большой циклической наработкой, а также на двигателях модификации КУ-154 при максимальной наработке.

3. Внутренние кольца сопловых аппаратов, установленные на двигатели и эксплуатируемые в странах: Индия, Россия (Мирный, Аэрофлот), Алжир, Иран, имеют максимальные повреждения торцевых и диаметральных поверхностей, а также изнашивание в отверстиях под цапфы лопаток. Данные соответствуют рисунку 16 и таблице А.5.

Вопросы повышения срока службы узлов и механизмов давно привлекали внимание ученых, однако в своей деятельности они руководствовались в основном эмпирическими данными. Современное состояние теории трения и изнашивания не дает конструктору надежных методов расчета сопряженных пар на износ и большинства изнашивающихся деталей на долговечность.

Рисунок 16 - Отбраковка внутренних колец СА двигателей КП, КУ, КУ-154

за 2010 год

На основании вышеприведённых статистических данных можно сделать вывод, что при увеличении циклической наработки возрастает глубина износа контактирующих поверхностей, чему соответствует рисунок 17 (приведены данные глубины износа входного торца внутреннего кольца двигателя модификации КУ-154).

(Я

н 12000

о ю сз

Он

сз

* 5 6000

10000 8000

4000

и я

о «и

| 2000

= о а

0,2 0,5 0,7 0,8 1,2

Глубина изнашивания, мм

Рисунок 17 - Зависимость глубины изнашивания торцов внутренних колец

от циклической наработки

1.3 Анализ выполненных ранее исследований в области изнашивания

поверхностей

Изнашивание деталей при трении, его характер и интенсивность протекания в значительной степени зависят от внешних механических условий (давление, скорость перемещения, температура, вибрации), свойств поверхностных слоев трущихся материалов (твердость, пластичность, качество обработки и т. д.) [35]. Обстоятельные исследования влияния скорости скольжения, удельного давления и температуры на развитие фреттинга выполнены Н. Л. Голегой [14]. М. М. Хрущов и М. А. Бабичев [65] исследовали влияние твердости материала в условиях абразивного изнашивания. Поведение металлов при их трении в газовых средах наиболее подробно исследовано И. Г. Носовским [48]. В ряде работ А. Я. Алябьева показано влияние основных параметров вибрации на интенсивность изнашивания контактирующих поверхностей.

Значительный вклад в области изучения общих закономерностей явлений внешнего трения сделан советскими и иностранными учеными А. С. Ахматовым,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ситникова, Марина Николаевна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Андреев, А. В. Инженерные методы определения концентрации напряжений в деталях машин [Текст] / А. В. Андреев. - М.: Машиностроение, 1976.-69 с.

2 Аппен, А. А. Термоустойчивые неорганический покрытия [Текст] / А. А. Аппен. - Л.: Химия. 1976.- 296с.

3 Барвинок, В. А. Управление напряжённым состоянием и свойства плазменных покрытий [Текст] / В. А. Барвинок.- М.: Машиностроение. 1990. -384 с.

4 Бейлин, Л. А. Ремонт самолетов, вертолетов и авиационных двигателей [Текст] / Л. А. Бейлин, Ю. В. Назаров, И. И. Железняк. -2-е изд., перераб. и доп.. -М.: Транспорт, 1979. - 264 с.

5 Белый, А. В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев [Текст] / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мыикин. - М.: Машиностроение, 1991. - 204 с.

6 Безъязычный, В. Ф. Автоматизация технологии изготовления газотурбинных двигателей [Текст] / Безъязычный В. Ф. - М.: - Машиностроение, 2005.-555 с.

7 Биргер, И. А. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей [Текст] / И. А. Биргер, Б. Ф. Балашов, Р. А. Дульнев, и др.. - М.: Машиностроение, 1981. - 222 с

8 Васильев, А. С. Технологические основы управления качеством машин [Текст] / А. С. Васильев, А. М. Дальский, С. А. Клименко и др. - М.: Машиностроение, 2003. - 256 с.

9 Вейц, В. Л. Основы динамики и прочности машин [Текст] / В. Л. Вейц. Ленинград: Ленинградский университет, 1978. - 232 с.

