6600

Наукоемкие технологии производства. Характеристика наукоемких технологий

Контрольная

Астрономия и авиация

Наукоемкие технологии производства Характеристика наукоемких технологий Наукоемкое производство опирается на наукоемкие технологические процессы на всех стадиях производства. Процесс создания наукоемких технологий (НТ) является комплексным, охватыва...

Русский

2013-01-06

209.06 KB

25 чел.

Наукоемкие технологии производства Характеристика наукоемких технологий

Наукоемкое производство опирается на наукоемкие технологические процессы на всех стадиях производства. Процесс создания наукоемких технологий (НТ) является комплексным, охватывает все этапы его разработки включает: 1) отработку физического процесса, закладываемого в основу создаваемого наукоемкого технологического процесса; 2) проектирование технологического процесса, предусматривающее структурную и параметрическую; оптимизацию; 3) разработку технологического оборудования, оснастки и инструмента, имеющих высокую степень надежности, механизации и автоматизации; 4) изготовление технологического оборудования, оснастки и инструмента; 5) отладку технологического процесса и испытания с целью установления стабильности и точности параметров (рис.1.9).

На каждом этапе создания наукоемкого технологического процесса используются CAE/CAD/CAM системы, применяются методы математического и имитационного моделирования на ЭВМ, осуществляется оптимизация технических и технологических решений.

Приведенному алгоритму создания наукоемких технологий полностью удовлетворяют отработанные и внедренные в серийное производство технологические процессы изготовления основных деталей ГТД.

Технологии изготовления лопаток ГТД

Наиболее ответственными деталями ГТД, работающими в условиях знакопеременных нагрузок, высоких температур и вибрации, являются компрессорные и турбинные лопатки, трудоемкость изготовления которых составляет более 30% от общей трудоемкости изготовления двигателя.

Обобщенный технологический процесс их изготовления можно условно представить в виде совокупности этапов: 1) получение заготовки; 2) термообработка; 3) механическая обработка поверхности хвостовика и полок; 4) механическая обработка профиля пера; 5) термообработка и покрытие; 6) финишная обработка (рис .1.10).

При реализации каждого этапа технологического процесса преследовалась цель обеспечения высокого качества и стабильности ТП за счет применения прогрессивных методов, оборудования, технологической оснастки и инструмента [6.8].

На 1-м этапе технологического процесса изготовления компрессорных лопаток применена изотермическая штамповка с припуском по перу 0,8 мм, а также штамповка с припуском 0,3-0,6 мм с термохимической обработкой и применением ЗСП. Это позволило повысить КИМ с 0,12 до 0,42 и уменьшить объем фрезерных работ на 30%

На 2-м этапе с целью сокращения технологического цикла и снижения затрат электроэнергии осуществлено совмещение горячей деформации с процессом термообработки.

На 3-м этапе при протачивании хвостовика применено ориентирование профиля пера лопатки в оптимальном положении в специальных установках и закрепление лопаток в специальных кассетах. Это позволило обеспечить обработку лопаток с минимальным припуском по профилю.

На 4-м этапе (механическая обработка профиля пера) используется ленточное шлифование на специальных станках с использованием широкой и узкой лент. Это дало сокращение ручного труда при подгонке профиля пера на 75%.

На 5-м этапе (термообработка и покрытие) с целью обеспечения равномерности структуры поверхностного слоя применен отжиг лопаток.

На 6-м этапе (финишная обработка) внедрено гидродробеструйное упрочнение, что позволило повысить усталостную прочность на 25%.

На 1-м этапе изготовления турбинных лопаток применено литье по выплавляемым моделям с направленной кристаллизацией и моноструктурой, а также точная объемная штамповка с использованием ЗСП под термообработку. Это позволило получать лопатки без припуска по ГВТ и обеспечило получение заготовок с минимальным припуском.

На 2-м этапе с целью обеспечения прочностных характеристик и уменьшения коробления выбрана высокотемпературная вакуумная обработка, а также фиксированная термообработка с применением керамической массы.

На 3-м этапе с целью повышения точности и стабильности технологического процесса применено глубинное шлифование елочного хвостовика и других фасонных поверхностей.

