CC BY
13Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
УДК 669.018.4.621.78
В. А. Костышев, М. С. Питюгов
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара
СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ СПЛАВА ВТ9 ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ В ОБЛАСТИ 0-ДЕФОРМАЦИИ
Доклад посвящен производству лопаток компрессора ГТД методом высокоскоростного выдавливания. В нем описан ряд экономических и технологических преимуществ метода, а также некоторые его недостатки, предложены конкретные способы их значительного снижения и направления дальнейшего исследования этого перспективного вида обработки металлов давлением.
Лопатки компрессоров газотурбинных двигателей относятся к числу наиболее нагруженных деталей, находящихся под воздействием больших растягивающих и знакопеременных изгибающих напряжений, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах [1]. Зачастую, именно лопатки определяют ресурс работы и надежность ГТД. Повышение эксплуатационных характеристик и ресурса работы лопаток является одной из приоритетных задач авиационной промышленности.
Один из наиболее перспективных методов изготовления лопаток - это высокоскоростное выдавливание [2]. Этот метод позволяет получать тонко профильные изделия с коэффициентом вытяжки более 10 единиц из титановых сплавов, которые зачастую обладают недостаточной технологической пластичностью при обычных скоростях деформирования на кривошипном горячештамповочном оборудовании.
Для двухфазных титановых сплавов, наряду с высокой усталостной прочностью и жаропрочностью, характерна высокая чувствительность к концентраторам напряжения, зависящая от структурно-фазового состояния материала. Пластинчатые структуры обладают более высокой трещиностойкостью, чем глобулярные [3]. Получение тонкопластинчатых структур, сочетающих высокую выносливость и вязкость разрушения, представляет значительные технологические трудности. Особенно сильное влияние на формирование структуры оказывает неравномерность деформации, связанная с градиентом температурного поля по сечению заготовки под выдавливание и в области формирования пера (в очаге деформации) при штамповке, и коэффициент контактного трения. Вследствие того, что коэффициент вытяжки при высокоскоростном выдавливании лопаток может превышать 10 единиц, применение различных видов стеклосмазок, эмалевых покрытий, графитовой суспензии и других видов смазки не оказывает существенного влияния на снижение коэффициента контактного трения в области формирования профиля пера лопатки, поскольку смазка остается с поверхностными слоями металла заготовки в области формирования замковой и трактовой поверхностей лопатки. Одним из наиболее эффективных способов снижения коэффициента контактного трения при высокоскоростном выдавливании является покрытие исходных заготовок мягкими металлами. Оптимальным технологи-
ческим решением является нанесение на титановую заготовку никеля гальваническим методом. При температуре 980 °С никель с титаном будут образовывать легкоплавкую эвтектику.
Так как воздействие индуктором будет кратковременным, легкоплавкая эвтектика будет образовываться в контакте с поверхностью прутка тонкой пленкой и осуществлять роль смазки. Это значительно уменьшит коэффициент контактного трения и обеспечит ламинарное течение металла в контактной зоне: штамповая оснастка - заготовка, что позволит приблизиться к эффекту жидкостно-граничного трения и создать равномерность напряженно-деформированного состояния по всему объему штамповки. Также это позволит увеличить ресурс работы штампов.
Создание равномерного температурного поля в момент деформирования будет достигаться за счет применения индукционного нагрева. В результате такого нагрева поверхность будет перегреваться по отношению к сердцевине. При переносе заготовки от индукционной печи к высокоскоростному молоту, заготовка охлаждается и будет происходить выравнивание температуры по сечению. Таким образом, в момент деформирования заготовка будет иметь практически одинаковую температуру по всему объему, а высокая скорость нагрева токами высокой частоты позволит существенно снизить рост зерна. Это способствует созданию равномерной деформации и последующего структурно-фазового состояния, а также повышению свойств готового изделия.
