Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка ресурсосберегающей восстановительной технологии для лопаток турбины высокого давления из жаропрочных никелевых сплавов

Диссертация: Разработка ресурсосберегающей восстановительной технологии для лопаток турбины высокого давления из жаропрочных никелевых сплавов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Большое влияние на работоспособность оказывает повреждение лопаток. Появление трещин в процессе эксплуатации, обеднение поверхностного слоя легирующими элементами способны приводить к существенному изменению структуры, понижению свойств материала, а в дальнейшем и к разрушению. На состояние поверхностного слоя лопаток оказывают влияние состав рабочей газовой среды и скорость ее потока. Поэтому… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА V. словия работы высокотемпературных деталей газотурбинных установок и применяемые для них материалы
  • Газовые турбины. Принцип действия. Условия работы лопаток турбины высокого давления
    • 1. 2. Методы изготовления лопаток
    • 1. 3. Классификация повреждений и процессов разрушения рабочих лопаток ТВД
    • 1. 4. Требования, предъявляемые к материалам и состоянию поверхности деталей турбин 16 >
    • 1. 5. Сплавы на никелевой основе, используемые для изготовления лопаток ТВД
    • 1. 6. Влияние легирующих элементов на электронном уровне
    • 1. 7. Термически стабильные сплавы и особенности их структурного состояния (IV уровень неравновесности)
    • 1. 8. Превращения в твердых растворах на основе никеля
    • 1. 9. Влияние фазового состава на свойства сплавов
    • 1. 10. Влияние микроструктуры на свойства сплавов
    • 1. 11. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства сплавов
    • 1. 12. Пути достижения прочности сплавов на никелевой основе
    • 1. 13. Жаростойкие покрытия
    • 1. 14. Диссипативные процессы и структурообразование. Роль поверхности в диссипации энергии при деформации
  • ВЫВОДЫ по 1 ГЛАВЕ
    • 2. ГЛАВА Методика проведения экспериментов
      • 2. 1. Образцы и материалы
      • 2. 2. Измерение микротвердости поверхности
      • 2. 3. Контроль материала по фазовому составу (качественный фазовый анализ)
      • 2. 4. Методика определения механических свойств
      • 2. 5. Макроструктурный и микроструктурный анализ
      • 2. 6. Методика определения пористости покрытия
      • 2. 7. Обработка результатов прямых измерений
      • 2. 8. Методика расчета комплексов разрушения синергетики
      • 2. 9. Методика определения характеристик пластичности, получаемых при измерении твердости
  • ГЛАВА. Результату работы ¦
    • 3. 1. Оценка предельного состояния жаропрочных никелевых сплавов 4G70-BH
  • И ЧС88У-ВИ в области рабочих температур
    • 3. 2. Анализ постэксплуатационного состояния лопаток ТВД
    • 3. 3. Выбор режимов восстановительной термической обработки для продления ресурса работы материала
    • 3. 4. Результаты по оптимизации режима нанесения жаростойкого покрытия
    • 3. 5. Анализ состояния жаростойкого покрытия после эксплуатации
  • ВЫВОДЫ по 3 ГЛАВЕ
    • 4. ГЛАВА Обсуждение результатов
      • 4. 1. Общие представления о состоянии, работоспособности лопаток предельное состояние) и поведении структуры
      • 4. 2. Энергетические критерии разрушения
      • 4. 3. Кинетическая теория прочности С.Н.Журкова
      • 4. 4. О связи плотности.(степени разрыхления) с текущей деформацией
        • 4. 4. 1. Уравнение связи плотности с текущей деформацией
        • 4. 4. 2. Уравнение связи предельной деформации с разрыхлением
      • 4. 5. Напряженно-деформированное состояние и прочность лопаток при термоциклическом нагружении
      • 4. 6. Метод расчетного определения коэффициентов интенсивности напряжений
      • 4. 7. Концепция повреждаемости Л. М. Качанова и Ю.Н. Работнова