10 Вивденко, Ю. Н. Технологические системы производства деталей наукоемкой техники [Текст] / Ю. Н. Вивденко. - М.: Машинослроение, 2006. - 560 с.

11 Владимиров, В. И. Физическая природа разрушения металлов [Текст] / В. И. Владимиров, М: Металлургия, - 1984. - 280 с.

12 Гаркунов, Д. Н. Триботехника: износ и безызносность [Текст] / Д. Н. Гаркунов. - 4-е изд., перераб. и доп.. - М.: МСХА, 2001. - 616 с.

13 Гаркунов, Д. Н. Триботехника [Текст] / Д. Н. Гаркунов - М: Машиностроение, 1985. - 424 с.

14 Голего, Н. Л. Фретгинг-коррозия металлов [Текст] / Н. Л. Голего, А. Я. Алябьев, В. В. Шевеля. - Киев: Техника, 1974. - 270 с.

15 Дрейер, Г. Учение о прочности и упругости [Текст] / Г. Дрейер. М.: Машиностроение, 1964. - 416 с.

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

17 Дроздов, Ю. Н. Трение и износ в экстремальных условиях [Текст]: справочник / Ю. Н. Дроздов, В. Г. Павлов, В. Н. Пучков - М.: Машиностроение. 1986.- 224 с.

18 Евстигнеев, М. И. Технология производства двигателей летательных аппаратов [Текст] / М. И. Евстигнеев, А. В. Подзей, А. М. Сулима. М.: Машиностроение, 1982. - 260 с.

19 Екобори, Т. Физика и механика разрушения твёрдых тел : Пер. с англ. [Текст] / Т. Екобори. - М.: Металлургия, 1971. - 264 с.

20 Журавлёв, Г. И. Химия и технология термостойких неорганических покрытий [Текст] / Г. И. Журавлёв. Л.: Химия, 1975. - 200 с.

21 Зверев, А. И. Детонационное напыление покрытий [Текст] / А. И. Зверев, С. Ю. Шаривкер, И. А. Астахов. Л.: Судостроение, 1979. 232 с.

22 Ильин, А. А. Исследование состояния поверхностных слоев никелевых сплавов после нанесения конденсационно-диффузионных покрытий [Текст] / А. А. Ильин [и др.].- Авиационная промышленность. 2003. - № 2. - С. 39-43.

23 Катц, Н. В. Металлизация распылением [Текст] / Н. В. Катц, Е. В. Антошин, Д. Г. Вадивасов [и др.]. - М.: Машиностроение. 1966,- 200 с.

24 Кеба, И. В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей [Текст] / И. В. Кеба. - М.: Транспорт, - 1980. - 248 с.

25 Когаев, В. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник [Текст] / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков. - М: Машиностроение, 1985. - 224 с.

26 Когаев, В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени [Текст] / В. П. Когаев. - М: Машиностроение, 1977. - 232 с.

27 Козырев, В. Т. Прочность и работоспособность звеньев, лимитирующих гарантийный ресурс газотурбомашин [Текст] / В. Т. Козырев, Л. В. Козырева, В. А. Богуслаев, Н. В. Козырев. Киев: Наукова Думка, 1994. - 223 с.

28 Колесников, Ю. В. Механика контактного разрушения [Текст] / Ю. В. Колесников, Е. М. Морозов. - М.: Наука, 1989. - 224 с.

29 Коллинз, Дж. Повреждение материалов в конструкциях , Анализ, предсказание, предотвращение : Пер. с англ. [Текст] / Дж. Коллинз. - М.: Мир, 1984. -624 с.

30 Костиков, В. И. Плазменные покрытия [Текст] / В. И. Костиков, Ю. А. Шестерин. М.: Металлургия, 1978. - 160 с.

31 Крагельский, И. В. Основы расчётов на трение и износ [Текст] / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов.- М.: Машиностроение. 1977,- 526 с.

32 Крагельский, И. В. Трение, изнашивание и смазка : Справочник в 2 книгах [Текст] / И. В. Крагельский, В. В. Алисин. Кн. 1 - М.: Машиностроение. -1978. - 400 с.

