Разработка технологического процесса наплавки кольца КНД НК-16СТ

Если в недалеком прошлом перед конструкторами стояла главная задача: добиться в разрабатываемой конструкции высоких выходных показате¬лей, обеспечивающих приоритетность двигателя, а экономические показатели, относящиеся к его созданию и эксплуатации, были как бы на втором плане, то теперь обе задачи слиты воедино и должны решаться одновременно.
Перед конструкторами, перед новым их поколением, поставлены задачи дальнейшего повышения основных показателей и качества авиационных: двига¬телей, создания их новых образцов и поколений, опережающего развития двигателестроения и вместе с этим всемерного сокращения трудозатрат в процессе проектирования, испытаний и доводки двигателей. С этой целью в работах по повышению эффективности двигателестроения необходимо использовать дости¬жения науки, положительные результаты исследований, проводящихся в отрасли по общим комплексным планам перспективной отработки узлов, установить бо¬лее тесные связи с академическими, отраслевыми институтами и вузами. В конеч¬ном счете, это взаимодействие должно быть выражено в конструкторской доку¬ментации, являющейся непосредственным конкретным руководством к действию.
Наиболее вероятными техническими направлениями развития можно ожи¬дать:
- поиск и применение новых принципиальных схем двигателей;
- разработку и применение новых видов топлива;
- совершенствование применяемых материалов и покрытий, более широ-кое использование порошковой металлургии и композитных материалов;
- применение только высокопроизводительных технологических процес-сов, исключающих ручной труд и сокращающих механическую обработку;
- широкое использование бортовых вычислительных машин для регули-рования двигателя и диагностики его состояния;
- применение САПР на всех стадиях проектирования, производства, испы¬таний, эксплуатации и др.
Процесс создания современного двигателя с перспективными данными в сред¬нем превышает по времени процесс создания планера самолета примерно в два и более раз. Так, по зарубежным данным, на создание нового двигателя для истребителя требуется до 12...14 лет.
Следовательно, наряду с всемерным изысканием путей сокращения про-цесса создания двигателя его необходимо начинать с заметным опережением по сравне¬нию с началом разработки самолета.
Практически это означает проведение направленного, четко организован-ного научно-технического задела по конструированию определяющих прогресс узлов и деталей и их экспериментально-исследовательскую отработку до начала создания конкретного двигателя.
Резко возрос парк эксплуатирующихся двигателей. Вместе с этим возрос-ли затраты на их эксплуатацию и ремонт. Возросли средства, необходимые для со¬здания и отработки более сложных и трудоемких двигателей. Все эти факторы в совокупности привели к росту экономических затрат на создание новых дви¬гателей и на их эксплуатацию, что требует комплексного подхода при поиске путей их сокращения.
Задачи, стоящие перед отечественным двигателестроением, непосред-ственно определяют требования к подготовке высококвалифицированных кад-ров авиа¬ционных инженеров-конструкторов и других специалистов, хорошо понимаю¬щих задачи и овладевших знаниями для их решения.
Развитие авиации постоянно идет по пути повышения скорости и дально-сти полета и увеличения грузоподъемности. К вновь создаваемой авиационной технике предъявляются требования повышения надежности, стабильности лет-но-технических характеристик, повышения ресурса при одновременном сниже-нии стоимости производства и эксплуатации, т.е. снижения стоимости “жизнен-ного цикла”.
Для двигателей самолетов транспортной авиации в первую очередь необ-ходимо снижение удельного расхода топлива и удельной массы двигателя, а для маневренных сверхзвуковых самолетов требуется еще и повышение лобовой тяги.
Кроме того, совершенствование ГТД должно идти в направлении расши-рения диапазона устойчивой высокоэффективной работы двигателя и его узлов с помощью регулирования.
Реализованные в современных двигателях большие значения суммарной степени повышения давления и температуры газа перед турбиной и в форсаж-ной камере – результат многолетней работы по совершенствованию аэродина-мики компрессоров и турбин, разработке систем охлаждения основных элементов двигателей, повышению жаропрочности материалов лопаток, дисков турбин, камер сгорания.
Резервом повышения КПД компрессора и турбин также являются разрабатываемые в настоящее время методы расчета трехмерных течений вязкой сжимаемой жидкости в турбомашинах, широкое применение которых в ближайшее время будет иметь большое значение благодаря использованию ЭВМ новых поколений. Они позволяют, кроме того, увеличить нагрузку на ступень, т.е. сократить необходимое число ступеней компрессора турбины. Увеличение степени повышения давления и соответствующее уменьшение высоты лопаток в последних ступенях компрессора может привести к целесообразности применения в компрессорах двигателей с большой степенью двухконтурности осецентробежных компрессоров, в настоящее время применяемых в малоразмерных двигателях, причем одна центробежная ступень заменит 3…5 осевых ступеней. В связи с этим возникают проблемы увеличения КПД центробежного компрессора, управления торцевыми зазорами, решение проблем, связанных с окружной скоростью и температурой.
Разработка гиперзвуковых летательных аппаратов и силовых установок для них требует значительного прогресса в аэродинамике, конструкции и мате-риалах. Достаточно сложные проблемы необходимо решить при конструировании топливной системы, так как в качестве топлива предполагается применения криогенных жидкостей, как-то: водород, метан и др.
В настоящее время существует ряд разработок комбинированных двигателей, часть из которых доведена до стадии испытаний.