      • 4. 8. Анализ повреждения сплавов лопаток ТВД, исходя из рассмотренных теорий
      • 4. 9. Рассмотрение «зубчатых» границ с точки зрения фрактальности
      • 4. 10. Объяснение поведения системы с помощью принципа подчинения
      • 4. 11. Влияние примесей на диффузионную проницаемость границ
      • 4. 12. Упрочнение материала при отжиге
  • ВЫВОДЫ по 4 ГЛАВЕ 1
  • ГЛАВА. Разработка практических рекомендаций по применению результатов работы 5.1 Экономическое обоснование применения восстановительной технологии лопаток ТВД
  • ВЫВОДЫ по 5 ГЛАВЕ

Разработка ресурсосберегающей восстановительной технологии для лопаток турбины высокого давления из жаропрочных никелевых сплавов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одной из актуальных комплексных и экономически выгодных задач машиностроения является продление ресурса турбинных лопаток газотурбинных установок путем восстановительной технологии, обеспечивающей улучшение функциональных характеристик структуры поверхности деталей в сочетании с мероприятиями по повышению материалои энергосбережения, обеспечения экологичности и безопасности ремонтных технологий.

Лопатки турбины высокого давления (ТВД) являются наиболее ответственными деталями газотурбинных двигателей. Они эксплуатируются при высоких температурах, больших механических нагрузках, наложении центробежных сил, влиянии активных газовых сред, которые в сложных условиях достигают критических значений.

Большое влияние на работоспособность оказывает повреждение лопаток. Появление трещин в процессе эксплуатации, обеднение поверхностного слоя легирующими элементами способны приводить к существенному изменению структуры, понижению свойств материала, а в дальнейшем и к разрушению. На состояние поверхностного слоя лопаток оказывают влияние состав рабочей газовой среды и скорость ее потока. Поэтому работоспособность связана с наработкой двигателя в процессе эксплуатации, особенно, когда детали работают при высоких температурах. Применение жаростойкого покрытия повышает работоспособность и эксплуатационную стойкость.

Целью работы является изучение и оценка постэксплуатационного состояния структуры лопаток из жаропрочных никелевых сплавов ЧС88У-ВИ, ЧС70-ВИ, ЗМИ-ЗУ и In 738, отработавших назначенный ресурс, изыскание путей и разработка наукоемкой восстановительной технологии, обеспечивающей продление общего ресурса на основе управления структурно-энергетическими параметрами и повышения предельных характеристик материала.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. В работе рассмотрена актуальная научно-техническая задача синергетического анализа жаропрочных свойств ЧС70-ВИ, ЧС88У—ВИ, In 738, ЗМИ—ЗУ, зависящая от связи параметров мега- (газотурбинная установка), макро-(лопатка ТВД) и микро- (структура) уровней.

2. Восстановительная термическая^ обработка жаропрочных никелевых сплавов на определенной стадии эксплуатации лопаток турбины высокого давления является экономически выгодной. Однако, она ограничена в силу неопределенности структурных изменений.

3. Установлены закономерности изменения структуры и представлены характеристики жаропрочных сплавов в зависимости от внутренних (химического состав, состояние поверхности) и внешних (силовые, тепловые нагрузки, газовая среда) факторов, которые выражены в виде аналитических зависимостей. Дана оценка ремонтопригодности лопаток ТВД после длительной эксплуатации.

4. Разработана, апробирована и внедрена ресурсосберегающая" восстановительная технология лопаток ТВД, режимы которой подтверждены физико-механическими методами. Для улучшения1 работоспособности рекомендуются режимы термической обработки, обеспечивающие получение «зубчатых» границ зерен. Для защиты от высокотемпературной газовой коррозии рекомендуется нанесение на поверхность пера лопаток ТВД жаростойкого (3-фазного покрытия газоплазменным методом. м.

