Разработка технологического процесса изготовления обтекателя передней опоры КНД

В начале 80-х годов в СССР начали грандиозную стройку, строительства трубопроводной системы, для транспортировка газа из Северных районов СССР в Западную Европу (Газопровод Новый Уренгой - Помары-Ужгород). Соответственно для перекачки газа кроме трубопроводной системы необходимы были мощные компрессорные станции со всей инфраструктурой. Для создания необходимого давления, что бы транспортировать газ, нужны были мощные двигатели, компрессора и нагнетатели. Но даже самые мощные поршневые двигатели не могли создать 16 МВт в трубопроводной системе, необходимые для транспортировки газа. Тогда видный конструктор авиационных двигателей Н.Д. Кузнецов предложил в качестве привода нагнетателя использовать отлетавший свой ресурс, модернизовать авиадвигатели семейства НК. (Базовым отобрали авиадвигатель НК-8-2У, который используется на самолетах ТУ-154. Выпускал данные авиадвигатели Казанское Моторостроительное Производственное Объединение). Под модернизацией имеется ввиду перевод работы авиадвигателя с одного вида топлива на другой. В данном случае с авиационного керосина на природной газ, а также проектирование и изготовление специальной свободной турбины вместо реактивного сопла для привода нагнетателя газа. (Модернизованный авиадвигатель получил название НК-16СТ).
В начальном этапе строительства газопроводной системы, КМПО работал буквально круглосуточно, чтобы обеспечить потребность стройки в данных авиадвигателях. При этом необходимо иметь ввиду завод-изготовитель только модернизовал отлетавший свой ресурс авиадвигатели, так как примерно 70% агрегатов и узлов использовались со старых авиадвигателей практически без изменений и доработок. Изготавливали только новые свободные турбины. Далее производили после сборочные испытания НК-16СТ, необходимые регулировки и отправляли готовые изделие потребителю - министерство газовой промышленности. А вопрос себестоимости изделия вообще не стоял. Главное было построить в срок газопроводную систему протяженностью более 2500 км.
На современном этапе изготовления авиадвигателей для РАО «Газпром» актуальным является уже себестоимость изделия НК-16-18СТ (более модернизированный вариант НК-16СТ), а не сроки изготовления. При этом необходимо еще учитывать появление конкурентов: моторостроителей из Перми, Рыбинска, Уфы, а также с Украины (Запорожье). Рынок начал диктовать свои условия. Следовательно, моторостроители начали использовать в своих конструкциях менее дорогостоящие материалы, чем титан и его сплавы, которые традиционно используются в авиационном двигатели строении. Потому что данные авиадвигатели не летают, а эксплуатируются в наземных условиях. Соответственно вес двигателя особо важной роли не играет. Важными являются долговечность конструкции, надежность, технологичность изготовления и стоимость изделия.
Одним из элементов модернизации может стать замена материала обтекателя передней опоры компрессора низкого давления на нержавеющую сталь 12Х18Н10Т вместо титанового сплава ОТ4. Предварительные экономические расчеты показывают, если произвести такую замену, то стоимость материала на изготовление обтекателя передней опоры уменьшиться примерно 3,5 раза. При внедрении в производство обтекателя из 12Х18Н10Т экономический эффект (не считая трудозатрат) составить около 1900 рублей с одного изделия. Если учитывать что ОАО КМ110 в год производит примерно 50 двигателей НК-16-18СТ, то экономический эффект от данного новшества составит примерно 95000 рублей. Произойдет большие изменения в технологии изготовления обтекателя. При этом на много уменьшается трудозатраты связанные с подготовкой производства и в самом процессе изготовления. Отпадает необходимость использования вакуумной камеры при производстве сварочных работ, следовательно, уменьшается расход аргона. 12Х18Н10Т спокойно можно варить на открытом воздухе, используя обычные приемы сварки.
Обобщая выше сказанное можно сделать следующий вывод: перевод производственный процесс на более современные технологии и методы производства, где учитывается ситуация, создавшаяся на рынках сбыта. А так же экономические показатели являются выгодными и для производителя данной продукции и для потребителей.
В связи с вышеизложенным, целью моей выпускной квалификационной работы является разработка технологического процесса изготовления обтекателя передней опоры КНД.
Для достижения поставленной цели мною поставлены следующие задачи:
1. Выбор основного материала.
2. Выбор вида сварки.
3. Разработка технологического процесса сварки.
4. Разработка приспособления для сварки.
5. Выбор режимов термической обработки.
6. Анализ физико-химических процессов, протекающих при сварке.
7. Технико-экономическое обоснование.
8. Проектирование участка изготовления обтекателя.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................
1. Конструкторская часть..........................................................................................
1.1. Анализ конструкции...........................................................................................
1.2. Обоснование выбора материала........................................................................
1.3. Выбор способа сварки........................................................................................
1.4. Назначение сварочного материала...................................................................
2. Технологическая часть.........................................................................................
2.1. Расчет режимов сварки......................................................................................
2.2. Выбор сварочного и вспомогательного оборудования...................................
2.3. Разработка технологии сварки..........................................................................
2.4. Контроль качества сварных соединений.........................................................
3. Специальная часть................................................................................................
4. Проектирование участка сборки и сварки...
Список литературы.

Настоящая выпускная квалификационная работа состоит из пояснительной записки, графической части и карт технологического процесса.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы дано краткое описание изделия. Проведен анализ напряженно деформированного состояния и выбор основного материала конструкции. На основании этого назначены способы соединения деталей конструкции. Произведен выбор сварочных материалов, рассчитаны параметры режима сварки. На основании произведенных расчетов произведен выбор сварочного оборудования. Также в технологической части описаны методы контроля качества сварных швов в данном изделии.
В результате проведенной работы поставленная цель была достигнута и решены все поставленные задачи.