На 4-м этапе с целью исключения ручного труда при подгонке профиля пера лопатки производится механизированное полирование и заправка кромок.

На 5-м этапе применено четырехкомпонентное покрытие профиля пера лопаток и алитирование, что позволило повысить жаростойкость и увеличить ресурс в 2 раза.

На 6-м этапе осуществлено упрочнение микрошариками, что повысило усталостную прочность на 20%.

Перечисленные мероприятия на всех этапах обобщенного процесса позволили повысить качество и стабильность ТП и сократить трудоемкость обработки лопаток в общей трудоемкости изготовления двигателя с 35 до 28%.

Технологии изготовления дисков

Как показывает отечественная и зарубежная практика, диски компрессора, и особенно турбин, являются теми деталями, которые во многом определяют надежность и ресурс ГТД. В связи с этим осуществляется тщательная обработка технологических процессов их изготовления.

Отработка физического процесса

Проектирование технологических процессов

II

Разработка технологического оборудования, оснастки, инструмента

III

Отладка технологического процесса и испытаний

V

Изготовление технологического оборудования, оснастки, инструмента

1

IV

Рис. 1.9. Основные этапы создания наукоемкого технологического процесса


Рис.1.10. Технологические процессы изготовления лопаток ГТД

Гидродробеструнное упрочнение на эжекторных установках и шлифование

Повышение усталостной прочности на 25 %

Обработка микрошариками

Повышение усталостной

прочности на 20 %

5

ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА

Ориентирование профиля пера в оптимальном положении в спец. установках. Закрепление лопаток в спец. кассетах и протягивание хвостовика

Обеспечение обработки лопаток с минимальным припуском по профилю

Ленточное шлифование на спец станках широкой и узкой лентой

Сокращение ручного труда при подготовке профиля пера на 75 %

Глубинное шлифование елочного хвостовика и других фасонных поверхностей

Повышение точности (до 0,01 мм) и стабильности технологического процесса

Механизированное полирование профиля пера и заправка кромок

Исключение ручного труда при подгонке профиля

3

МЕХАНИЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

ХВОСТОВИКА

И

ПОЛОК

4

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРОФИЛЯ

ПЕРА

Совмещенная горячей деформации с термообработкой

  1.  Снижение затрат электроэнергии
  2.  Сокращение технологического цикла на 3 календарных дня

  1.  Высокотемпературная вакуумная термообработка
  2.  Фиксированная термообработка с применением керамической массы

  1.  Обеспечение прочностных характеристик
  2.  Уменьшение коробления

2

ТЕРМО

ОБРАБОТКА

ТП

изготовления

компрессорных лопаток

1. Изотермическая штамповка с припуском по перу 0,8 мм.

2. Штамповка с припуском под шлифовку 0,3-0,6 мм с ТМО и применением ЗСП

  1.  Повышение КИМ с 0,12 до 0,42
  2.  Уменьшение фрезерных работ на 30%
  1.  Литье по выплавляемым моделям с направленной кристаллизацией и моноструктурой
  2.  Точная объемная штамповка с применением ЗСП под термообработку

  1.  Получение лопаток без припуска по ГВТ
  2.  Получение заготовок с минимальным припуском (до 1,2мм)

ТП

изготовления

турбинных лопаток

1

ПОЛУЧЕНИЕ

ЗАГОТОВКИ

На большинстве операций ТП применяется уникальное оборудование и используются высококвалифицированные кадры рабочих и ИТР [6.8].

Заготовки дисков как компрессоров, так и турбин поступают на предприятие по кооперации со специализированного завода, где они подвергаются предварительной механической обработке, термообработке, старению и ультразвуковому контролю.

После всестороннего входного контроля механическая обработка дисков осуществляется на высокоточных станках с числовым программным управлением (рис. 1.11).

Особое внимание в ТП уделено вопросам термообработки, которая проводится в вакуумных печах с целью снятия внутренних напряжений, возникающих на этапе механической обработки.

После каждого этапа ТП осуществляется ультразвуковой контроль полотна и обода диска, а также капиллярный контроль всех поверхностей.

На этапе финишной обработки диски компрессоров и турбин подвергаются упрочнению микрошариками. Это позволяет повысить усталостную прочность на 15-18%.