5. Для комплексной оценки состояния материала лопаток определены прочностные и пластические характеристики, а также применены комплексы синергетики, рассчитанные по этим свойствам. Приведены расчеты критериев разрушения синергетики в области рабочих температур по соотношению показателей, характеризующих величины пластической деформации, упрочнения и разрушения, позволяющие количественно определить соотношение процессов зарождения и распространения трещин.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы. Пер. с англ. М., Металлургия, 1976.-586¦с^ил:-'-1.''. -.-: ' -vj.-
  2. Гецов Л-Б. Детали газовых турбин: материалы и прочность: — '2-у, изд., чг.-, ' .г',, i ' ! , — .- .1' -¦ ' - ' - .• '.' .¦ --перераб. и доп. J1.: Машиностроение, Л. отд-ние, 1982. — 296 с. -
  3. Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. -М.: Металлургия, 1964−672 с. 4i-.pbCa6jiOBrjEiH'i j Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрьпия). -iM.: МИСИС, 20 011 632 с.: !. , ,
  4. V^'TS''"V-: 1 г, f jit, ^ • - • >:r-i- j. --: , ¦'.¦•,¦ред. Л. Б- ГецоваиМ^
  5. Ткачев ЕЗ. Н- Методыповышения долговечности деталей машин-М.:
  6. Машиностроение,! 11 971 l — i271 с. — ! 1 I —
  7. П.Богвинина !{ЛР., I Опарина И. Б., j Новикова ¦ О. В. Анализ процесса накопленияiповреждений на различных масштабных уровнях // МиТОМ. -1997. —№ 4. -С. 17−22.lLiИ
  8. ТУ 4 819 816.00009: Лопатки рабочие левые с жаростойким покрытием турбин — < высокого-давления агрегатов ГТК-25И, ГТК-10И. Н-Фоминск.: Турбодеталь, 1. ll'- ' ' • 'I
  9. Погодаев ЛИ: Гидрообразивный, и кавитационный износ судового' ¦ ¦ ¦ ' 11 ' ¦ (• 'Mil' :* i' ¦¦ ! ' 1 «. ' (, ¦' ' ' ! I ''.'¦!¦¦••-)!. j,: J !, ,'i ¦ j. —. , — 1. ¦ 1 ,-¦¦¦.оборудования.-Л. Судостроение, 1984. -254 с. ,'M |i!:
  10. Акимов||Л:М. Выносливость жаропрочных материалов. — М.: Металлургия, i¦ ! ¦--ftr» I ¦ I, ¦, 11 i. tf ч- I '. ',',¦.' • | III. .-
  11. КабловУ E. H, Ео^бовский j E.P. Жаропрочность никелевых.сплавов.-М:г> ' ,-'•'". '.'. !'•:!" I ' -i' ' Л' ''I ' ^ u • ¦¦ -j: ¦ ¦ ¦¦. ' I i ".. '
  12. Машиностроение^! 9981−464! c.- i, ' :
  13. Свистунов -T.B., Коррозионностройкие сплавы на основе никеля // МиТОМ. -' V'19 941-^9:-'Gi9!e 13- - ', У л' !.. ¦) :.:>: I | |, ', 1 ' ¦ ', .•".•• ' - Л1 ' ' '¦ ¦,!¦ ' | • «I •!¦ ': !'¦¦ ' ¦
  14. Жаропрочные ижаростойкие металлические i материалы: Физико-химические : —. принципы создания: рборник- л- М:-Наука- 1987- -. 168 е- - .
  15. В.И., Моисеев В.Ф.- Дисперсные частицы в тугоплавких металлах: —
  16. Киев.: Наукрва’думка, 11 978. —! 240 е. — ¦:' 'Г- - • ^ l1,' :i i ' ' .¦'-!. •
  17. В.В. Роль различных структурных уровней высокотемпературныхматери^шов при определении’критериев их работоспособности. Доклады Vг ' I ¦-''.¦'.' ' 1 1 j. ' V- • '• V
  18. Международной конференций «Материалы и покрытия в экстремальных1. Г: -'г 1 — 'Iусловиях». 2008: у-С. 5,^6. г -| |... • js, .
