Курсовая работа: Розробка технології та модернізація обладнання для напилення теплозахисних покриттів на соплові
Виконала: Дітковска О.О.
Група 5131
Перевірив: д. т. н., професор
Дубовий О. М.
Миколаїв 2007
Зміст
Вступ.
1. Аналіз конструкції та умов роботи виробу
2. Вибір методу, способу і обладнання для напилення
3. Вибір типу, складу і товщини покриття
4. Розрахунок та оптимізація технологічних параметрів плазмового напилення покриттів за допомогою моделі
5. Розробка технологічної інструкції
Загальні висновки
Література
Вступ
На сьогоднішній день однією з центральних задач сучасної техніки є захист деталей і металоконструкцій від корозії та зносу, підвищення довговічності машин та механізмів. Близько 30% щороку безповоротно втрачається через корозію та знос, або перетворюється на металобрухт.
Одним із головних ефективних методів боротьби з цими проблемами є застосування захисних покриттів. Нанесення покриттів на різноманітні деталі може суттєво знизити витрати матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів для забезпечення експлуатації машин і механізмів, скоротити простій обладнання збільшити випуск продукції, підвищити її якість крім того, застосування зносостійких покриттів дозволяє значно зменшити витрати легованих сталей і сплавів.
Лопатки газотурбінного двигуна (ГТД) – найбільш масова деталь двигунів. Тому виготовлення лопаток навіть в умовах малосерійного виробництва повино бути організовано по поточному принципу, з використанням високопродуктивного обладнення, сучасних технологічних процесів та способами контролю.[ 1]
Процес створення надійно працюючих ГТД невідємно повязанний з вибором лопаткових матеріалів достатньо жароміцних з максимальною високою корозійною стійкістю. Ще більш гостро постає ця проблема на фоні посилення тенденцій до підвищення швидкості та температури газового потоку, питомих навантажень та агресивності топлива. В сучасних ГТД досягаеться рівень температури робочого газу, близький або певищуючий температурний максимум роботи існуючих жароміцних сплавів. Застосування спеціальних евтектичних матеріалів, надміцних сплавів з дисперсним зміцненням – наукоємке направлення, яке потребуе великих еконмічних затрат, не завжди вирішуюче в повному обемі задачу підвищення економічності та надійності ГТД. Тому застосування технолгії нанесення ефективних жаростійких та теплостійких покриттів є радикальним та економічно обоснованим рішенням проблеми поеднання високої жароміцності лопаткових сплавів зі здатністю протистояти високотемпературному окисненю та сульфідно-оксидній корозії.
Соплова лопатка служить для подачі струменя газів на робочу лопатку. Ця деталь має складну конфігурацію. Вона працює в умовах обдування високотемпературним струменем, тому приділяється велика увага щодо її експлуатаційних властивостей і надійності. Призначення лопатки та умови її роботи вимагають напилення на неї покриття із теплозахисними та антикорозійними властивостями. Це покриття, в першу чергу, повинно мати низький коефіцієнт теплопровідності, а також мінімальну поруватість і високу міцність зчеплення.
1. Аналіз конструкції та умов роботи виробу
Газотурбінний двигун – це габаритна і складна конструкція, яка служить для перетворення теплової енергії в механічну. Важливими конструкційними деталями ГТД є соплові лопатки, які визначають його ресурс, так як працюють при великих нанвантаженнях. Вони підвергаються високотемпературному окисненю та гарячій корозії від продуктів згорання палива, до складу якого зазвичай входять мікродомішки азоту, сірки, ванадію, та аніони хлору. Лопатки соплового апарату першої ступені підвергаються найбільш високих температур газового потоку, виходячих безпосередньо з камери згорання. Напруження, виникаючі від газових сил та від зміни температури, відносно невеликі. Проте в лопатках соплового апарату виникають високі циклічні термічні напруження, повязанні з постійними змінами режимів роботи ГТД. Соплові лопатки швидко прогріваються при запуску установки і швидко охолоджуються при її зупинці.[2] Необхідність захисту лопаток від дії теплового потоку потребує, щоб сучасні захисні покриття володіли високою корозійною стійкостью та служили термічним бар'єром по відношеню до теплового випромінювання продуктів згорання палива.
Такого типу покриття на лопатках зазвичай виконують шляхом плазменого нанесення захисних шарів з кераміки, володіючими низькою теплопровідністю. Найбільш підходящим матеріалом являеться диоксид ZrО2
Лопатки мають складну конфігурацію. З середини соплова лопатка оснащена багатьма каналами та отворами для охолодження її під час роботи. Це один із методів захисту її від дії високої температури. Але цього мало для запобігання руйнації її робочої поверхні.
При роботі ГТД на лопатку діє струмінь продуктів згоряння палива. Тобто, вона працює у режимі високих температур (Т = 950 – 1050 ˚С) протягом довгого проміжку часу. Саме тому виготовляють такі деталі із жаростійкого сплаву. А також наносять теплозахисне покриття (ТЗП), тобто покриття, яке матиме якомога менший коефіцієнт теплопровідності.
ТЗП, в першу чергу, повинно захищати основний матеріал лопатки від руйнуючої дії температури та корозійних пошкоджень.
Пошкодження також можуть виникати у вигляді розтріскувань та відшарувань матеріалу покриття від основи. Ці дефекти вважаються недопустимими. Утворення їх пояснюється різницею коефіцієнта температурно розширення (КТР) між матеріалом основи і самим покриттям.
Більш високими експлуатаційними властивостями характеризуються покриття з плавною зміною складу при переході від металевої основи до поверхневого керамічного шару.
Саме для цього частіше теплозахисні покриття наносять з тришаровою структурою (рис. 1.1)
   |
Рис. 1.1. Тришарова структура.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--