33 Крагельский, И. В. Узлы трения машин [Текст]: справочник / И. В. Крагельский, Н. М. Михин.- М.: Машиностроение. 1984.- 280 с.

34 Кракович, Г. А. Напыление порошковых полимерных и олигомерных материалов [Текст] / Г. А. Кракович, К. Г. Безкоровайный. - Л.: Химия, - 1980. -112 с.

35 Крылов, К. А. Повышение износостойкости деталей самолетов [Текст] / К. А. Крылов. - М.: Транспорт, 1974. -144 с.

36 Кулик, А. Я. Газотермическое напыление композиционных порошков [Текст] / А. Я. Кулик, Ю. С. Борисов, А. С. Мнухин, М. Д. Никитин. Л.: Машиностроение, 1985. - 199 с.

37 Куприянов, И. Л. Газотермические покрытия с повышенной прочностью сцепления [Текст] / И. Л. Куприянов, М. А. Геллер. - Мн.: Наука и техника. 1990.176 с.

38 Леонов, Б. Н. Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей [Текст] / Б. Н, Леонов, А. С. Новиков. Рыбинск, 2000. - 408 с.

39 Леонтьев, Л. Б. Принципы проектирования технологии восстановления и упрочнения деталей [Текст] / Л. Б. Леонтьев // Металлообработка. - 2004. - № 2. - С. 20-22.

40 Лозовский, В. Н. Диагностика авиационных двигателей [Текст] / В. Н. Лозовский, Г. В. Бондал, А. О. Каксис, А. Е. Колтунов. - М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.

41 Любарский, И. М. Металлофизика трения [Текст] / И. М. Любарский, Л. С. Палатник. - М.: Металлургия, 1976. - 176 с.

42 Любимов Р. В. Прогнозирование и технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей ГТД, работающих в условиях фреттинг-коррозии / автореферат кандидата техн. наук / Р. В. Любимов. - Рыбинск, 2001. -16 с.

43 Маттссон, Э. Электрохимическая коррозия : Пер. со швед. [Текст] / Э. Маттссон; Ред. Я. М. Колотыркин. - М.: Металлургия, 1991. - 158 с.

44 Михайлов, А. Л. Статическая прочность дисков ротора ГТД на основе математического моделирования их объемно-напряженного состояния [Текст] / А. Л. Михайлов, А. А. Бирфельд, А. В. Волгин. Рыбинск, 2007. - 67 с.

45 Михин, Н. М. Трение в условиях пластического контакта [Текст] / Н. М. Михин.- М.: Наука. 1968.- 104 с.

46 Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и эпекронными пучками : Пер. с англ. [Текст] / Ред. Дж. М. Поут, Г. Фоти, Д. К. Джекобсон. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

47 Никитин, М. Д. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизеля [Текст] / М. Д. Никитин, А. Я. Кулик, Н. И. Захаров. - Л.: Машиностроение. 1977.- 168 с.

48 Носовский, И. Г. Влияние газовой среды на износ металлов [Текст] / И. Г. Носовский. Киев: Техника, 1968. - 179 с.

49 Обработка поверхности и надежность материалов : Пер. с англ. [Текст] / Ред. Дж. Бурке, Ф. Вайс - М.: Мир, 1985.- 190 с.

50 Парриш, П. Обработка поверхности и надежность материалов: Пер. с англ. [Текст] / Под ред. Дж. Бурке, Ф. Вайса - М.: Мир, 1984. - 192 с.

51 Петров, Л. Н. Коррозия под напряжением [Текст] / Л. Н. Петров. - Киев: Вища школа, 1986.-142 с

52 Пинегин, С. В. Контактная прочность в машинах [Текст] / С. В. Пинегин. М.: Машиностроение, 1965. - 192 с.

53 Пинегин, С. В. Контактная прочность и сопротивление качению [Текст] / С. В. Пинегин. М.: Машиностроение, 1969. - 244 с.

54 Пинегин, С. В. Трение качения в машинах и приборах [Текст] / С. В. Пинегин. М.: Машиностроение, 1976. - 264 с.