  19. М.А. Структура и свойства никелевых деформируемых сплавов для1 1 Г.!' -.-'.- 1, j. ' j: s '¦
  20. Г газЬвыхГтурбйн'/В.С. Судаков// МиТОМ: 1994--№ 12.-С. 20- 23. •
  21. Тылкин! MiA. i Справочник термиста ремонтной службы.' М: Металлургия. 1981.-1648 с.-.. , г' ! ' - ' '. .-."1 «V., • V' -.
  22. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы на никелевой основе: Сборник. -М.: Наука, 1984.-231 с.', : —
  23. Журавлев В’Н, Николаева О. И. Машиностроительные стали. Справочник.1
  24. Изд. 3-е перераб. и доп.(—М.: Машиностроение. 1981. — 391 с. 1, < I•• I I
  25. Палатник, JI.C., i Фукс, 1 М.Я., Косевич В. М. Механизм образования и1. 'с» | - '1' '1 субструктура конденсированных пленок. -М.: Наука, 1982, 318 с. i!
  26. Жаропрочные и’жаростойкие металлические материалы: Физико-химические1.' ' 1принципы создания: Сборник. М.: Наука, 1987. — 168 с. 1 J I '• I It
  27. ГОСТ 9.912−89. Стали! и сплавы коррозионностойкие. -М.: Изд-во стандартов.1990,-17 с. И1. I «1
  28. А.П. Металловедение. Изд. 5-е перераб. -М.: Металлургия. 1977.
  29. Иех Я. Термическая обработка стали. Справочник. Изд. 3-е перераб. и доп./Под ред. Андреева Ю. Г. М.: Металлургия. 1979.
  30. Колотухин1 Э.В., Кулешова’Е. А. Структура жаропрочных никелевых сплавовIпосле термовременной’обработки расплава. // МиТОМ. 1995. -№ 6. — С.6−8.•• ¦ I •"•>? г 1
  31. Жаропрочные, сплавы для тазовых турбин /Симе Ч.Т., Феликс П. К., Уиттл Д. и др., под ред. Р. Е. Шапина. -М.: Металлургия, 1981. 480 с. 111 I I
  32. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы на никелевой, основе. Под ред. Банных О. А. -М.: Наука, 1984.-243 с.
  33. Коррозионные стали, i и сплавы для оборудования и трубопроводов АЭС /11 I '
  34. В.Г., Баландин Ю. Ф., Павлов В. Н. и др.— Киев: Наукова думка, 1983.-141 с. j '1, ' (| ,
  35. Жаропрочные и' жаростойкие металлические материалы. Под ред. О.А.
  36. , К.Б. Поварова! М.: Наука, 1987. 172 с.-I г '< гп 'I '1.Iтурбин. М.: Машиностроение,' 1993. — 336 с. t I I
  37. П.Т., Сметанников Н. П. Защитные покрытия на металлах. — Киев.:I
  38. Наукова думка, 1986. ij, /
  39. .И. Износостойкость металлов. М.: Машиностроение, 1980. 52 с. I
  40. П.И. Прогрессивная технология) финишной обработки деталей. —1. Минск, 1978.-178 с. ,».. .1 1| • «!
  41. Металловедение и технология металлов /под ред. Ю. П. Солнцева. -М.:
  42. Металлургия, 1988. 512 с. 1)|11 I
  43. А.И., Гецов Л.Бу Термическая обработка лопаток с покрытиями
  44. МиТОМ, -1995. № 9. — С.21−25.I
  45. Т.С., Радчик И.И. t Ремонт импортных газоперекачивающих/агрегатов. — М.: Недра, 19 861 г 1'56 с.
