ON THE PROBLEM OF SERIAL WORKS ON THE APPLICATION OF PROTECTIVE NANOCOATINGS TO THE RESOURCE-SAVING COMPONENTS OF POWER PLANTS OF AVIATION AND GROUND EQUIPMENT
Abstract and keywords
Abstract (English):
The study objective is to develop the scientific foundations for the practical implementation of new methods of serial repair of resource-saving parts with erosion-resistant nanocoatings, which are subjected to increased erosion wear in operation. The problem to which the paper is devoted is to study the reliability and technical effectiveness of the developed proposals for making additions to the current regulatory and technological documents for the serial overhaul of gas turbine engines. For the study the following methods are applied: application of ion-plasma coatings in vacuum, destructive (measurements of micro-hardness and erosion resistance of coatings) and non-destructive (instrumental) control, manual and other surface treatment of the studied parts, mathematical statistics and expert judgement while conducting and analysing experimental research results. The novelty of the work is in the use of information about compressor blades with multi-layer, multi-shade reinforcing nanocoatings worn out in operation during subsequent repair. Their application should be fixed in the reporting production repair documents during the previous repair of the same blades. Study results: confirmation of the defined resource characteristics of compressor blades, reduction of production defects during the repair of blades with remnants of high-strength nanocoatings, preservation of the conditions for ensuring the serial overhaul of gas turbine engines. Conclusions. The theoretical calculations and practical studies of the proposed methods for repair of resource-saving components with multilayer multi-shade protective nanocoatings provide both the specified requirements for the operational reliability of gas turbine engines and the serial overhaul.

Keywords:
gas turbine engine, compressor, blade, repair, resource, erosive wear
Text
Text (PDF): Read Download

 

Введение      

 

Современные требования к обеспечению заданной работоспособности всех видов техники определяются, с одной стороны, необходимостью поддержания требуемого уровня надежности и безопасности эксплуатации [1], с другой, соблюдением экономических характеристик их эксплуатации и ремонта [2]. Для газотурбинных двигателей (далее – ГТД) деталями, обеспечивающими выполнение указанных требований, являются, в первую очередь, лопатки компрессоров и турбин, подшипники, шестерни, уплотнения.

          Техническое состояние компрессорных лопаток существенно влияет на эксплуатационную надежность ГТД и последующую затратность их ремонта. Основные повреждения лопаток компрессоров возникают от попадания в газо-воздушный тракт двигателя посторонних предметов и от эрозионного износа пера лопаток. Причем второй фактор наблюдается в три раза чаще первого [3, 4].

          Эрозионный износ пера компрессорных лопаток исследуется много лет [5, 6] и по различным направлениям.  Так, анализ распределения пылевых частиц по компрессору ГТД представлен в [7]. В [8, 9] показаны особенности износа компрессорных лопаток.

          На данный момент накоплено большое количество научно-технической информации по защите поверхности деталей от эрозионных повреждений. Например, [10 … 13] раскрывают различные свойства покрытий, [14 - 17] – методы и технологии нанесения высокопрочных защитных нанопокрытий. Большинство исследований посвящено относительно недорогим, но эффективным покрытиям на основе нитрид титана TiN.

          Нанесение на компрессорные лопатки различных типов нитрид титановых покрытий снижает на 15 … 25 % скорость эрозионного износа, обеспечивая силовым установкам полную или близкую к полной выработки установленных межремонтных ресурсов, что особенно важно в условиях повышенной запыленности воздуха.

          Однако, не смотря на многочисленность разработанных технологий нанесения нанопокрытий на лопатки, удаление их остатков во время ремонта ГТД проблематично. Причиной тому – высокая микротвердость защитных пленок, достигающая для нитрид титанового нанослоя стандартной толщиной от 4 мкм до 7 мкм около 24 ГПа, в ряде случаев и более, а также неравномерность эрозионного износа защитного покрытия по длине и ширине пера лопатки. Причем по ступеням компрессора степень износа также различна. Пример такой неравномерности представлен на правом снимке рис. 1, где входная кромка пера лопатки, выработавшая межремонтный ресурс, уже лишилась защитного покрытия, далее следует переходная зона с неравномерными остатками нитрид титанового слоя, за ней – начальная стадия эрозионного износа покрытия, и ближе к выходной кромке пера – целое покрытие, близкое к своему первоначальному состоянию, которое показано на левом снимке рис. 1.