1. Конструкторская часть
1.1. Назначение изделия и детали в конструкции
1.2. Анализ напряженно-деформированного состояния
1.3. Химический состав и механические свойства детали
1.4. Выбор и обоснование метода восстановления
1.5. Выбор и обоснование видов и режимов термической обработки.

2. Технологическая часть
2.1. Особенности сварки (наплавки) титановых сплавов
2.2. Обоснование выбора основных, присадочных материалов
2.3. Выбор и обоснование режима восстановления
2.4. Пояснение последовательности операций технологических карт
2.5. Схема устройства основного и вспомогательного оборудования
2.6. Контроль качества изготовления заготовки
2.7. Сертификация техпроцесса и выпускаемой продукции
3. Специальная часть
3.1. Совершенствование процесса наплавки кольца 1 ступени КНД ГТД
3.2. Металлографическое исследование

4. Проектирование участка цеха
Заключение
Список литературы

Настоящая выпускная квалификационная работа состоит из пояснитель-ной записки объемом 80 страниц, графической части и карт технологического процесса.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы дано крат-кое описание изделия. Проведен анализ напряженно деформированного состояния и выбор основного материала конструкции. На основании этого назначены способы восстановления 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. А.Г. Братухина «Штамповка, сварка, пайка и термообработка титана и его сплавов в авиастроении» Под ред., Ю.Л. Иванова, Б.Н. Марьина. Москва. «Машиностроение» 1997 г.
2. Ангал Р. Коррозия и защита от коррозии : учебник/ Р. Ангал; пер. с англ. А.Д. Калашникова. -2-е изд.. -Долгопрудный: Интеллект, 2014.- 344 с.
3. Арзамасов Б.Н. «Материаловедение», Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003 г.
4. Белинский С.М. «Оборудование для сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов» Ленинград, «Энергия» 1975 г.
5. Борисова Е.А., Глазунов С.Г. и др. «Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов» М., «Металлургия», 1980 г.
6. Брауде М.З. «Охрана труда при сварке в машиностроении», Москва, «Машиностроение», 1978 г.
7. Быков С.Ю. Испытания материалов : учеб. пособие для студ. вузов/ С. Ю. Быков, С. А. Схиртладзе. -Старый Оскол: ТНТ, 2013. -136 с.
8. Васильченко В.Т., Рутман А.Н. «Справочник конструктора металлических конструкций.» Киев, 1990 г.
9. Виноградов В.С. «Оборудование и технология автоматической и механизированной сварки», Москва, Высшая школа, «Академия», 1999 г.
10. Газенаур, Е.Г. Методы исследования материалов. [Электронный ресурс] / Е.Г. Газенаур, Л.В. Кузьмина, В.И. Крашенинин. — Электрон. дан. — Кемерово : КемГУ, 2013. — 336 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/44317
11. Глазунов С.Г., Производственная инструкция “Сварка дуговая сплавов титана в среде защитных газов”, ПИ 1.4.1898 – 88.
12. Гуревич С.М. «Сварка химически активных и тугоплавких металлов и сплавов», Москва, Машиностроение, 1982 г.
13. Гуревич С.М.“Металлургия и технология сварки титана и его сплавов”, Киев, 1979 г.
14. Давыдова Н.А., М.С. Лаговская “Титановые сплавы” ОНТИ – 1959 г.
15. Евстигнеев М.И., Морозов И.А. и др. «Изготовление основных деталей авиадвигателей» М., «Машиностроение», 1972 г.
16. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов», Москва, «Металлургия», 1983 г.
17. Зорин, Н.Е. Материаловедение сварки. Сварка плавлением. [Электронный ресурс] / Н.Е. Зорин, Е.Е. Зорин. — Электрон. дан. — СПб. : Лань, 2016. — 164 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/74676
18. 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.
19. Кершенбаум В.Я., Ким-Хенкина А.М., Черемисинов Е.М. «Применение титановых сплавов в химическом и нефтяном машиностроении» Москва, 1988 г.
20. Козловский С.Н. Введение в сварочные технологии : учеб. пособие/ С. Н. Козловский. -СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2011. -416 с.
21. Крассовский А.И. «Проектирование сварочных цехов», Москва, Машиностроение, 1980 г.
22. 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