  46. Михайлов-Михеев П. Б1. Справочник по металлическим материалам турбо- и моторостроения. М. -Л.: МАШГИЗ. 1961.-838 с.
  47. П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. — М.: Металлургия, 1. • I ' I и «1979,-270 с.
  48. И .Я. Структура и | коррозия металлов и сплавов. —М.: Металлургия, 11, м 11 989,-399 с. «(
  49. В.Б., Леонтьев Л. Б., Лавров Ю. Г. Технологии восстановления иtупрочнения деталей судовых механизмов и триботехнические характеристики покрытий. СПб.:СПГУВК, 2002. — 309 с. 1. I'
  50. В.В., Пекшев П. Ю., Белащенко В. Е. Нанесение покрытий плазмой. —
  51. М.: Наука, 1991.'-408 с. г55.3инченко В. М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико' •' ' 1 термической обработки. -М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 303 с.
  52. Ю.И. Повышение ресурса цилиндровых втулок и поршневых колецсудовых дизелей. с использованием метода плазменного напыления:1.ч '
  53. Монография.- Н. Новгород: Издательство ВГАВТ. 2002. — 128 с.
  54. П.Т. Комбинированноепокрытие для лопаток турбинвысокотемпературных газовых двигателей,/ В. М. Самойленко //МиТОМ—-.- ¦. , I ! (t ' • I 'II2006-№ 12. С. 28−31. 1. ,
  55. Нанесение покрытий плазмой / Кудинов В. В., Пекшев В. Е., Белещенко В. Е. и др. М.: Наука 1990. -408 с.)'! I ' I
  56. .Е., Строганов F.B. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита от окисления. — Киев.: Наукова думка, 1987. 258 с.
  57. Евдокименко! Ю.Н., (Киселев В.М., Кадыров В. Х. Высокотемпературное1, 1 t I |. jгазоплазменное напыление порошковых защитных покрытий // Порошковая (металлургия. 2001. -j-j№¾.- С. 30−37.
  58. Турин--И.И.» Влияние легирования редкими элементами на длительную1, г» !г 1 j j 1прочность и пластичность никелевых сплавов /B.C. Судаков// МиТОМ. — 1990. -№ 1'.- С. 50−54:, ''li If I i i ¦i» ' 1, •
  59. Н.Б., Рыжов Э. В. Качество поверхности и контакт деталей машин. —I
  60. Ml: Машиностроение, 1981. 244 с.
  61. М.А. Влияние термической обработки на структуру и свойства-I I 'гжаропрочных никелевых сплавов / В. С. Судаков //МиТОМ. 1995 — № 6. — С.1 I 112.15. 1, Iм
  62. Аксинази Б.М. i Упрочнение и восстановление деталей машин1 Iэлектромеханической обработкой. — М.: Машиностроение 1989. 200 с.
  63. В.В. Ресурс машин и конструкций. — М.: Машиностроение, 1990.— 448с. — ' '1, I
  64. А.И. Надежность в машиностроении. М.: Издательство стандартов, 1989.-224 с. ' ''< 1 |11
  65. В.К. Твердость и микротвердость металлов. -М.: Наука, 1976. -230 с. I
  66. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия/Я.С. Уманскийj 'i,-и др. -М.: Металлургия, 1982. -632 с. 69: Торелйк «р.С., Расторгуев JI.H., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 1970. с. 50 — 59.
  67. Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. —11 '
  68. М.: Высшая школа, 1988. 239 с.- I
  69. Ю.П., Маркова Е. В. Планирование эксперимента при поискеIоптимальных условий. — М.: Наука!, 1976. — 260 с. 1.'i I 'I I72.3едгинидзе И.Г. 1 Планирование эксперимента для исследованияIмногофакторных систем. -М-.: Наука, 1976. — 390 с., т Ч ' ' I ' '
  70. Ю.В., Голанов Б. А., Чугунова С. И. Характеристика пластичности, получаемая при измерении твердости. —Киев, 1992. — 25 с.