 

с износом

рис1 левый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Примеры состояния компрессорных лопаток ГТД в начале эксплуатации и при поступлении в ремонт

Fig. 1. Examples of the state of the compressor blades of the GTE at the beginning of operation

and upon receipt of overhaul

 

нитридооо прозрачн

Рис. 2. Лопатка с нитрид титановым покрытием

Fig. 2. Blade with titanium nitride coating

отполированн прозрачн

  Рис. 3. Подготовленная лопатка

под нанесение покрытие TiN

Fig. 3. Prepared blade

for application TiN coating

Капитальный ремонт компрессорных лопаток, если заказчик ремонта желает получить двигатель в состоянии подобно левому снимку рис. 1, подразумевает полное восстановление такого покрытия взамен изношенного. Так, на рис. 2 представлена лопатка с восстановленным нитрид титановым покрытием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

Одним из условий ремонта покрытия является подготовка поверхности пера лопатки, заключающаяся в ее шлифовке и полировке до 9 – 10 класса чистоты поверхности (рис. 3). Если не выдержать требуемой чистоты поверхности, качество наложения слоя нитрид титана на поверхность пера лопатки окажется неудовлетворительным.

рис4
            Подготовка пера лопатки под наложение слоя нитрид титана с полировкой под 9 – 10 класс чистоты поверхности – процесс длительный во времени, трудоемкий. Выполняется он на полировальных бабках вручную (рис. 4) и, будучи одним из технологических этапов ремонта ГТД, характеризуется как одно из «узких мест» в серийном капитальном ремонте на стационарных предприятиях.

Рис. 4. Ручная обработка лопаток

Fig. 4. Manual processing of the blades


            Сложность и трудоемкость снятия остатков изношенного высокопрочного покрытия зачастую приводит к появлению производственного брака в виде пережогов краев лопаток (рис. 5). Такой брак возникает, когда исполнитель работ пытается шлифовальными или полировальными кругами (рис. 4) полностью удалить остатки изношенных высокопрочных покрытий и подготовить поверхность в соответствии с рис. 3.

 

Рис. 5. Пример производственного брака

от пережога краев лопаток при их ремонте

Fig. 5. An example of a manufacturing defect

from the burning of the edges

of the blades during their overhaul

пережог обработки - вертик_БМП

нитрид тит пережог под полировку1

            Практика заводского капитального ремонта лопаток показывает, указанный производственный брак высоковероятен при освоении технологических операций, у неопытного или уставшего к концу рабочей смены исполнителя работ, при отсутствии информации, как близко обрабатывающий круг приблизился к основному материалу пера лопатки (какая толщина остатков покрытия остается под удаление) и когда следует снижать усилия прижатия лопатки к обрабатывающему кругу.

 

33

            В связи с тем, что обработка компрессорных лопаток с нитрид титановыми покрытиями сложна из-за микронных толщин изношенных защитных пленок, сложного профиля пера, вариативных размеров и количества самих лопаток в узле (например, в ГТД ТВ3-117 894 роторных и 844 статорных лопаток), а также из-за различных степеней эрозионного износа покрытия по ступеням компрессора, исследовательские работы по удалению нитрид титановых покрытий получили ограниченное развитие, относятся скорее к опытным, единичным работам на отдельно взятых лопатках и не соответствуют требованиям серийного заводского капитального ремонта по критерию «затраты-время-эффективность-качество». 

 

            Например, в [18 – 21] предлагается удаление нитрид титанового покрытия с пера лопатки гальваническим методом травления в растворах различного химического состава. Повтор предлагаемых работ на производственной базе авиационного ремонтного предприятия подтвердил положительные результаты удаления целостного, без эксплуатационного износа нитрид титанового покрытия, соответствующего рис. 2.