55 Радюк, А. Г. Исследование свойств диффузионного слоя, полученного при термической обработке газотермических покрытий на медной основе [Текст] / А. Г. Радюк [и др.].- Металловедение; Технологии термической и химико-термической обработки. 2009. - № 7. - С. 13-15.

56 Сироткин, Н. Н. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей [Текст] / Н. Н. Сироткин, Ю. М. Коровкин. М.: Машиностроение, 1979. -272 с.

57 Сонин, В. И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении [Текст] / В. И. Сонин. М.: Машиностроение, 1973. - 152 с.

58 Справочник по текущему и среднему ремонту авиационной техники [Текст] / Ред. В.Г. Александров. - М.: Воениздат, 1975.-368 с.:

59 Старосельский, А. А. Долговечность трущихся деталей машин [Текст] / А. А. Старосельский, Д. Н. Гаркунов. - М.: Машиностроение, 1967. - 395 с.

60 Суслов, А. Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений [Текст] / А. Г. Суслов, В. П. Фёдоров, О, А. Горленко. -М.: Машиностроение, 2006.448 с.

61 Улиг, Г. Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику : Пер. с англ. [Текст] / Г. Г. Улиг, Р. У. Реви; Ред. А. М. Сухэтин. - Л.: Химия, 1989.-455 с.

62 Уотерхауз, Р. Б.Фретгинг-коррозия : Пер. с англ. [Текст] / Р. Б. Уотерхауз; Ред. Г. Н. Филимонов. - Л.: Машиностроение, 1976.-271 с.

63 Федоров, В. П. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений [Текст] / В. П. Федоров, О. А. Горленко, А. О. Горленко, А. Н. Прокофьев; Ред. А. Г. Суслов, Ред. В.Ф. Безъязычный. - М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.

64 Хворостухин, Л. А. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением [Текст] / Л. А. Хворостухин, С. В. Шишкин, А. П. Ковалев. - М.: Машиностроение, 1988. - 142 с.

65 Хрущов, М. М. Исследования изнашивания металлов [Текст] / М. М. Хрущов, М. А. Бабичев. М.: АН СССР, 1960. - 350 с.

66 Цеснек, Л. С. Механика и микрофизика истирания поверхностей [Текст] / Л. С. Цеснек. М.: Машиностроение. 1979. - 264 с.

67 Шоршоров, М. X. Физико-химические основы детонационно-газового напыления покрытий [Текст] / М. X. Шоршоров, Ю. А. Харламов. М.: Наука, 1978.-227 с.

68 Энгель, Л. Растровая электронная микроскопия. Разрушение: Справочник : Пер. с нем. [Текст] / Л. Энгель, Г. Клингеле; Ред. М. Л. Бернштейн. - М.: Металлургия, 1986.-232 с.

69 Юркевич, С. Н. Исследование возможности применения газодинамического напыления для восстановления деталей авиатехники [Текст] / С. Н. Юркевич [и др.].- Новые материалы и технологии производства. 2005. - № 5.-С. 24-29.

70 ГОСТ 13084-88. Порошки высоколегированных сталей и сплавов. Технические условия [Текст] - Введ. 1988 - 01 - 01. -М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1988. - 20 с.

71 ГОСТ 23.216-84. Метод испытаний материалов на трение и изнашивание при смазывании маслохладоновыми смесями [Текст] - Введ. 1986 - 01 - 01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1988. - 11 с.

72 ГОСТ 27674-88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения [Текст] - Введ. 1989 - 01 - 01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1988. - 21 с.

73 ГОСТ 28377-89. Порошки для газотермического напыления и наплавки. Типы [Текст] - Введ. 1990 - 01 - 01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1990. - 11 с.

74 ГОСТ 28844-90. Покрытия газотермические упрочняющие и восстанавливающие. Общие требования [Текст] - Введ. 1992 - 01 -01. - М.: Межгосударственный стандарт: Изд-во стандартов, 1995. - 11 с.