  71. Краткий справочник металлиста/под ред. П. Н. Орлова, — М. Машиностроение,, 1987. -960 с."гмашинах. — Киев. 1969. —145 с. Г
  72. А.Н. Структура, границы! зерен и микротрещины в длительноiработающем металле/Э.В».Козлов, Н. А. Конева //МиТОМ-2005- № 4. С. 3438, — - п — •!1. Т ' ' «, 1
  73. Анализ структуры и свойств плазменных покрытий методами согласованияtчастных степенных- зависимостей и математического планированияIэксперимента /Ю.И. Матвеев, Л. И. Погодаев. Н. Новгород: Изд-во ФРОУ ВПО «ВГАВК», 2005. — 43 с. 5 i
  74. В.А. Предельные пластические деформации металлов. -М.: Металлугия- 1989. -176 с.
  75. С.Н. К вопросу о физической основе прочности //Физика твердоготела, 1980. Т22. — вып. 11. — С. 344−349.j 1
  76. A.M., Шулов В. А., Ягодкин Д. Ю. Поверхностный слой игэксплуатационные свойства деталей машин— М.: Машиностроение, 1988 -240 с.
  77. В.Е. Поверхностные слои как синергетический активаторIпластического течения нагруженного тела //МиТОМ. — 2005. № 7. — С.62−68.83:Иванова, В: С. г,. Синергетика:, прочность и разрушение металлических
  78. Y’l.-i,.-'-v «• '.•'•re- V'»!''. т ' • ' • .•••.'материалов.-Ml: Наука, 1992.-159 с. — '841Моисеев Н. Н. Алгоритмы эволюции. —М.: Наука, 1987. -295 с. «¦
  79. Иванова В: С. • Перспективы использования синергетического подхода в решении проблем наноматериаловедения//МиТОМ. — 2005. — № 7. С55−61.
  80. Л.И. Механика трещин: — 2-е изд., перераб. И доп. Л.: Судостроение, 1990. — 296 с.Гил. '» —: Л —
  81. В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. -Ml: Машиностроение. 19 901— 384 с.93-Испытание материалов и конструкций: сборник научных трудов /под ред.,¦' «Г
  82. С.И., Ерофеева В. И. —Н.Новгород: Издательство общества «Интелсервис», 1996. -326 с. 94: Скуднов В J А. ! Предельные пластические деформации металлов. -М.: • Металлургия- 1989-«-176с.-.',. , ' '. «
  83. B.C. Прочность й разрушение металлических материалов. -М.: Наука,
  84. Турин И. Й1 Долговечность структурно-стабильных никелевых сплавов//С.А.Юганова, ЮВ. Каширский//МиТОМ. 1991.-№l I. — С. 13−16.
  85. Е.Н., Свистунов Т. В. Коррозионно-стойкие сплавы на основе железа и никеля. —М.: Металлургия, 1986. — 262 с.
  86. В.Р., Слуцкер А. И. Кинетическая теория прочности твердых тел//Успехи физических наук. — 1972. — Т. 106. вып. 2.
  87. Мишакин В. В Исследование связи упругих свойств поликристаллических сплавов с пластическими характеристиками Испытание материалов иконструкций: сборник научных трудов / под ред. С. И Смирнова и
  88. B.И.Ерофеева. Н. Новгород: Издательство общества «Интелсервис», 1996. —1. C.65−75
  89. О.Ф. Современные технологии обработки материалов в свете теории фракталов и ее практическое приложения //Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. — № 2. — С. 34−43.
  90. P.M. Фракталы и хаос в динамических системах. — М.:1. Порстмаркет. 2000.1
  91. Н.А. Прогнозирование надежности транспортных машин. -М.: Машиностроение, 1989. 240 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!