Технологии изготовления валов

Изготовление заготовок валов компрессора и турбины, как и заготовок дисков, осуществляется на специализированном предприятии и поступает на предприятие по кооперации.

Поступающие заготовки валов уже подвергнуты предварительной механической обработке и термообработке с целью выравнивания внутренних остаточных напряжений. Основные этапы технологических процессов изготовления валов компрессора и турбины представлены на рис. 1.12.

Рассмотренные наукоемкие технологии изготовления лопаток; дисков, валов компрессора и турбины ГТД, созданные на основе использования приведенных подходов, должны удовлетворять следующим требованиям:

  1.  Технологический процесс должен быть малоотходным и экологически чистым. Примером такого процесса является изготовление деталей из порошков и гранул, применение вакуумных технологий и другие.
  2.  Наукоемкие технологии должны использовать оборудование с числовым программным управлением, позволяющим интегрировать на одном операционном поле ( в рабочей зоне одной и той же технологической установки) выполнение ряда операций [6.3].
  3.  В заготовительных операциях НТ должны применяться методы прямого выращивания сложнофасонных деталей из расплава а также статические и динамические методы пластического деформирования при минимуме формообразующей оснастки.

Рис.1.11. Технологии изготовления дисков

Обработка всех поверхностей микрошариками

Повышение условий прочности

Обработка елочных пазов и полотна микрошариками

Повышение усталостной

прочности

5

ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА

Термообработка

в вакуумных печах

Снятие напряжений от механической обработки

УЗК, ВТК полотна и обода диска, капиллярный контроль

Обеспечение надежности

Термообработка в вакууме для снятия напряжения при t=750°С

Снятие напряжения от механической обработки

Термообработка в вакууме для снятия напряжения при t=750°С

Снятие напряжения от механической обработки

3

ТЕРМООБРАБОТКА

4

СПЕЦ. ВИДЫ

КОНТРОЛЯ

Двухсторонняя токарная обработка на станках с ЧПУ

Обеспечение изготовления дисков толщиной до 2 мм

Комплексная обработка на станках с ЧПУ

Обеспечение стабильности технологических процессов

2

МЕХАНИЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

ТП

изготовления

диска компрессора

Поставка заготовок, предварительно обточенных, термообработанных и проверенных УЗК

Эффективное использование металла повышенной надежности

Поставка заготовок термообработанных, закаленных, прошедших старение и контрольУЗК

Эффективное использование материалов повышенной надежности

ТП

изготовления

диска турбины

1

ПОЛУЧЕНИЕ

ЗАГОТОВКИ

Комплексная обработка наружной и внутренней поверхности на станках с ЧПУ

Обеспечение стабильности технологий, 100% обеспечение геометрических параметров

Контроль наружной и внутренней поверхностей вала

Проверка на отсутствие дефектов типа волосовин, трещин и др. обесп. надежности

Токарная обработка наружной и внутренней поверхности на станках с ЧПУ

Обеспечение высокой точности и разностенности вала в пределах 0,1 мм

Контроль наружной и внутренней поверхностей вала

Выявление дефектов типа волосовин, трещин и др. обеспечение надежности

3

МЕХАНИ

ЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

4

МАГНИТНЫЙ

КОНТРОЛЬ

Закалка при t = 1050С

Отпуск при t = 520С

Обеспечение механических свойств

Закалка при t = 1010С

Отпуск при t = 570С

Обеспечение высокой точности и разностенности вала в пределах 0,1 мм

2

ТЕРМООБРАБОТКА

Компрессор

Поставка валов с термообработкой и частичной механической обработкой

Сокращение трудоемкости механической обработки и производственного цикла на 8 дн.