75 ГОСТ 30858-2003. Обеспечение износостойкости изделий. Триботехнические требования и показатели. Принципы обеспечения. Общие положения [Текст] - Введ. 2006 - 01 - 01. - М.: Госстандарт России: Стандартинформ, 2005. - 8 с.

76 ГОСТ Р 50740-95. Триботехнические требования и показатели. Принципы обеспечения. Общие положения [Текст] - Введ. 1996 - 01 -01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1995. - 12 с.

77 ГОСТ 6613. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические требования [Текст] - Введ. 1985 - 01 -01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1985. - 8 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

Результаты, проведённых исследований

Таблица АЛ - Повреждения внутренних колец сопловых аппаратов двигателей КП, КУ, КУ-154 за 2010 год (более ТУ)

Выработка на входном торце, шт. 12

Выработка на выходном торце, шт. 5

Выкрашивание покрытия на входном торце, шт. 54

Выкрашивание покрытия на выходном торце, шт. 20

Выработка в крепёжных отверстиях, шт. 6

Изнашивание отверстий под цапфы лопаток, шт. 94

Коробление, шт. 1

Выработка на диаметре, шт. 3

Итого 195

Таблица А.2 - Повреждения внутренних колец сопловых аппаратов двигателей КП

Наработка деталей, час/цикл 2000/1500 4000/3000 6000/4500 8000/6000

Выработка на входном торце, мм 0,2 0,3 0,5 0,6

Выработка на выходном торце, мм 0,2 0,25 0,35 0,5

Выкрашивание покрытия на входном торце, мм 0,15 0,2 0,5 0,6

Выкрашивание покрытия на выходном торце, мм 0,1 0,2 0,4 0,5

Выработка в крепёжных отверстиях, мм ОД 0,2 0,5 0,6

Фреттинг-коррозия, мм 0,01 0,03 0,5 0,8

Коробление, мм 0,1 0,4 0,8 1,5

Выработка на диаметре, мм ОД 0,5 1 1,5

Таблица А.З - Повреждения внутренних колец сопловых аппаратов двигателей КУ

Наработка деталей, час/цикл 4000/905 8000/1810 12000/2715

Выработка на входном торце, мм 0,15 0,3 0,35

Выработка на выходном торце, мм 0,1 0,15 0,35

Выкрашивание покрытия на входном торце, мм 0,2 0,3 0,35

Выкрашивание покрытия на выходном торце, мм 0,1 0,15 0,25

Выработка в крепёжных отверстиях, мм 0,1 0,2 0,5

Фреттинг-коррозия, мм 0,01 0,02 0,45

Коробление, мм 0,2 0,3 0,8

Выработка на диаметре, мм 0,1 0,2 0,5

Таблица А.4 - Повреждения внутренних колец сопловых аппаратов двигателей КУ -154

Наработка деталей, час/цикл 5000/2310 10000/4620 15000/6930 20000/9230 24000/11000

Выработка на входном торце, мм 0,2 0,5 0,7 0,8 1,2

Выработка на выходном торце, мм 0,15 0,2 0,25 0,3 0,5

Выкрашивание покрытия на входном торце, мм 0,15 0,2 0,35 0,4 0,5

Выкрашивание покрытия на выходном торце, мм 0,1 0,2 0,25 0,3 0,4

Выработка в крепёжных отверстиях, мм ОД од 0,15 0,2 0,4

Фреттинг-коррозия, мм 0,01 0,02 0,45 0,5 0,8

Коробление, мм 0,2 0,3 0,8 1,2 1,5

Выработка на диаметре, мм 0,2 0,5 1 1,2 1,3

Таблица А.5 - Повреждения внутренних колец сопловых аппаратов двигателей КП, КУ, КУ-154 за 2010 год (более ТУ)