            Однако попытки удаления изношенного покрытия на лопатках, поступивших в ремонт с эксплуатации (подобно правому снимку на рис. 1) выявили одновременно с удалением изношенных слоев нитрид титана подтравливание основного металла лопатки при продолжении травления более толстых или менее изношенных слоев покрытия.

            Для лопаток последних ступеней компрессора, представление об их размерах дает рис. 6, одновременное травление с более крупными лопатками первых ступеней компрессора ведет к производственному браку по недопустимому утонению толщины пера малогабаритных лопаток.

            Введение раздельного по ступеням компрессии травления требует увеличения либо гальванических ванн и расходных материалов, либо времени на поэтапное выполнение работ по ступеням компрессора.

            Кроме того, оперативный контроль над ходом травления с целью определения момента его окончания также приводит к повышенным трудозатратам исполнителей. К этому следует прибавить затраты на последующую промывку лопаток в чистой воде и их дальнейшее упрочнение, например, галтовкой и полировку под требуемый класс чистоты поверхности.

            Как вывод, предлагаемые в [18 - 21] способы удаления остатков нитрид титановых покрытий не соответствуют заводскому критерию «затраты-время-эффективность-качество» и малопригодны для соблюдения условий серийности среднего и крупного ремонтного производства.

            Альтернативой гальваническим методам удаления нитрид титановых покрытий следует назвать «опорное полирование» по [22]. Данная технология предусматривает механическое, на станочном оборудовании, удаление покрытий с пера лопатки. Сущность метода состоит в «опирании» на менее поврежденную эрозией поверхность покрытия одной частью зоны соприкосновения обрабатывающего круга, а другая часть этой же зоны круга удаляет примыкающий более изношенный слой покрытия до оголения основного металла лопатки. При этом вращающийся круг постепенно передвигается вдоль и поперек пера лопатки.

      пальцы_1

Рис. 6. Износ защитного покрытия

на лопатке последней ступени

компрессора ГТД

Fig. 6. Wear of the protective coating

on the blades of the last stage

of the GTE compressor


            Проанализировав предложенный метод ремонта лопаток, выявлены три проблемных фактора. Первый. Для выполнения таких работ требуется закупка нового оборудования ЧПУ с соответствующим программным обеспечением (в авиаремонтных предприятиях отсутствуют станки, способные обрабатывающим инструментом повторять сложные профили пера компрессорных лопаток). Второй. Не уточняется, каким образом компенсируется постепенное изменение диаметра обрабатывающего круга для поддержания необходимого усилия его прижатия в опорной зоне на пере лопатки. Третий. Не дается пояснений, как избежать производственного брака при нежелательном, но неизбежном соприкосновении вращающегося абразивного круга с соседними поверхностями крученого корыта лопатки. Указанные факторы требуют дополнительного решения выявленных проблем.

 

            Анализ предложений по [18 - 22] показал, данные технологии не в полной мере отвечают заводскому критерию «затраты-время-эффективность-качество», т.к. не удовлетворяют требованиям серийности капитального ремонта ГТД с точки зрения минимальных длительности и затратности выполнения технологических операций, сложности оперативного контроля качества и соблюдения ритмичности производственного процесса.

            В отличие от выше изложенных попыток ремонта компрессорных лопаток ниже представлены результаты проведенных на серийном авиаремонтном производстве исследовательских и опытных работ по ремонту компрессорных лопаток ГТД с остатками изношенных эрозионно стойких нитрид титановых покрытий, и выработаны предложения по внедрению их в серийное ремонтное производство.

 

           

34

 

 

Материалы, модели, эксперименты и методы          

 

Исследовательские работы по нанесению защитных нанопокрытий на ресурсоопределяющие детали силовых установок авиационной и наземной техники в условиях серийного капитального ремонта силовых установок проводились в три этапа.

