Глава1. Технологическая часть

1.1 Условия работы лопатки турбины тна

Лопатка турбины ТНА (лист № 1) является одной из самых нагруженных деталей турбонасосного агрегата ЖРД. В процессе работы на лопатку действуют:

1. Большие центробежные силы от вращения (порядка 14000 об/мин).

2. Горячий окислительный газ, нагретый в камере сгорания до высокой температуры порядка 600°С и содержащий избыток окислительных элементов и примеси, приводящие к окислению и газовой коррозии поверхности.

3. Высокие изгибающие моменты от газовых сил.

1.2 Выбор материала и заготовки

В качестве материала лопатки выбран литейный никелевый сплав ЦНК-7П, имеющий более высокий (примерно в 1.3 раза) предел длительной прочности, позволяющий повысить ресурс лопаток до 100000 часов и отлить перо лопатки без припуска на механическую обработку.

Недостатком литейного сплава является более низкий предел выносливости, вследствие более высокой пористости по сравнению с деформируемыми сплавами, что всегда ограничивало применение литейных сплавов для неохлаждаемых лопаток турбиныбольшой длины.

Применение горячего изостатического прессования (ГИП) отливок позволило существенно снизить разницу в пористости и пределах выносливости для пера. В то же время для замка, вследствие большего объема металла отливки, эта разница остается w заметной.

В качестве способа литья используется литье по выплавляемым моделям.

1.2.1 Химический состав материала

С=0.07 %, Si=0.3 %, Мn = 0.3 %, Р =0.01 %, S= 0.001%, Cu = 15.5 %, Со = 9.5 %,

Ti = 4.4 %, А1 = 4.3 %, W= 6.2 %, В= 0.2 %, Fe = 1 %, Са = 0.01 %, Mg =0.01 %, 0₂ =0.002 %,

Pb = 0.001 %, Ni - всё остальное

1.2.2 Физические свойства материала ( при Т = 20 °С )

-модуль упругости , Е = 210 ГПа -модуль сдвига , G = 81 ГПа -теплопроводность , у = 8 Вт/ м * К -теплоёмкость , Ср = 440 Дж/К* кг

1.2.3 Механические свойства материала ( при Т = 20 °С )

-предел прочности = 850 МПа -предел текучести = 750 МПА -относительное удлинение -относительное сужение

-ударная вязкость

1.2.4 Термическая обработка

Используется гомогенизация. Нагрев до Т = 1190 ⁰ С. Скорость нагрева регламентируется отсутствием деформации изделия. Выдержка - 4 часа. Охлаждение со скоростью 30-45 градусов/мин до Т =1050 ⁰ С. Выдержка - 2 часа. Охлаждение до Т = 850°С со скоростью 10 - 40 градусов/мин. Далее скорость не регламентируется. Атмосфера: вакуум, не менее 10^-3 бар.

1.3 Технологический процесс изготовления лопатки

Д анный технологический процесс изготовления рабочей лопатки турбины ТНА отличается от ранее применяемого техпроцесса: во-первых, применением в качестве заготовки отливки, подвергнутой горячему изостатическом прессованию, вместо штамповки; во-вторых, включением в техпроцесс операции глубинного шлифования, которая заменила собой операции фрезерования и шлифования; в-третьих, включением в техпроцесс операции гидродробеструйного упрочнения замка лопатки. Использование отливки и ГИП позволило исключить механическую обработку пера лопатки, применение глубинного шлифования - снизить трудоемкость механической обработки хвостовика лопатки, а гидродробеструйное упрочнение замка лопатки - повысить их предел выносливости. Ниже приведен технологический процесс изготовления лопатки (табл.2)