Место эксплуатации Отбраковка колец, шт. КП КУ КУ-155

Мирный 105 95 5 5

Технолизинг 25 0 10 15

Дон 15 0 0 15

Белавия 15 5 0 10

Урал 15 0 0 15

Аэрофлот 100 0 25 75

Индия 145 145 0 0

Ютэйр 55 0 0 55

Красноярск 10 0 0 10

Узбекистан 20 0 0 20

ТКС 30 30 0 0

Газпром 15 0 0 15

Сибирь 45 0 0 45

МЧС 55 50 0 5

Пулково 35 10 0 25

ОАЭ 20 20 0 0

Таджикистан 20 5 0 15

Иран 70 0 0 70

Якутия 5 0 0 5

КНР 20 20 0 0

Алжир 95 95 0 0

Азербайджан 35 35 0 0

Словакия 5 0 0 5

Польша 20 0 0 20

Таблица А.6 - Интенсивность изнашивания, определённая при помощи компьютерной графики

Длина износа, а, мм Ширина износа, в, мм Глубина износа, Ah, мм Объём, о Vo, мм Объём, Ve, мм3 Количество циклов, N Vo-Ve, мм3 интенсивность изнашивания, //,, мм/цикл

3,00 1,50 0,30 1,35 0,00 1000,0 1,35 0,0013

5,00 1,60 0,50 4,00 0,00 1500,0 4,00 0,0027

10,00 1,70 1,10 18,70 0,01 2000,0 18,69 0,0093

12,00 1,80 1,22 26,35 0,01 2500,0 26,34 0,0105

16,00 2,00 1,70 54,40 0,02 3000,0 54,38 0,0181

18,00 2,60 1,80 84,24 0,02 3600,0 84,22 0,0234

19,00 3,30 1,94 121,64 0,03 4500,0 121,61 0,0270

20,00 3,50 2,00 140,00 0,03 5000,0 139,97 0,0280

Таблица А.7 - Зависимость шероховатости Яа от расстояния детали до сопла Ь , давлении Р и времени обработки / при угле атаки а = 90° после точения

Давление, Р, МПа Расстояние до сопла, L, мм Время, t, мин. Шероховатость Ra, мкм Давление, Р, МПа Расстояние до сопла, L, мм Время, t, мин. Шероховатость Ra, мкм

0,3 100 1 9,045 0,5 150 1 12,012

0,3 100 1,5 9,602 0,5 150 1,5 12,369

0,3 100 2 9,868 0,5 150 2 12,947

0,3 100 2,5 10,209 0,5 150 2,5 13,242

0,3 100 3 10,566 0,5 150 3 13,568

0,4 100 1 11,289 0,6 150 1 12,479

0,4 100 1,5 12,301 0,6 150 1,5 13,102

0,4 100 2 12,741 0,6 150 2 13,242

0,4 100 2,5 13,008 0,6 150 2,5 13,804

Продолжение таблицы А.7

0,4 100 3 14,255 0,6 150 3 13,923

0,5 100 1 13,302 0,3 200 1 5,891

0,5 100 1,5 14,082 0,3 200 1,5 6,15

0,5 100 2 14,358 0,3 200 2 6,331

0,5 100 2,5 15,001 0,3 200 2,5 6,741

0,5 100 3 15,767 0,3 200 3 6,727

0,6 100 1 13,965 0,4 200 1 7,169

0,6 100 1,5 14,859 0,4 200 1,5 8,006

0,6 100 2 15,321 0,4 200 2 8,127

0,6 100 2,5 16,001 0,4 200 2,5 8,339

0,6 100 3 16,654 0,4 200 3 8,756

0,3 150 1 8,158 0,5 200 1 8,548

0,3 150 1,5 8,599 0,5 200 1,5 8,856

0,3 150 2 8,962 0,5 200 2 9,002

0,3 150 2,5 9,169 0,5 200 2,5 9,499

0,3 150 3 9,365 0,5 200 3 9,987

0,4 150 1 9,825 0,6 200 1 8,994

0,4 150 1,5 10,256 0,6 200 1,5 9,165

0,4 150 2 10,659 0,6 200 2 9,835

0,4 150 2,5 11,006 0,6 200 2,5 10,005

0,4 150 3 11,981 0,6 200 3 10,745

Таблица А. 8 - Зависимость шероховатости Яа от давления Р при времени обработки 1= 1 мин при угле атаки а = 90° после шлифования

