Способ чистовой обработки изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистических

Республик

r«>948621 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18. 12. 80 (21) 3219439/25-08 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 070882. Бюллетень М929

tg ) М. Кп.з

В 24 В 1/00

Государстиеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий ($3) УДК 621. 785. . 79 (088. 8) Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

С.А.Довнар, Н.Н.Макаров, Ю.A.Áàçàðíoâ и Р,:.B.Ñìîëÿê ( (71) Заявитель

Физико-технический институт AH Белорусской ССР (54) СПОСОБ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для изготовления деталей с высокими эксплуатационными свойст. вами рабочих, поверхностей.

° Известен способ обработки изделий типа лопаток газотурбинных двигателей режущим инструментом, при котором создают напряжение путем упругоro нагружения перед обработкой (1).

Недостатком известного. способа является наличие трещинообразований в поверхностном слое.

Цель изобретения - снижение трещинообразования путем создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия при высокой стабильности размерно-чистовой обработки. указанная цель достигается тем, что напряжение создают выше технологических остаточных растягивающих напряжений на 10%, но ниже предела упругости материала иэделия на 5% в направлении, перпендикулярном контролируемому размеру.

На чертеже показан пример обработки лопаток газотурбинных двигателей, работающих в условиях знакопеременных изгибающих нагрузок.

Обработку лопатки 1 ведут шлифовальным кругом 2, при этом лопатке сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль оси пера и периодическую подачу на строчку в перпендикулярном направлении. Перед обработкой деформацию растяжения лопатки производят в направлении, перпендикулярном развитию трещин (вдоль оси пера лопатки), с помощью специального приспособления 3, например, гидроцилиндром (на чертеже не показан).

Специальное приспособление 3 обеспечивает закрепление лопатки за замок и противоположный край пера перед растяжением.

Известно, что относительная поперечная деформация связана с относительной продольной деформацией коэффициентом Пуассона в соответствии с равенством Е„.=,и-б, где в„ - относительная поперечная деформация;

25 Š— относительная продольная деформация; и — коэффициент Пуассона. Для сталей и. = 0,24 ...0,30.

Поэтому при продольной деформации

30 пера лопатки относительная попереч948621 ная деформация в 3...4 раза меньше относительной продольной деформации.

При обработке шлифовальным кругом 2 в тонком поверхностном слое появляются остаточные растягивающие напряжения, достигающие 40 кгс/мм

Указанные технологические остаточные напряжения соответствуют обработке без предварительного упругого растяжения лопатки. Основной причиной появления остаточных напряжений в поверхностных слоях механически обработанных деталей является локальный неравномерный нагрев поверхностных слоев под действием теплоты в зоне резания.

Для получения в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия перед шлифованием осуществляют упругое растяжение лопатки по интенсивности выше технологических остаточных растягивающих напряжений На 10%,т.е.для укаэанного примера интенсивность нагружения должна быть более 44 кгс/мм

При этом условии после обработки лопатки с упругим растяжением в поверхностном слое уровень остаточных напряжений растяжения не повысиФся, но может понизиться до нуля, поскольку механическая обработка сопровождается частичной пластической деформацией.

После снятия упругого растяжения ос- 30 таточные растягивающие напряжения в тонком поверхностном слое полностью устраняются либо переходят в напряжения сжатия, так как поверхностный слой сжимается совместно с воэвраще- 35 нием основы пера лопатки в исходное состояние.

Верхний предел интенсивности нагружения выбирается не более 5% предела упругости материала иэде- 40 лия, так как при более интенсивном нагружении появляются необратимые пластические деформации, нарушающие размер детали. Известно, что в процессе работы лопатки развитие тре- 45 щин происходит перпендикулярно ее продольной оси.

Поэтому предлагаемый способ, предусматривающий деформацию растяжения пера лопатки вдоль продольной оси, т.е. в направлении, перпендикулярном контролируемому размеру и развитию трещин, обеспечивает повышение трещиностойкости. Формируемые остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое способствуют закрытию трещин.

При этом исходные форма .и размеры лопатки не изменяются от нагружения, поскольку создаваемые напряжения перед обработкой изделия (0,95 предела упругости) не вызывают необратимых 60 деформаций.

Пример. Проводилась обработка шлифовальным кругом двух партий лопаток газотурбинных двигателей из титанового сплава ВТЗ на станке

ЛШ-2АМ. В первой партии (20 шт.) все лопатки в процессе обработки упруго.. деформировались с образованием рас 2 тягивающих напряжений 50...55 кгс/мм что составляет 1,25...1,375 технологических.остагочных напряжений растяжения (6 о). Деформация осуществлялась приложением растягивающей нагрузки вдоль оси пера лопатки с помощью специального приспособления 3 (как показано на чертеже). Другая партия (20 шт.) лопаток обрабатывалась на тех же режимах, по известной технологии без деформации. При обработке лопаток без деформации технологические остаточные напряжения растяжения, которые определяли рентгеновским методом, наход лись в пределах 20...40 кгс/мм.После обработки лопаток с предварительной упругой деформацией и снятия нагружения величина остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое соответствовала 10...20 кгс/мм. После оконg чательной обработки все лопатки проверялись на трещинообраЪование по принятой на предприятии методике на

"Магнофлоксе". Проверка показала, что 10% (две лопатки) лопаток из партии, обработанной без деформации, имели трещины. В лопатках, обработанных по предлагаемому способу, трещин не обнаружено. Толщина пера лопатки при обработке с деформацией растяжения находилась в пределах допуска.

Таким образом, использование предлагаемого способа чистовой обработки поверхностей позволяет получить в тонком поверхностном слое лопаток остаточные напряжения сжатия, что обеспечивает снижение трещинообразования при шлифовке и повышает долговечность изделий в процессе их эксплуатации .

Формула изобретения

Способ чистовой обработки изделий типа лопаток газотурбинных двигателей режущим инструментом, при котором создают напряжение путем упругого нагружения перед обработкой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трещинообразования за счет создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия при высокой стабильности раэмерно-чистовой обработки, напряжение создают выше технологических остаточных растягивающих напряжений на 10%, но ниже предела упругости материала изделия на 5% в направлении, перпендикулярном контролируемому размеру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ананьнн С.Г. и др. Металлорежущие станки. N., 1957, фиг.1.32е.

948621

Составитель A.Øóòîâ

Редактор Н.Аристова Техред С;Мигунова Корректор 0 ° Вил«

Заказ 6077/14 .Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ч

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4