            На первом этапе проведен подбор и изучение возможности нанесения на компрессорные лопатки ГТД нового, в сравнении с нитрид титановым покрытием, более высокопрочного износостойкого покрытия, способного существенно повысить эффективность силовых установок авиационной и наземной техники. Подбор нового покрытия производился согласно критерию «затраты_на_приобретение_и_нанесение-микротвердость-эрозионная_стойкость», определяющему политику качества ремонтного предприятия в отношении обеспечения послеремонтной надежности силовых установок авиационной и наземной техники.

            На втором этапе разработано предложение по чередованию нескольких слоев покрытий на основе нитрид титана, при этом за основу брался критерий ремонтного производства «затраты-время-эффективность-качество», определяющий серийность производственного процесса. Проведено математические моделирование и выполнены расчеты по определению экономической эффективности указанного предложения.

            Третий этап объединил в себе проведение исследовательских работ на базах Луганского государственного университета им. В.Даля и авиационного ремонтного завода. Проведено нанесение на роторные и статорные лопатки выбранного многослойного разнооттеночного покрытия на основе нитрид титана. Опытным путем проверена износостойкость полученного таким образом многослойного покрытия, а также в условиях ремонтного производства проверена ремонтопригодность изношенного многослойного разнооттеночного многослойного покрытия. Подтверждены правильность математического моделирования эффективности разработанных предложений и соответствие требованиям критерия «затраты-время-эффективность-качество». По результатам работ подготовлено предложение по внесению дополнений в руководящую ремонтную документацию на серийный капитальный ремонт силовых установок авиационной и наземной техники.

            В ходе работ использована научно-техническая документация по высокопрочным эрозионно стойким нанопокрытиям, изучены находящиеся в свободном доступе к информации результаты иных исследований, предложений и патентов научно-исследовательских отечественных и иностранных организаций и ВУЗов, проанализированы исследования и коммерческая реклама отечественной авиационной промышленности и авиационных ремонтных предприятий, опыт заводского капитального ремонта силовых установок вертолетной техники, а также эксплуатационная послеремонтная надежность вертолетных ГТД с эрозионно стойкими нанопокрытиями на компрессорных лопатках.

            Для проведения исследований задействованы вакуумная установка ионно-плазменного напыления «Булат-6», технологическая линия нанесения/снятия гальванических покрытий, твердомер ПМТ-3, оптический микроскоп увеличением х100, весы тип ТВЕ с точностью 1 мг, технологические стенд пескоструйной обработки поверхностей деталей с использованием электрокорундового песка 14А F60 дисперсностью от 100 мкм до 300 мкм под давлением 0,32±0,02 МПа, напольный стационарный полировальный станок модели С-3086 с кругами шлифовальными типа ПП 150х20х32 64С 10-16 ПФ и кругами войлочными полировальными типа Т 120х20 64С 6-12, муфельная электропечь типа КЭП (СНОЛ), часы.

 

           

Результаты 

 

35

В ходе исследований установлено, с точки зрения цены и износостойкости оптимальным является циркониевый нитрид титана, имеющий микротвердость 34 ГПа против 24 ГПа у нитрида титана.

 

            Нанопокрытия на лопатки наносились в установке «Булат-6». Далее лопатки на технологическом стенде пескоструйной обработки поверхностей деталей подвергались с замером времени воздействию стендового эрозионного износа и нагреву, имитирующих эксплуатационный износ, но в более жестких условиях убыстрения такого процесса. Исследования производились по-отдельности на лопатках с однослойными, двухслойным (TiZrN+TiZrN) и трехслойными (TiZrN+TiN+TiZrN) покрытиями.

            Для обоснования ввода в структуру покрытия циркониевого нитрид титана в данной статье представлена часть математической модели расчета повышения эксплуатационной эффективности эрозионной защиты компрессора, предусматривающая расчет наработки в часах (минутах стендовых испытаний) силовой установки по времени выработки входной кромки лопатки первой ступени компрессора ГТД ТВ3-117, имеющей защитные нанопокрытия, до предельно допустимых в эксплуатации значений (максимально допустимые эксплуатационные требования – провал (эрозионный износ, истирание, уменьшение длины) по хорде пера лопатки минус 2 мм).