Давление, Р, МПа Расстояние до сопла, L, мм Шероховатость Ra, мкм

0,3 100 2,785

0,35 100 2,845

0,4 100 2,98

0,5 100 3,366

0,6 100 3,485

0,3 125 2,604

0,35 125 2,702

0,4 125 2,722

0,5 125 2,964

0,6 125 3,351

0,3 150 2,502

0,35 150 2,582

0,4 150 2,688

0,5 150 2,791

0,6 150 3,244

0,3 175 2,431

0,35 175 2,554

0,4 175 2,612

0,5 175 2,732

0,6 175 3,161

0,3 200 2,288

0,35 200 2,423

0,4 200 2,646

0,5 200 2,754

0,6 200 2,941

Таблица А.9 - Зависимость шероховатости Ra от времени обработки t при расстоянии детали до сопла L - 100 мм при угле атаки а = 90° после шлифования

Давление, Р, МПа Время, ?,мин Шероховатость Ra, мкм

0,3 1 2,245

0,3 1,5 2,357

0,3 2 2,405

0,3 2,5 2,758

0,3 3 2,968

0,35 1 2,445

0,35 1,5 2,815

0,35 2 2,981

0,35 2,5 3,108

0,35 3 3,234

0,4 1 2,68

0,4 1,5 3,021

0,4 2 3,141

0,4 2,5 3,397

0,4 3 3,578

0,5 1 3,066

0,5 1,5 3,221

0,5 2 3,245

0,5 2,5 3,78

0,5 3 4,112

0,6 1 3,365

0,6 1,5 3,456

0,6 2 3,697

0,6 2,5 4,021

0,6 3 4,454

Таблица АЛО - Зависимость шероховатости Яа от расстояния детали до сопла Ь при давлении Р = 0,35 МПа при угле атаки а = 90° после шлифования

