Ogrenich_D_V__Avtosokhranenny

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Донецкий национальный технический университет»
Факультет интегрированных и мехатронных производств
Кафедра «Технология машиностроения»
Тема: Совершенствование технологического обеспечения
ремонта и восстановления лопаток компрессора ГТД
Выполнил: аспирант Огренич Д. В.
Руководитель: зав. каф. ТМ, д-р техн. наук, профессор
Михайлов А.Н.
Донецк 2023

2.

Актуальность
В современном авиастроении лопатки изготавливаются из сплавов на основе
титана. Лопатки имеют сложную пространственную форму, они имеют тонкие
входные и выходные кромки. Процесс изготовления лопаток является самым
трудоемким и дорогостоящим по сравнению с другими деталями компрессора.
Это обусловлено тем, что в процессе изготовления лопаток применяются
комплексные технологии, комбинированные методы повышения качества
поверхности, дорогостоящие материалы, а также следует учитывать, что в
одном двигателе большое количество лопаток. Поэтому совершенствование
технологического обеспечения ремонта и восстановления лопаток компрессора
ГТД является актуальный темой.

3.

Рисунок 1 – Общий вид газотурбинного двигателя

4.

Анализ особенностей работы лопаток ГТД
Классификация главных
эксплуатационных
влияний на лопатки
компрессора
Температурные
воздействия
Коррозионные
воздействия
Эрозионные
воздействия
Воздействие от
инородных тел
Эксплуатационные
свойства

5.

Рисунок 2 – Изношенные лопатки газотурбинного двигателя

6.

Средний износ лопаток по ступеням
компрессора
Средний износ
6
Рисунок 3 – Ротор компрессора
1−лабиринтное уплотнение; 2−лопатка; 3−болт;
4−лабиринтное уплотнение; 5−экран;
6−задняя цапфа; 7,8−заглушка; 9−передняя цапфа;
10−болт; 11−штифт; 12−винт.
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Номер ступени
5,5 5,1 4,7 4,4 3,2 2,8 2,7 2,4 1,8 1,8 2,1 2,4
компрессора ГТД
Рисунок 4 – Средний износ лопаток по ступеням

7.

Рисунок 5 – Основные элементы пера лопатки компрессора
a11
a
A 21
a
m1
a12
a 22
am2
a13 a1n
a 23 a 2 n
a m3 a mn
b11 b12
b22
b
B 21
b
m1 bm 2
b13 b1n
c11
b23 b2 n
c
C 21
c
bm3 bmn
m1
c12
c22
cm 2
c13 c1n
d11
c23 c2 n
d
D 21
d
cm3 cmn
m1
Общую структуру пера лопаток можно представить
совокупностью четырех групп элементов: входной кромки,
выходной кромки, спинки лопатки и корыта лопатки:
F A B C D
где F – общая структура пера лопатки; А – группа
элементов спинки пера лопатки; B – группа элементов
корыта пера лопатки; C – группа элементов входной
кромки; D – группа элементов выходной кромки.
d12
d 22
d m2
d13 d1n
d 23 d 2 n
d m3 d mn

8.

Алгоритм синтеза
технологического
процесса ремонта
и восстановления лопаток

9.

Функционально-ориентированный подход
Эксплуатационные функции
Свойства детали
Технологические воздействия
В процессе синтеза структуры технологического процесса следует
применять функционально-ориентированный подход на всех этапах
ремонта и восстановления лопаток. Функционально-ориентированный
подход состоит из эксплуатационных функций, свойств детали и
технологических воздействий, которые имеют взаимные связи, что
позволяет получить улучшенные свойства изделий.

10.

Технологический процесс наплавления
Методы наплавления:
1. Аргоно-дуговой (ТИГ)
2. Полуавтоматический
3. Плазменный
Оборудование для
наплавления:

11.

Технологический процесс наплавления

12.

Способы нанесение покрытий на лопатки ГТД
Условно все существующие процессы нанесения защитных покрытий
можно разделить по принципу реализации процесса на физические
(Physical Vapour Deposition, PVD) и химические (Chemical Vapour
Deposition, CVD).

13.

Нанесение покрытий на лопатки ГТД
Основные требования, предъявляемые к свойствам защитных покрытий:
• сопротивление статическим, циклическим и
термическим нагрузкам;
• сопротивление агрессивным средам;
• эрозионная стойкость;
• высокий уровень адгезии к поверхности заготовки;
• стабильность химического состава, структуры и
свойств покрытия;
• отсутствие дефектов;
• простота реализации процесса нанесения;
• низкая стоимость.

14.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ПОКРЫТИЙ
Рисунок 9 – Результаты оценки уровня эрозионного износа
лопаток ГТД с различным типом защитных покрытий.

15.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДГОТОВКИ И
РЕАЛИЗАЦИИ ЛОПАТОК К НАПЫЛЕНИЮ
Рисунок 6 – Принципиальная схема установки ННВ 6.6-И1
Рисунок 8 – Установка ННВ 6.6-И1 для нанесения
вакуумных ионно-плазменных покрытий
Рисунок 9 – Поверхность после ультразвуковой обработки
Рисунок 7 - Установка для ультразвуковой обработки

16.

Цель и задачи работы
Цель работы: Повышение ресурса работы лопаток компрессора ГТД за счет обеспечения комплексного
восстановления и ремонта рабочих элементов лопатки используя ФОС и получение равенства ресурса
поверхностного слоя пера лопатки учитывая градиентный износ, а также разработки необходимого ТО
Объект исследования: структура ТП ремонта и восстановления лопаток компрессора вертолетного двигателя
Предмет исследования: закономерности и связи между операциями ТП ремонта и восстановления
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выполнить анализ существующих методов процесса наплавления и наварки
2. Разработать методику ремонта и восстановления лопаток с обеспечением ФОС учитывая градиентный износ
пера лопатки
3. Выполнить синтез функционально-структурных параметров ТП обеспечения ФОС учитывая градиентный
износ
4. Выполнить синтез технологического обеспечения для ФОС учитывая градиентный износ
5. Исследовать параметры качества элементов пера лопатки с ФОС
6. Выполнить экспериментальные исследования лопатки с ФОС
7. Разработать общие рекомендации
8. Внедрить результаты в производство

17.

Спасибо за внимание