            В общем виде длительность выработки входной кромки Твыраб.вх.кр. в часах (или минутах) определяется:

 

 

 

                                                                                                                                                                                                 (1)

 

 

где:     - Твыр.защитн.покр. – время последовательного износа каждого расположенного друг на друге защитного покрытия;  s – количество таких защитных покрытий на входной кромке пера лопатки; Твыр.осн.матер. – время износа оголенной входной кромки лопатки из сплава ВТ-8.

            Данная формула также применима и для экспериментальных стендовых исследований, где параметры обдува пера лопатки, превышающие значения по [10], обоснованно следует считать частично соответствующими условиям эксплуатации, однако отражающими качественные показатели стойкости основного материала лопатки и нанесенного на него защитного покрытия.

            Время выработки оголенного сплава ВТ-8 по входной кромке пера лопатки определяется по формуле

 

 

 

                                                                                                                                                                                            (2)

 

 

где       Твыр.осн.матер. – время, длительность выработки в часах оголенной входной кромки пера лопатки (в данном случае первой ступени ротора компрессора двигателя ТВ3-117); Мматер.вх.кр. – масса основного материала ВТ-8 лопатки, подвергаемая уносу вплоть до максимально предельной выработки в эксплуатации по провалу по хорде на 2 мм;  Vвыраб.матер.вх.кр. – скорость уноса материала этой же лопатки, определяемая стендовыми исследовательскими работами, их результаты представлены в таблице.

36

            Мматер.вх.кр. предстает как масса входной кромки лопатки, подвергающейся уносу из-за эрозионного воздействия. Определяется через плотность материала и объем (ширина износа, высота и толщина зоны входной кромки лопатки по ширине износа в 2 мм):

 

                                                                                                        (3)

где  ρ – плотность материала ВТ-8 составляет 4520 кг/м3 или 0,00452 г/мм3;            Д – высота входной кромки (по длине пера) лопатки первой ступени компрессора, равная 70 мм; В – длина (глубина) износа, провал по хорде 2 мм; для накладываемых поверх слоев глубина возрастает на толщину Т нового слоя;              Ш – ширина (толщина пера лопатки на длине провала 2 мм), равная 0,7 мм у заканцовки пера; для накладываемых поверх слоев ширина возрастает на ее удвоенную толщину Т (с обоих сторон);              ρTiN составляет 5213 кг/м3 или 0,00521 г/мм3; ρTiZrN равна 10530 кг/м3 или 0,01053 г/мм3 (плотность расчетная).

            После соответствующих вычислений формула (3) для ВТ-8 приобретает вид:        

 

                                                                       (4)

            Формулы (2, 3) применимы для расчетов по циркониевому нитрид титану и нитрид титану, если вместо плотности ВТ-8 в них внести значения плотности этих защитных покрытий. При этом значения Д допустимо оставить без изменений. В и Ш следует считать как увеличение этих параметров за счет толщины нанопленки Т.

            Тогда для слоя покрытия, который работает в комплексе с основным материалом, формула расчета времени износа приобретает вид:

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                (5)

 

где      Т – толщина нанопленки, способная выполнять свои защитные функции на подложке или нижнем слое покрытия; в расчетах целесообразно принять минимальную толщину в 5 мкм;  s – очередность наложенного слоя, увеличивающего лобовую ширину входной кромки лопатки под износ.

            Формула (5) применима для любого количества накладываемых на лопатку слоев эрозионно стойкого защитного покрытия.

            Расчеты времени по математической модели выполнены по значениям колонки 1 таблицы , итоговые значения внесены в колонку 3 этой же таблицы.

пескостр1

пескостр3

 

Рис. 7. Состояние защитного покрытия лопаток

на разных этапах имитации

эксплуатационного эрозионного износа

Fig. 7. The condition of the protective coating

of the blades at different stages

of simulation of operational erosion wear

            Достоверность теоретических расчетов подтверждена практическими исследова-ниями.