Номер операции	Вид операции	Обрабаты­ваемая поверхность	Оборудова­ние	Инструмент	Приспосо бление
			шлифования ЛШ-220	180/А-013 3-1-500*40* 203*15°
035	Контроль	Профиль хвостовика	Микроскопи ческий проектор	УИМ-21 БП-5
040	Контроль	Профиль хвостовика	Рабочее место контроллера
045	Шлифовальная	Основание хвостовика	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-025 1-500*80*203	330/А-091
050	Шлифовальная	Торец хвостовика со стороны выходной кромки	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-017 1-500*50*203	330/А-108 330/А-092
055	Полировальная	Профиль хвостовика	Станок полировальн ый 950/582	Круг гибкий 1-100..125*10... .20*20
060	Маркирование	Торец хвостовика со стороны выходной кромки	Бормашина БЭБП-07А	Бор твердосплав­ный
065	Контроль	Торец хвостовика со стороны выходной кромки	Рабочее место контроллера
070	Шлифовальная	Торец хвостовика со стороны входной кромки	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-017 1-500*50*203	33 0/А-108 ЗЗО/А-093
073	Полировальная	Контур хвостовика	Станок полировальн ый 950/582	Круг гибкий 1-100..125*10... .20*20
075	Шлифовальная	Гребешок пера	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-012 1-500*50*203	ЗЗО/А-096 330/А-613
080	Шлифовальная	Полка пера со стороны корыта	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-012 1-500*50*203	330/А-108 330/А-093
085	Шлифовальная	Вырез на полке пера со стороны корыта	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-029 1-500*50*203	330/А-095
090	Шлифовальная	Вырез на полке пера со стороны входной кромки	Станок для глубинного шлифования ЛШ-220	Круг шлифовальный 180/А-029 1-500*50*203	ЗЗО/А-097 33 0/А-108 260/А-001
095	Полировальная	Скругление между гребешком и Выходной кромкой пера	Станок полировальн ый 950/582контр оллера	Войлочные круги с абразивным зерном 25А(24А) 6...10
100	Промывочная		Ванна
105, ПО	Контроль		Рабочее место контроллера
115	Промывочная		Рабочее место контроллера
120, 130, 155,	Диспетчерская		Рабочее место диспетчера
125	Термическая (старение)
135,165	ЛЮМ контроль 1		Рабочее место диспетчера
140	Вибрационный контроль		Рабочее место диспетчера		440/А-001 440/А-001
145	Гидродробестру иное упрочнение	Хвостовик лопатки	ТП1126.25. 150
150	Обезжиривание		Рабочее место диспетчера
160	Испытания на усталость				440/А-003
170	Определение статического момента		Установка ВЭМ-0,5Н		38.369/098
175	Окончательный контроль		Рабочее место контроллера
180	Комплектовочна я		Рабочее место диспетчера

Номер операции	Вид операции	Обрабаты­ваемая поверхность	Оборудова­ние	Инструмент	Приспосо бление
185	Расстановка		ПК
190	Маркирование	Торец хвостовика со стороны входной кромки	Бормашина	Бор твердосплавны й
195	Окончательный контроль комплекта		Рабочее место контроллера
200	Упаковочная				990/А-001

1.4 Анализ технологичности изделия

Под технологичностью конструкции детали понимается совокупность свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовление, эксплуатации и ремонта и обеспечении технологичности сборочной единицы, в состав которой входит данная деталь.

Расчёт показателей технологичности:

1.4.1 Коэффициент использования материала

где М_дет - масса готовой детали, М_загот - масса заготовки.

1.4.2 Коэффициент точности обработки

Где:

- средний квалитет обработки,

А - квалитет обработки;

- количество поверхностей, обработанных по этому квалитету.

1.4.3 Коэффициент применения типовых технологических процессов

Где:

- число типовых технологических операций;

- число всех технологических операций;

В технологическом процессе производства рабочей лопатки используются две типовые технологические операции - глубинное шлифование и полирование.

Как видно из показателей технологичности, лопатка турбины является высоко технологичной деталью благодаря применению бесприпускного литья , и, следовательно, исключению из технологического процесса механической обработки пера и повышению коэффициента использования материала. Также технологичность повышается за счет применения процесса глубинного шлифования, которое заменило операции фрезерования и шлифования хвостовика лопатки.