23. Лахтин Ю.М. «Материаловедение», Москва, Машиностроение, 1990 г.
24. Лашко Н.Ф. «Некоторые проблемы свариваемости металлов», Москва, «Машиностроение», 1963 г.
25. Лашко С.В. «Пайка металлов», Москва, Машиностроение, 1988 г.
26. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. «Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений», Москва, Машиностроение, 1989 г.
27. Мальцев М.В. «Металлография промышленных цветных металлов и сплавов» (с приложением атласа макро и микроструктур). Москва, «Металлургия» 1970г.
28. Маслов В.И. «Сварочные работы», Москва, «Академия», 1998 г.
29. Мягков В.Д. «Допуски и посадки», Ленинград, Машиностроение, 1983 г.
30. Насонов В.С. «Автоматическая вибродуговая наплавка». Москва, «Колос», 1972 г.
31. Никитин А.Н. «Технология сборки двигателей летательных аппаратов» М., «Машиностроение» 1982 г.
32. Никифоров Г.Д. «Технология и оборудование сварки плавлением», Москва, Машиностроение, 1978 г.
33. 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.
34. Патон Б.Е. «Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением» Москва, «Машиностроение» 1974 г.
35. Петрунько А.Н., Олесов Ю.Г., Дрозденко В.А. «Титан в новой технике» М., «Металлургия», 1979 г.
36. Писаренко В.Л. «Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве», Москва, «Машиностроение», 1981 г.
37. Руге Ю. «Техника сварки», Москва, Металлургия, 1984 г.
38. 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
39. 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. - (Профессиональное образование). - ISBN 5-7695-1255-5
40. Сварка и резка материалов [Текст] : учеб.пособие. - М. : Издательский центр "Академия", 2001. - 400с. - ISBN 5-7695-0695-4 : 58.00 р., 85.00 р.
41. 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. - ISBN 5-217-03263-4 (Т. 1). - ISBN 5-217-03262-6 : 1331.10 р., 1352.48 р., 735.04 р.
42. 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. - ISBN 5-217-03264-2 (Т. 2). - ISBN 5-217-03262-6 : 1331.10 р., 1352.48 р., 735.04 р.
43. 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. - 1.70 р.
44. 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.
45. 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.
46. Соколов Е.В. «Справочник по сварке», Москва, «Машиностроение», 1961г.
47. Соломина О.П., Глазунова С.Г. «Жаропрочные титановые сплавы» Москва, «Металлургия» 1976 г.
48. Степанов В.В. «Справочник сварщика», Москва, «Машиностроение» 1982г.
49. Сучков О.К. «Износостойкая наплавка деталей», Москва, «Колос», 1974 г.
50. Схиртладзе А.Г. Технологические процессы в машиностроении : учебник для студ. вузов/ А. Г. Схиртладзе, С. Г. Ярушин. -Старый Оскол: ТНТ, 2014. -524 с.
51. Технологические процессы в машиностроении : учебник для студ. вузов/ С. И. Богодухов [и др.]. -Старый Оскол: ТНТ, 2016. -624 с.
52. Троицкий В.А., Валевич М.И. «Неразрушающий контроль сварных соединений», Москва, Машиностроение, 1988 г.
53. Туманов А.Т.“Авиационные материалы”, Том 5, “Магниевые и титановые сплавы”, Ред., ОНТИ – 1973 г., Москва.
54. Федосов, С. А. Основы технологии сварки : учеб. пособие для студ. вузов / С. А. Федосов, И. Э. Оськин. - М. : Машиностроение, 2014. - 125 с. - (Для вузов).
55. Фиргер И.В. «Термическая обработка сплавов», Ленинград, Машиностроение, 1982 г.
56. Фролов В.В. «Теория сварочных процессов», Москва, Высшая школа, 1988 г.
57. Хасуи А., Моригаки О. “Наплавка и напыление”. Под ред. Степина В.С., Шестеркина Н.Г., Перевод Попова., М. “Машиностроение”, 1985 г.
58. Чекмарев А.А. «Справочник по машиностроительному черчению», Москва, Высшая школа, 2002 г.
59. Чернышов, Г.Г. Оборудование и основы технологии сварки металлов плавлением и давлением. [Электронный ресурс] / Г.Г. Чернышов, Д.М. Шашин. — Электрон. дан. — СПб. : Лань, 2013. — 464 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/12938
60. Шехтер С.Я., Резницкий А.М. «Наплавка металлов» Москва, «Машиностроение» 1982 г.
61. Шоршоров М.Х. «Фазовые превращения и изменения свойств сплавов титана при сварке» (Атлас), Москва, «Наука», 1973 г.