 

            На рис. 7 представлен внешний вид компрессорных лопаток ТВ3-117 и их покрытий на промежуточных и конечных результатах пескоструйной обработки лопаток.         Левый снимок – две лопатки в процессе стендовой имитации эксплуатационного эрозионного износа (частичный износ покрытия). Правый снимок – две лопатки после полного удаления защитных покрытий (полный износ, покрытие выработано).

            Полученные результаты оформлены таблицей, где строка 4) по колонке 1 содержит фактическое значение износостойкости трехслойного чередующегося покрытия на основе нитрид титана.

            Исследования проводились в четырех температурных условиях: нормальные условия Н.У. (15оС, соответствует приведенной температуре наружного воздуха для заводских стендовых испытаний ГТД) и три различных температуры нагрева лопаток с покрытием.

 

 

 

 

 

 

 

 Таблица

Показатели стойкости исследуемых покрытий при нормальных условиях

Лопатка

Скорость эрозионного износа, г/мин

Время износа по ММ, мин.

факт

по [24]

1

2

3

1) без покрытия, материал ВТ-8

0,036

0,036

12,3

2) с нитрид титаном TiN

0,029

0,028

29,9

3) с циркониевым TiZrN

0,013

0,012

94,4

4) с TiZrN+TiN+TiZrN (усредненно как один монослой)

0,024

---

129,7

37

           

 

 

рис8

Рис. 8. Изменение рабочих характеристик защитных покрытий на основе нитрид титана при нагреве компрессорных лопаток до температур в компрессоре ГТД ТВ3-117

Fig. 8. Changing the performance characteristics

of protective coatings based on titanium nitride

when the compressor blades are heated to temperatures in the compressor of GTE TV3-117


Нагрев лопаток с покрытиями производился в термопечи, имитируя температуру Т2 (температура после компрессора перед камерой сгорания), которая меняется в зависимости от режимов работы ГТД (здесь – ТВ3-117). Результаты представлены на графике рис. 8.

 

 

           

 

38

Эти исследования проведены на двух вариантах покрытия: два слоя циркониевого нитрид титанового покрытия (нижний слой имитирует слой-подложку трехслойного покрытия), трехслойное чередующееся покрытие по строке 4 таблицы.     Выбор трехслойного покрытия TiZrN+TiN+TiZrN обусловлен следующими причинами: а - положительными результатами исследований на эрозионную стойкость, изложенными в данной работе; б - относительной дешевизной, удорожание нанесения TiZrN в сравнении с одним слоем нанопокрытия TiN составило 63 %, определение цен высчитано по покрытиям из [9];      в - максимальной гарантированной достаточностью трехслойного покрытия для выработки ГТД ТВ3-117 межремонтного ресурса МРР 1500 часов без эрозионного повреждения основного материала ВТ-8 лопаток, что гарантирует их последующую ремонтопригодность при капитальном ремонте ГТД; г - визуальным для исполнителя такого ремонта различием цветовых оттенков между слоем TiZrN и слоем TiN. Так, например, замер времени эрозионной стойкости трехслойного покрытия TiZrN+TiN+TiZrN позволил визуально контролировать износ верхнего циркониевого нитрид титанового покрытия с переходом эрозионного воздействия к следующему, ниже лежащему слою, в данном случае нитрид титановому покрытию и т.д.            

 

Используя эффект разноотте-ночности многослойных покрытий, авторами статьи предложен и проверен на производственной базе авиаремонтного предприятия новый метод ремонта компрессорных лопаток как ресурсоопределяющих деталей с остатками эрозионно стойких защитных нанопокрытий. Метод отличается от предложений по [19 – 23] сохранением стандартной технологии ремонта лопаток с использованием имеющегося на каждом авиаремонтном предприятии предусмотренного руководящей ремонтной документацией станочного оборудования (рис. 4). Преимущество состоит в предоставлении исполнителю работ возможности, по предварительному знанию им очередности ранее нанесенных различных по цветовой гамме слоев покрытия, оперативно визуально определять свои усилия прижима пера лопатки к обрабатывающему кругу. Это позволяет доводить поврежденные эрозионным износом слои защитных покрытий под 9-ю или 10-ю чистоту поверхности пера лопатки без необходимости, как это предлагается в [19 – 23], полного снятия таких покрытий.