В условиях кратковременности деформирования и последующем быстром охлаждении тонких полотен штампованной детали внутризеренная структура зависит не только от условий деформации, но и от фазовой перекристаллизации, ориентированных в процессе деформации Р-зерен. Вследствие увеличенной плотности дефектов кристаллического строения, препятствующих непрерывному и свободному росту а-пластин в одном направлении и способствующих зарождению новых а-пластин не только на границах, но и внутри зерен, формируется текстурованная мелкозернистая структура Р-зерен с тонкопластинчатым разориентированным внутризеренным состоянием а-пластин. Такая структура обеспечивает получение наряду с высокими значениями прочности, пластичности выносливости, повышение КСТ в 4...5 раз
Решетневские чтения
по сравнению с традиционными глобулярными структурами.
Библиографические ссылки
1. Кузнецов Н. Д. Обеспечение надежности двигателей для гражданской авиации // Основные вопросы теории и практики надежности. М. : Советское радио, 1975.
2. Согришин Ю. П., Гришин Л. Г., Воробьев В. М. Штамповка на высокоскоростных молотах. М. : Машиностроение, 1978.
3. Костышев В. А., Чирков Б. И., Морозова И. Н. Структура и механические свойства материала компрессорных лопаток из титанового сплава ВТ9, изготовленных высокоскоростной штамповкой // Прил. к журн. «Авиационная промышленность». 1986. № 3.
V. A. Kostyshev M. S. Pityugov, Samara State Aerospace University named after Academician S. P. Korolev (National Research University), Russia, Samara
STRUCTURALLY-PHASE CONDITION OF BT9 ALLOY AT HIGH-SPEED EXPRESSION IN P-DEFORMATIONS AREA
The report is devoted to the manufacture of GTD compressor shovels by the method of high-speed expression. A number of economic and technological advantages and disadvantages of the method are described in the article There have been suggested some concrete ways of disadvantages' decrease and a direction of the further research of this perspective way of metal processing by pressure.
© KocTLimeB B. A., nmroroB M. C., 2010
УДК 669.056.9
А. А. Кульков, Л. В. Ручкин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рассматривается векторная характеристика при обнаружении объекта в видеопотоке. Проведен сравнительный анализ методов обнаружения и выбор оптимального сочетания характеристик объекта.
Актуальность темы исследования заключается в том, что предложенный в работе метод исследования объектов при помощи векторной корреляции позволяет решить вопрос о наблюдении за исследуемыми свойствами объекта при заданных условиях, либо при сравнении нескольких объектов. Осуществление поставленной задачи происходит посредством слежения за объектом исследования в реальном времени и нахождении свойств объекта, отличных от действительных. Включение векторной характеристики в обработку видеокадра, получаемого при наблюдении за объектом, позволит повысить эффективность выполняемых работ по операциям: слежение за процессом, принятие самостоятельных решений системы и движение за объектом наблюдения.
Векторная корреляция - метод, предусматривающий последовательное описание образа в виде вектора параметров изображения. Каждый текущий вектор сравнивается с эталонным. По результатам сравнения система принимает решение об образе - совпадает он с эталоном или нет. Благодаря этому методу, достигается высокая надежность распознавания.
Процесс корреляции описывается сравнением расстояний до объекта исследования. При определении
положения образа объекта, а именно некоторой точки Р объекта в произвольно созданной декартовой системе координат мы имеем r = (x, y, z)T - вектор начала координат и точки объекта Р; r = (x\ у , f)T - вектор начала координат и проекции точки Р объекта на плоскость изображения Р\ Здесь f - расстояние от плоскости изображения до точки начала системы координат. Векторы r и r коллинеарны и отличаются только отрицательным скалярным множителем. Если луч, соединяющий точки Рч и Р, составляет угол а с оптической осью, то длина вектора r определяется следующим образом:
r = -z-seca = -(r • z')seca,
где z" - единичный вектор вдоль оптической оси.
Длина r составляет r = /• seca и поэтому (1f )• r= 1/(r • z )r, что можно представить в виде компонент х /f = х/z , y/f=y/z.
Таким образом, для любого конкретного объекта можно определить расстояние от произвольно созданной системы координат, являющейся точкой отсчета для контролируемых параметров, в нашем случае таковой является камера видеонаблюдения.