Время, ¿,мин Расстояние до сопла, L, мм Шероховатость Ra, мкм

1 100 2,714

1 125 2,682

1 150 2,623

1 175 2,491

1 200 2,345

1,5 100 2,944

1,5 125 2,774

1,5 150 2,741

1,5 175 2,662

1,5 200 2,515

2 100 3,251

2 125 3,041

2 150 3,001

2 175 2,957

2 200 2,781

2,5 100 3,422

2,5 125 3,331

2,5 150 3,244

2,5 175 3,194

2,5 200 2,898

3 100 3,794

3 125 3,565

3 150 3,556

3 175 3,423

3 200 3,234

Таблица А. 11 штифтовому методу

Определение прочности сцепления покрытия по

ВКНА

токарная обработка шлифование

Р, кгс &сц ср @сц ср Р, кгс Осц ср (Усц ср 7-1 2 Г, мм

650 23,0 444 15,7 28,3

527 18,6 464 16,4 28,3

610 21,6 458 16,2 28,3

656 23,2 484 17,1 28,3

973 34,4 24,1 422 14,9 16,3 28,3

694 24,5 507 17,9 28,3

614 21,7 430 15,2 28,3

688 24,3 507 17,9 28,3

758 26,8 473 16,7 28,3

637 22,5 425 15,0 28,3

495 17,5 470 16,6 28,3

625 22,1 489 17,3 28,3

549 19,4 430 15,2 28,3

657 23,2 515 18,2 28,3

441 15,6 22,0 400 14,1 15,8 28,3

484 17,1 405 14,3 28,3

971 34,3 399 14,1 28,3

535 18,9 517 18,3 28,3

461 16,3 457 16,1 28,3

999 35,3 400 14,1 28,3

780 27,6 401 14,2 28,3

690 24,4 499 17,6 28,3

570 20,1 630 22,3 28,3

815 28,8 558 19,7 28,3

942 33,3 24,8 491 17,3 17,7 28,3

670 23,7 490 17,3 28,3

612 21,6 441 15,6 28,3

590 20,8 581 20,5 28,3

665 23,5 500 17,7 28,3

689 24,3 422 14,9 28,3

Окончание таблицы А. 11

ПВ-НХ16Ю6ИТ

токарная обработка шлифование 17 2 Г, ММ

Р, кгс ав Ов ср Р, кгс ав ав ср

391 13,8 20,6 356 12,6 15,1 28,3

371 13,1 399 14,1 28,3

501 17,7 327 11,6 28,3

464 16,4 415 14,7 28,3

475 16,8 531 18,8 28,3

877 31,0 522 18,4 28,3

665 23,5 487 17,2 28,3

659 23,3 401 14,2 28,3

611 21,6 439 15,5 28,3

821 29,0 391 13,8 28,3

520 18,4 19,8 398 14,1 14,8 28,3

415 14,7 433 15,3 28,3

563 19,9 405 14,3 28,3

550 19,4 424 15,0 28,3

634 22,4 387 13,7 28,3

742 26,2 366 12,9 28,3

600 21,2 471 16,6 28,3

498 17,6 446 15,8 28,3

571 20,2 437 15,4 28,3

499 17,6 415 14,7 28,3

765 27,0 21,8 472 16,7 15,8 28,3

569 20,1 469 16,6 28,3

645 22,8 405 14,3 28,3

530 18,7 401 14,2 28,3

741 26,2 478 16,9 28,3

512 18,1 417 14,7 28,3

672 23,7 388 13,7 28,3

488 17,2 503 17,8 28,3

511 18,1 408 14,4 28,3

739 26,1 521 18,4 28,3

Таблица А. 12 - Определение износостойкости

Сила трения Ртр, Н Сила трения, Ртр ср, Н Коэффициент трения, / Масса образца до испытания, т„, г Масса образца после испытания, тк, г Износ по массе, Ав, г Линейный износ, ДА, мкм Линейный износ, АИср, мкм Путь трения, Ь, м Интенсивность изнашивания, //,, мкм/м

ЭИ437Б

24,00 64,20

25,00 58,20

26,00 26,00 0,5306 4,2414 4,2387 0,0027 57,00 56,88 62,8 0,902

28,00 58,00

27,00 47,00

ВКНА

7,15 3,70

7,25 3,72

6,90 6,29 0,1284 4,2484 4,2483 0,0001 3,80 3,80 62,8 0,061

6,80 3,89

7,30 3,91

6,32 4,10

6,32 4,20

6,32 6,3 0,1286 4,285 4,2848 0,0002 4,50 4,38 62,8 0,070

6,22 4,50

6,32 4,60

7,00 5,38

7,00 5,50

7,00 7,00 0,1429 4,1162 4,1159 0,0003 5,50 5,50 62,8 0,088

7,00 5,50

7,00 5,62

7,20 5,49

7,10 5,55

7,30 7,16 0,1461 4,271 4,2706 0,0004 5,60 5,60 62,8 0,089

7,00 5,65

7,20 5,69

Окончание таблицы А. 12

Сила трения Ртр, Н Сила трения, Ртр ср, Н Коэффициент трения, / Масса образца до испытания, т„, г Масса образца после испытания, тк, г Износ по массе, Ав, г Линейный износ, А/г, мкм Линейный износ, АИср, мкм Путь трения, м Интенсивность изнашивания, Д, мкм/м

ВКНА

7,00 4,68

6,90 4,79

6,70 6,76 0,1380 4,271 4,2707 0,0003 4,90 5,00 62,8 0,080

6,50 4,96

6,70 5,69

ПВ-НХ16Ю6Ит

4,48 6,80

4,12 6,80

4,22 4,34 0,0885 4,0414 4,0409 0,0005 6,90 6,92 62,8 0,110

4,39 7,00

4,48 7,10

3,12 6,20

3,05 6,32

3,07 3,05 0,0622 4,1686 4,1683 0,0003 6,39 6,35 62,8 0,101

3,02 6,38

3,01 6,44

3,90 6,20

3,93 6,42

3,94 3,92 0,0800 4,104 4,1036 0,0004 6,59 6,52 62,8 0,104

3,91 6,68

3,90 6,72

4,28 6,71

4,29 6,78

4,27 4,28 0,0873 3,9679 3,9674 0,0005 6,82 6,80 62,8 0,108

4,28 6,85

4,28 6,85

4,58 7,16

4,58 7,20

4,58 4,58 0,0935 4,0406 4,0400 0,0006 7,20 7,22 62,8 0,115