Дипломная работа: Жаропрочные сплавы
8.2. Устойчивость производства в чрезвычайных ситуациях
8.2.1. Факторы, влияющие на формирование ЧС в ТП
8.2.2. Разработка мер по повышению устойчивости ТП в ЧС
8.3. Промышленная экология
8.3.1. Материальный баланс выбросов и сбросов от производства
Выводы по главе
Выводы по дипломной работе
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Введение
На современном этапе, при работе в достаточно сложной экономической ситуации, основная цель, стоящая перед любым производителем заключается в снижении себестоимости изготовления единицы продукции при условии сохранения прежнего качества изделий или улучшения их качества. Это касается и предприятий авиастроительного комплекса, так как снижение себестоимости продукции позволяет снижать цены на конечную продукцию, что позволяет последней быть конкурентно-способной как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Применительно к металлургическому заготовительному производству авиационной отрасли, к которому относиться производство полуфабрикатов и деталей двигателей самолетов, элементов фюзеляжа и планера и т.д., также необходимо стремиться к снижению отходов металла, увеличению коэффициента использования материала, так как стоимость материалов, используемых в процессе производства, играет основную роль в формировании затрат на производство тех или иных деталей [1,2].
Безусловно, детали современных газотурбинных двигателей можно изготовить многими способами – литьем, механической и слесарной обработкой и т.д. Однако наиболее оптимальными способами изготовления деталей ответственного назначения в условиях серийного или массового производства, обеспечивающими высокую точность размеров и проработку структуры материала, относительно низкую себестоимость продукции, являются методы обработки давлением и в первую очередь горячая объемная штамповка.
При горячей объемной штамповке в условиях деформационного формоизменения, нагретая заготовка деформируется в штампованный полуфабрикат, заполняя внутреннюю, рабочую полость штампа. Пи этом форма штампованного полуфабриката должна быть максимально приближена к форме готовой детали, для того чтобы минимизировать отходы материала при последующей механической обработке штампованного полуфабриката.
В условиях серийного и массового производства деталей из сталей и сплавов цветных металлов, процессы обработки металлов давлением, и в частности горячая объемная штамповка имеют ряд существенных преимуществ перед остальными металлургическими процессами:
1. При изготовлении деталей штамповкой форма и размеры штампованного полуфабриката максимально приближены к форме и размерам готовой детали, что позволяет не только уменьшить трудоемкость последующей механической обработки, но и максимально снизить объемы отходов материала при обработке резанием.
2. Процессы обработки металлов давлением, по сравнению с обработкой металлов резанием, отличаются максимальным значением коэффициента использования материала при изготовлении подобных изделий.
3. Детали, изготовленные процессами обработки металлов давлением, отличаются высоким качеством структуры материала по сравнению с процессами изготовления полуфабрикатов литьем, так как в процессе деформации неоднородная, дендритная структура литого материала, с большим количеством литых пор и интерметаллидов, превращается в мелкозернистую, равно осную деформационную структуру, что крайне важно при изготовлении деталей ответственного назначения [2].
4. Процессы обработки металлов давлением легко подвергаются автоматизации и механизации, что в свою очередь снижает трудоемкость выполнения технологических операций.
5. При изготовлении деталей штамповкой имеется возможность использовать низко квалифицированную рабочую силу, за исключением случаев изготовления, установки и наладки штампов [1,2].
1. Задание на технологическое проектирование
Разработать новый технологический процесс изготовления детали типа "фланец" представленной на рис.1 из жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе ЭИ868 методами горячей объемной штамповки. Деталь относится к группе ответственных изделий авиационной промышленности. Применяется в компрессорной и форсажной камерах современных газотурбинных двигателей. К детали предъявляются повышенные требования по жаропрочности и жаростойкости, качеству структуры материала, надежности длительной эксплуатации и т.д. Учесть тот факт, что имеется серийное производство детали с годовой программой выпуска 200 000 шт./год.
 |
????? ???????? ??????.
Рис.1.
2. Сведения о материале изделия
2.1 Основные жаропрочные сплавы на никелевой основе
При изготовлении ответственных деталей современных газотурбинных двигателей довольно часто, в качестве материалов, используют жаропрочные и жаростойкие сплавы на никелевой основе. Легированные сплавы на никелевой основе широко применяются при изготовлении газотурбинных двигателей для рабочих и сопловых лопаток и в меньшей степени — для турбинных дисков и колец [1,3].