1. Быков С.Ю. Испытания материалов : учеб. пособие для студ. вузов/ С. Ю. Быков, С. А. Схиртладзе. -Старый Оскол: ТНТ, 2013. -136 с.
2. Газенаур, Е.Г. Методы исследования материалов / Е.Г. Газенаур, Л.В. Кузьмина, В.И. Крашенинин. — Электрон. дан. — Кемерово : КемГУ, 2013. — 336 с.
3. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
4. Зорин, Н.Е. Материаловедение сварки. Сварка плавлением / Н.Е. Зорин, Е.Е. Зорин. — Электрон. дан. — СПб. : Лань, 2016. — 164 с.
5. Зуев Л.Б. Физические основы прочности материалов : учеб. пособие для студ. вузов/ Л. Б. Зуев, В. И. Данилов; отв. ред.: Б.Д. Аннин. -Долгопрудный: Интеллект, 2013. -376 с.
6. Козловский С.Н. Введение в сварочные технологии : учеб. пособие/ С. Н. Козловский. -СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2011. -416 с.
7. Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.
8. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Учебник для студентов вузов по специальности "Авиационные двигатели и энергетические установки''/C.A. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др. - М.: Машиностроение. 1989. - 368 с.
9. Куликов, В.П. Технология сварки плавлением и термической резки: учебник. [Электронный ресурс] — Электрон. дан. — Минск : Новое знание, 2016. — 463 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/74037
10. Марочник сталей и сплавов / М.М. Колосков, Е.Т. Долбенко, Ю.В. Каширский и др.; Под общей ред. А.С. Зубченко - М.: Машиностроение, 2001. 672 с.
11. Материаловедение: Учебник для вузов/ Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. - 5-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 648 е.: ил.
12. Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Справочник в пяти томах. Под общей редакцией д-ра техн. наук И.В. Кудрявцева. Том 3. Специальные стали и сплавы. Под редакцией д-ра тенх. наук Ф.Ф. Химушина.
13. Носенко В.А. Физико-химические методы обработки материалов : учеб. пособие для студ. вузов/ В. А. Носенко, М. В. Даниленко. -Старый Оскол: ТНТ, 2015. -196 с.
14. Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов (с основами физической химии). Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. М., "Высшая школа", 1977. 392 с. с ил.
15. Сварка и резка материалов : учеб. пособие для нач. проф. образ-я / М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин и др.; под ред. Ю.В. Казакова. - 6-е изд., стер. - М. : Академия, 2007. - 400 с. - (Начальное профессиональное образование). - ISBN 978-5-7695-4117-9
16. Сварка и резка материалов [Текст] : Учеб. пособие для нач. проф. образования / М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин и др.; Под ред. Ю.В. Казакова. - 3-е изд., стер. - М. : Академия, 2003. - 400 с.
17. Сварка и резка материалов [Текст] : учеб. пособие. - М. : Издательский центр "Академия", 2001. - 400с.
18. Сварка. Резка. Контроль: cправочник: в 2-х т. / под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. - М. : Машиностроение. Т. 1 / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, Э.А. Гладков и др. - 2004. - 624 с.
19. Сварка. Резка. Контроль: Справочник. В 2-х т. / под общ. ред. Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева. - М. : Машиностроение. Т. 2 / Н.П. Алешин, Г.Г. Чернышев, А.И. Акулов и др. - 2004. - 480 с.
20. Сварочные работы / В. Геттерт, Г. Герден, Х. Гютнер и др.; под ред. Г. Гердена; пер. с нем. Г.Н. Клебанова, Д.Г. Тесменицкого. - М. : Машиностроение, 1988. - 288 с.
21. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981. - 550с., ил.
22. Сметанин В.И. Диагностика дефектов, разрушений и брака на машиностроительном предприятии : монография/ В. И. Сметанин, С. А. Соколов, С. А. Колегов. -Старый Оскол: ТНТ, 2012. -192 с.
23. Смирнов, Иван Викторович. Сварка специальных сталей и сплавов : учеб. пособие / И. В. Смирнов. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2012. - 272 с.
24. Соколов И.И. Газовая сварка и резка металлов: Учебник для техн. училищ - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. Школа, 1981. - 320 е., ил. (Профтехобразование. Сварка. Резка).
25. Справочник сварщика/Под ред. В.В.Степанова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 560 с.
26. Схиртладзе А.Г. Технологические процессы в машиностроении : учебник для студ. вузов/ А. Г. Схиртладзе, С. Г. Ярушин. -Старый Оскол: ТНТ, 2014. -524 с.
27. Теория сварочных процессов: Учеб. для вузов по спец. "Оборуд. и технология сварочн. пр-ва"/В.Н. Волченко, В. М. Винокуров и др.; Под ред. В.В. Фролова. – М.: Высш. шк., 1988. 559 е.: ил.
28. Технологические процессы в машиностроении : учебник для студ. вузов/ С. И. Богодухов [и др.]. -Старый Оскол: ТНТ, 2016. -624 с.
29. Федосов, С. А. Основы технологии сварки : учеб. пособие для студ. вузов / С. А. Федосов, И. Э. Оськин. - М. : Машиностроение, 2014. - 125 с.
30. Фетисов Г.П. Сварка и пайка в авиационной промышленности: Учеб. пособие для авиационных вузов. - М.: Машиностроение, 1983. - 216с.
31. Чернышов, Г.Г. Оборудование и основы технологии сварки металлов плавлением и давлением / Г.Г. Чернышов, Д.М. Шашин. — Электрон. дан. — СПб. : Лань, 2013. — 464 с.