Экономическая заготовка с прошитым отверстием

  1.  Сокращение трудоемкости мех. обработки
  2.  Обеспечение равномерности механических свойств

Турбина

1

ПОЛУЧЕНИЕ

ЗАГОТОВКИ

5

ФИНИШНАЯ

ОБРАБОТКА

Упрочнение внутренней и наружной поверхностей микрошариками

Благоприятное распределение остаточных напряжений в поверхностном слое

Упрочнение внутренней и наружной поверхностей микрошариками

Благоприятное распределение остаточных напряжений в поверхностном слое

Рис.1.12. Технологии изготовления валов

  1.  Наукоемкие технологии должны  обладать  автоматизированными объективными средствами испытания и контроля параметров на всех этапах технологического процесса, иметь в составе основного оборудования встроенные устройства контроля и управляющие ЭВМ.
  2.  Наукоемкий технологический процесс должен быть автоматически программируемым и адаптироваться к изменяющимся условиям производственной среды при одновременном достижении оптимальных параметров на основе CAD\CAM систем.
  3.  Неотъемлемым условием наукоемкого технологического процесса является его сертификация, т.е. соответствие его параметров международным нормам и стандартам.

Контрольные вопросы к лекции 3.

  1.  Структурная схема создания наукоемкой технологии
  2.  Обобщенный технологический процесс изготовления компрессорных и турбинных лопаток ГТД
  3.  Технология изготовления дисков компрессор и турбин
  4.  Технология изготовления валов компрессорных и турбинных
  5.  Требования к наукоемким технологическим процессам

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67089. Інтелектуальна гра «Найрозумніший» для учнів 10 – 11 класів 77.5 KB
  Протягом останніх 100 років у результаті техногенної діяльності людини вміст вуглекислого газу в атмосфері невпинно зменшується. Яка хімічно активна речовина виділяється в результаті розпаду NО2 під дією олефінів з неповністю згорілого автомобільного палива. Якої шкоди завдає легеням курців дьоготь що міститься у тютюновому димі...
67090. Інтерактивна гра «Як не захворіти на грип» 45 KB
  Оголошення теми і завдання З приходом зими похолодань люди частіше хворіють на грип. Наше завдання вияснити чому виникає грип які шляхи його поширення і що можна зробити щоб не захворіти. Напевно вам доводилося хворіти на грип.
67091. Безпека дітей в Інтернеті. Інтернет – друг чи ворог? 306 KB
  Обладнання: імпровізований мікрофон; кафедра; бейджики із написами «суддя», «адвокат», «прокурор», «свідок», «головуючий», «обвинувачений»; таблички «судді», «обвинувачення», «захист», «свідки та слухачі»; мовленнєві опори, написані на окремих великих аркушах, щоб можна було прикріпити біля дошки...
67092. «Дивись на нас, як на рівних» (сценарій конкурсно-ігрової програми до відзначення Всесвітнього дня інвалідів) 73 KB
  Мета. Ознайомити дітей з Державними програмами соціальної підтримки інвалідів в Україні; дати інформацію про проведення Параолімпійських ігор; формувати в учнів почуття милосердя та солідарності з дітьми з обмеженими фізичними можливостями; виховання толерантного ставлення, підтримки, співчуття до інвалідів.
67093. Історичні пісні 144.5 KB
  Виховувати гордість за український народ який має славне героїчне минуле прищеплювати глибокі почуття любові до пісні рідного краю свого народу. Історичні пісні здебільшого виникали у самому вирі бурхливого життя народу.
67094. Историческая игра «Путешествие в мир истории» 83 KB
  Объявляется первый конкурс конкурс Плутословов Учитель. Начинаем третий конкурс конкурс капитанов. Слово предоставляется нашему высокому ареопагу жюри объявляет результаты 13 конкурсов. Ведущий Следующий конкурс Исторический зоосад.
67095. Игровой урок с будущими первоклассниками 86.5 KB
  Беседа: Приходилось ли вам плакать Почему А какое слово противоположное слову плакать Почему люди плачут или смеются А покажите мне своё настроение с которым вы пришли ко мне на урок. VIII Клуб почемучек а Беседа: Дети к нам пришла умная сова с вопросом. Знаете ли вы какое слово на свете самое любознательное...
67096. Как стать ответственным 52 KB
  Напишите ответственный на доске и попросите учащихся дать определение этому понятию. Спросите учащихся могут ли люди стать более ответственными в своих поступках. Если да то как Например стараться всегда приходить вовремя усердно работать говорить правду осознавать ошибки выражать свои мысли и идеи быть лидером...