            Снимок на рис. 9 демонстрирует по предложенному методу практический результат ремонта двух разнооттеночных слоев нитрид титана и циркониевого нитрид титана под нанесение нового противоэрозионного защитного покрытия. Показана лопатка после ручной подготовки поверхности, доведенной до 9-го класса чистоты поверхности. На снимке различимы более светлые и более темные оттенки слоев нитрид титана и циркониевого нитрид титана, а также частично оголенная поверхность металла лопатки после ее ремонта.

рис10

Рис. 10. Вариант внесения информации в дело

ремонта об особенностях нанесенных защитных

покрытий на лопатку

Fig. 10. The option of entering information

into the overhaul Case about the features

of the applied protective coatings on the blade

снятие под полировку перед нанесением

Рис. 9. Пример заполировки лопатки без полного удаления остатков защитных покрытий

Fig. 9. An example of polishing a blade

without completely removing the remnants

of protective coatings

            Порядок и количество наложения новых слоев на подготовленные для этого остатки старых покрытий должны указываться в заводском технологическом процессе ремонта лопаток и фиксироваться исполнителем в отчетной технологической ремонтной документации (Деле ремонта деталей узла компрессора). Схематично, в принципиальном виде, оформление исполнителем в Деле ремонта сведений о слоях покрытия показано на рис. 10. Как и заполнение самого Дела, указанное оформление производится вручную.

 

 

             

Заключение 

 

Результаты исследований и опытных работ показали, в процессе заводского ремонта лопаток компрессоров ГТД полное удаление остатков изношенных эрозионно стойких нанопокрытий под нанесение новых нецелесообразно с точки зрения соблюдения требований серийности капитального ремонта силовых установок авиационной и наземной техники. Для этого достаточна на станочном оборудовании ручная, шлифовальными и полировальными кругами, обработка остатков покрытий без полного их удаления до девятого класса чистоты поверхности пера лопаток, чем сокращаются трудозатраты на ремонт лопаток под наложение новых защитных слоев эрозионно стойких нанопокрытий.

39

            Предотвращение возникновения производственного брака в виде пережога или недопустимого уточнения пера ремонтируемой лопатки обеспечивается заблаговременным, при предыдущем заводском ремонте, нанесением на ее перо нескольких чередующихся визуально различимых разнооттеночных слоев нанопокрытий. Ремонт таких слоев позволяет своевременно переходить от шлифовки к заполировке остатков слоев ранее нанесенного защитного покрытия без критичного ремонта основного материала лопатки.

 

            Для сохранения ремонтопригодности компрессорных лопаток из сплава ВТ-8 выработка стандартного или продленного по техническому состоянию межремонтного ресурса силовых установок без существенного эрозионного повреждения основного материала компрессорных лопаток достигается наложением на них многослойного разнооттеночного покрытия, например, TiZrN+TiN+TiZrN.

            Тип, конфигурация и количество слоев может устанавливаться во внутризаводской технологической и фиксироваться в отчетной ремонтной документации.

            Для снижения производственных затрат на ремонт компрессорных лопаток с эрозионным износом их очередной капитальный ремонт целесообразно выполнять на том же ремонтом предприятии, которое ранее наносило такие слои нанопокрытий и располагает информацией о конфигурации и количестве наложенных на компрессорные лопатки слоев.

 

References

1. Tarasenko Yu.P., Krivina L.A., Fel' Ya.A. Ispol'zovanie nanostrukturirovannogo ionno-plazmennogo pokrytiya nitrida titana dlya povysheniya iznosostoykosti plunzhernyh par toplivnyh nasosov. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Povolzhskiy region. Tehnicheskie nauki. 2014;3 (31):142-148.

