Изготовление основных деталей ГТД

Технология изготовления валов ГТД

Четыре технологические схемы обеспечения точности

Рассмотрим 4 технологические схемы обеспечения точности на примере изготовления ступенчатого валика. Все размеры формируются всегда по одной из этих схем.

Первая - самая точная схема. Обеспечивается минимальная погрешность. Четвёртая схема даёт максимальную погрешность.

Погрешность установки не влияет на точность т.к. размер внутриоперационный. - погрешность обработки. Точность очень высокая. Хорошо, что одна база.

Размер межоперационный т.к. один из диаметров обработки раньше использовался как база, следовательно, появляется погрешность (ось установки не совпадает с осью вращения). Для повышения точности необходимо использовать точную оснастку.

Две оси т.к. обрабатываем две поверхности.     База в одном месте, но заготовку перезакрепляют, поэтому точность снижается (появляются две погрешности ).

Поверхности формируются от двух баз, которые имеют взаимное смещение осей (на чертеже условно показано от образующих). Точность снижается значительно (обработка происходит в разных операциях с разными базами).

Конструкция. Технические требования. Материалы

Валы ГТД являются ответственными и высоконагруженными деталями. Они подвержены знакопеременным нагрузкам. Конструктивными базами валов являются места для посадки подшипников и упорные буртики, рабочие поверхности, посадочные поверхности для установки дисков, шлицевые и зубчатые венцы, радиальные отверстия.

Условно валы можно разделить по технологичности на четыре группы:

1. длинные валы с фланцем для крепления диска (длина до 2,5 метров);

2. короткие валы с посадочными фланцами (цапфа);

3. валы средних размеров с профилируемыми поверхностями;

4. валы коробок приводов (траверсы).

Рабочие конструкторские поверхности имеют точность 5-6 квалитет, шероховатость , радиальное и торцевое биение 0,02…0,04. Свободные поверхности – точность 7-8 квалитет, шероховатость , биение 0,06-0,08. Высокие требования к свободным поверхностям обусловлены необходимостью балансировки вала, а по шероховатости обусловлены тем, что бы вал не разрушился от знакопеременных нагрузок.

Валы изготавливаются из легированных сталей трёх групп: цементируемые, азотируемые, термоулучшаемые.

18ХНВА, 12ХНЗА – цементируемые, (ТХО). Глубина цементации – 0,1. Недопустимо содержание фосфора.

38ХМЮА – азотируемые, .

40ХНМА – термоулучшаемые. .

ЭИ437Б, ЭП742 – высоколегированные стали (для турбин).

Общие принципы построения технологического процесса

Заготовительный этап

Заготовка получается методами горячего деформирования. Литьём получать нельзя т.к. валы являются высоконагруженными деталями, а при литье прочность снижается. Применяют ТО, нормализацию для улучшения обрабатываемости, очистку методом обдувки, химическое травление.

Группа контроля 1, т.е. от каждой заготовки отрезается образец и отправляется в ЦЗЛ на комплексное исследование (металлография, спектральный анализ на стилоскопе, анализ макроструктуры, фазовый состав, механическая лаборатория – испытания на разрыв, ударная вязкость и т.д.). После исследований образец хранится на случай аварии.

Вторая группа контроля: для одного образца от партии проводятся комплексные исследования. В соответствии с требованиями первой группы контроля на всех заготовках измеряется твёрдость поверхности.

Для малоответственных деталей применяется третья группа контроля.

Технологические процессы разделяются на этапы:

- черновой,

- чистовой,

- отделочный,

- упрочняющий.

На черновом этапе снимается 70 % припуска и обеспечивается его выравнивание. Для цементируемых валов этап цементации и закалки формируется на границе чернового и чистового этапов, т.е. базовые и цементируемые поверхности должны быть обработаны с высокой точностью (чистовая обработка). Все остальные поверхности могут быть обработаны по черновому этапу.

Для защиты от цементации применяются три метода:

1. меднение поверхности;

2. оставление припуска под механическую обработку;

3. совместное использование первого и второго методов.

Второй и третий методы имеют недостаток: увеличивается время изготовления т.к. заготовку необходимо дважды отправлять в термический цех.

Защита поверхности от азотирования осуществляется лужением (покрытие оловом).

На чистовом этапе внутренние поверхности обрабатываются раньше, чем наружные т.к. при обработке внутренних поверхностей жёсткость технологической системы ниже, и ось внутренних поверхностей смещается. Чтобы восстановить точность взаимного расположения поверхностей внутренние используются в качестве установочной базы и по второй технологической схеме обрабатываются наружные поверхности.

Все основные элементы валов формируются на чистовом этапе по второй технологической схеме. Мелкие элементы обрабатываются в отделочном этапе, что бы не испортить.

В отделочном этапе производится полировка, хонингование внутренних поверхностей.

Упрочнение производится методами обкатки шариком, роликом или алмазным выглаживанием.