Введение к работе
Актуальность темы. Тенденции повышения требований к качеству продукции машиностроения при одновременном снижении её металлоёмкости влекут всё большее использование деталей малой жёсткости и, в частности, типа дисков. Обеспечение заданных параметров качества маложестких дисков сопряжено со значительными трудностями из-за технологических остаточных деформаций (коробления), возникающих в процессе изготовления.
Закономерности образования технологических остаточных деформаций при изготовлении деталей типа маложестких дисков недостаточно изучены. При разработке техпроцессов изготовления дисков в большинстве случаев не учитывается технологическое наследование напряжений и деформаций. Отсутствуют комплексные исследования, устанавливающие связь технологических параметров всей совокупности проводимых операций с остаточными деформациями, что ограничивает возможности разработки рациональных технологических процессов изготовления качественных дисков. Данные обстоятельства ставят исследования в этой области в ряд актуальных проблем технологии машиностроения.
Исследования, составляющие содержание диссертации, выполнялись в лабораторных и производственных условиях ОАО НПО «ЦНИИТМАШ», ФГУП ММПП «САЛЮТ» и ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» в том числе в рамках Государственного контракта №9411.1003702.05030 от 21.10.2009 г. «Разработка и внедрение прогрессивных технологических процессов изготовления дисков из жаропрочных никелевых сплавов для газотурбинных установок нового поколения, шифр «ГТУ».
Цель работы. Разработка методов обеспечения качества изготовления маложестких деталей типа дисков газотурбинных установок из труднообрабатываемых материалов на основе выявления закономерностей их технологических остаточных деформаций с учетом технологической наследственности.
Для достижения поставленной цели была определена необходимость решения следующих задач:
-
Выявить закономерности формирования технологических остаточных деформаций деталей типа маложестких дисков.
-
Исследовать влияния технологических и конструктивных факторов на технологические начальные напряжения, остаточные напряжения и деформации.
-
Разработать математическую модель, связывающую площадь эпюры начальных напряжений и основные технологические факторы.
-
Исследовать влияния технологической наследственности на остаточные напряжения и деформации маложестких дисков.
-
Разработать рекомендации по снижению технологических остаточных деформаций маложестких дисков газотурбинных установок из труднообрабатываемых материалов.
Методы исследования. Представленные результаты диссертационной работы получены на основе теоретических и экспериментальных исследований, включая исследования непосредственно на производстве. Поставленные задачи решались на основе фундаментальных положений технологии машиностроения, теории резания металлов, теории упругости и пластичности, металловедения. В экспериментальных исследованиях использованы математические методы планирования и обработки результатов экспериментов, современные приборы и установки для исследования остаточных напряжений и деформаций. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с использованием ЭВМ.
Научная новизна работы представляет собой новое решение актуальной научной задачи – выявление связей, определяющих влияние технологических факторов обработки на достигаемую точность, остаточные деформации и напряжения в поверхностных слоях маложестких деталей типа дисков ГТУ, что имеет важное научное и практическое значение. Научная новизна работы включает:
1. Установление закономерностей влияния методов и технологических факторов при обработке маложестких дисков и пластин на технологические начальные напряжения и остаточные деформации.
2. Разработку математической модели, связывающей главную интегральную характеристику эпюры начальных напряжений (ее площадь) и основные технологические факторы торцового точения дисков из никелевого сплава.
3. Выявление механизма формирования технологических остаточных деформаций при односторонней и двусторонней обработке для наиболее характерных эпюр распределения начальных напряжений, образующихся в поверхностном слое при различных методах обработки.
4. Установление закономерностей влияния технологической наследственности на конечные остаточные деформации и остаточные напряжения в поверхностном слое маложестких дисков.
Практическая ценность состоит:
-
В разработанной методике и математических моделях для расчета главной интегральной характеристики эпюры начальных напряжений при торцовом точении и определении рациональных условий обработки.
-
В разработке принципиальной схемы (алгоритма) проектирования технологического процесса изготовления маложестких деталей типа дисков с учетом технологических наследственных остаточных напряжений, начальных напряжений и технологических остаточных деформаций.
-
В разработке рекомендаций по технологическому обеспечению заданной точности маложестких дисков путем управления технологическими остаточными деформациями и обеспечению качества поверхностного слоя.
Реализация результатов исследований.
Результаты работы внедрены и используются при разработке прогрессивных технологических процессов изготовления маложестких дисков ГТУ на ММПП «Салют».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Производство Технология. Экология. «ПРОТЭК’08» (Москва, 2008), на Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» НМТ-2010 (Москва, 2010г.), на XIV Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2010г.), на IX Международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике» (Новочеркасск, 2010г.), на научном симпозиуме «Неделя горняка-2011» (Москва, 2011г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы. Основной текст изложен на 144 страницах машинописного текста, имеется 39 иллюстраций, 8 таблиц, список литературы из 138 наименований.