Все жаропрочные сплавы на никелевой основе целесообразно подразделить на следующие две группы:
1. Сплавы ЭИ437, ЭИ617, ЭИ826, ЭИ929, ЭП57, ЭП220, ЖСЗ,ЖС6, ЖС6К, ЭП539, ЭИ698, содержащие Ti и А1 и упрочняющиеся вследствие образования интерметаллидной фазы γ' [N3 (Ti, A1)].
2. Сплавы ЭИ827, ЭИ828, ЭИ867, ЭП109, ЭП238, содержащие только алюминий и упрочняющиеся фазой Т3 А1. К этой группе сплавов относиться и сплав ХН60ВТ, имеющий обозначение ЭИ 868. Сплавы такого типа в деформированном состоянии раньше за рубежом практически не применялись. Для легирования основного твердого раствора отечественных сплавов используют одновременно молибден и вольфрам, в то время как в серийные зарубежные сплавы вводили только молибден.
Исследованиями показано, что разупрочнение сплавов с вольфрамом и молибденом меньше, чем при наличии только одного молибдена. В Англии никельхромотитанистые сплавы известны под марками нимоник 80, 80А, 90, 95, 100, 105 и 115; в США — под марками инконель X, инко 550, 700, 71ЗС, удимет 500, удимет 700, рене 41, никротанг [3].
В результате сложного легирования у сплавов этой группы достигнуты более высокие жаропрочные свойства по сравнению со сплавами на железной и даже кобальтовой основах.
Металлический никель при 800 0 С имеет 100-ч длительную прочность 40 МПа. Присадка 20% Сг к никелю сравнительно мало упрочняет твердый раствор при высоких температурах и повышение предела длительной прочности составляет 25-30%. Хром улучшает окалиностойкость и, кроме того, повышает энергию связи атомов в твердом растворе системы Ni—Cr—Fe.
Введение в сплавы 2,5-3,0 % Ti способствует образованию высокодисперсных интерметаллидных фаз при умеренных температурах, увеличивая тем самым сопротивление сплава пластической деформации и повышая 100-ч длительную прочность при 800 0 С до 150 МПа. Внедрение в нихромовые сплавы титана вместе с бором повышает ее до 200 МПа. Еще более значительному росту жаропрочности способствует увеличение содержания титана или алюминия (или их суммы) вместе с бором и тугоплавкими элементами - W, Мо или Nb. Установлено, что характеристическая температура, пределы длительной прочности и внутреннее трение с внедрением титана в никель и в хромоникелевые (никельхромистые) сплавы повышаются. Известно, что между скоростью роста частиц второй фазы при старении сплава на никелевой основе и длительной прочностью имеется определенное соответствие. Присадка бора ускоряет процессы укрупнения частиц.
Никелевые сплавы марок ЭИ 868, ЭИ 929 и др. обладают высокой стабильностью свойств, определяемых при длительных испытаниях на разрыв, что подтверждено неоднократными испытаниями в лабораторных и промышленных условиях. Между длительной прочностью, твердостью при соответствующей температуре испытания и количеством упрочняющих фаз, образующихся в результате термической обработки хромоникелевых сплавов, наблюдается определенная зависимость. С повышением содержания титана или алюминия или их суммы в никельхромистом сплаве увеличивается количество интерметаллидной фазы типа γ' [Ni (Ti,A1)] или фазы Ni3 Al .
С понижением температуры растворимость титана в двойной и в тройной системах резко падает. Так, при 750 0 С в двойной системе Ni-Ti растворимость титана составляет уже 10%, а в тройных сплавах с 20% Сг — примерно 4%. По-видимому, при дальнейшем снижении температуры растворимость титана Ni - Сг твердом растворе еще более резко падает и сплавы с содержанием титана меньше 4% при комнатной температуре, возможно, уже являются двухфазными. Однако в состав жаропрочных сплавов, кроме титана, как правило, входит алюминий. Согласно диаграммам состояния системы Ni—Al—Ti, алюминий оказывает значительное влияние на растворимость титана в никеле. Так, при 1150 0 С растворимость титана в никеле снижается с 13 до 8% при содержании 5% А1. При 750 0 С это явление еще более ярко выражено. Аналогичное действие на растворимость алюминия в никеле оказывает титан.