2. Nosov M.V. Ocenivanie effektivnosti ekspluatacii tehnicheskih sistem na osnove modeli teorii markovskih processov. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenivanie-effektivnosti-ekspluatatsii-tehnicheskih-sistem-sredstv-na-osnove-modeli-teorii-markovskih-protsessov/viewer.

3. Enikeev G.G. Kompleksnaya zaschita gazoturbinogo dvigatelya, ekspluatiruyuschegosya v zapylennoy atmosfere i morskoy srede. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviacionnogo tehnicheskogo universiteta. Aviacionnaya i raketno-kosmicheskaya tehnika. 2000;3;1:S.41-48.

4. Statisticheskie dannye po zabrakovke lopatok rotora kompressora dvigateley TV3-117 za period s 2009 po 2013 gody. Lugansk: Luganskiy aviacionnyy remontnyy zavod, 2018.

5. Muboyadzhyan S.A. My vpervye v mirovoy praktike primenili princip konstruirovaniya pokrytiya. URL: https://viam.ru/interview/2044.

6. Belan N.V., Omel'chenko V.V., Prokopenko A.N. i dr. Povyshenie erozionnoy stoykosti rabochih lopatok kompressora GTD. Aviacionnaya promyshlennost'. 1986;1:S. 19-20.

7. Alekseev V.K., Volkova L.F., Glikson I.L., Luk'yanov V.S. Raspredelenie pylevyh chastic v protochnoy chasti kompressora. Aviacionnaya promyshlennost'. 1989;7:24 - 25.

8. Efanov V.S., Prokopenko A.N., Ovchinnikov A.V., Vnukov Yu.N. Erozionnaya stoykost' lopatok kompressora vertoletnyh GTD s razlichnymi tipami pokrytiy. Aviacionnaya promyshlennost'. 2017;1:122-123.

9. Pavlenko D.V., Dvirnik Ya.V. Zakonomernosti iznashivaniya rabochih lopatok kompressora vertoletnyh dvigateley, ekspluatiruyuschihsya v usloviyah zapylennoy atmosfery. Vestnik dvigatelestroeniya. Tehnologiya proizvodstva i remonta. 2016;1:44, 46.

10. Yur'ev E.N., Mihnevich K.S., Krivobokov V.P. i dr. Svoystva plenok nitrid titana, poluchennyh metodom magnetronnogo raspyleniya. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2014;16;4(3):672 - 676.

11. Hamdohov A.Z. Strukturno-fazovaya odnorodnost' submikronnyh plenok nitrida titana i sposoby ee povysheniya : dissertaciya kandidata tehnicheskih nauk : Nal'chik, 2017. - 103 s.

12. Kablov E.N., Muboyadzhyan S.A., Budinovskiy S.A., Lucenko A.N. Ionno-plazmennye zaschitnye pokrytiya dlya lopatok gazoturbinnyh dvigateley. URL: https://viam.ru/public/files/2007/2007-204852.pdf. Data obrascheniya 15.11.2020.

13. Moboyadzhyan S.A., Aleksandrov D.A., Gorlov D.S., Egorova L.P., Bulavinceva E.E. Zaschitnye i uprochnyayuschie ionno-plazmennye pokrytiya dlya lopatok i drugih otvetstvennyh detaley kompressora GTD. URL: https://viam.ru/public/files/2012/2012-206071.pdf.

14. Sposob naneseniya zaschitnogo pokrytiya gazotermicheskim napyleniem: patent № 2430992 Ross. Federaciya / Nagovicyn E.M., Sharonova N.I., Geykin V.A. [i dr.] - zayavl. 12.04.2010; opubl. 27.10.2011. URL: http://www.findpatent.ru/patent/243/2430992.html.

15. Dabizha E.V., Leschuk A.A., Bondar' I.V., Borisova N.N. Poluchenie erozionno- i zharostoykih mnogosloynyh pokrytiy dlya lopatok GTD sposobom mikroelektrodugovogo ionno-plazmennogo vakuumnogo raspyleniya materialov. Sovremennaya elektrometallurgiya. Plazmenno-dugovaya tehnologiya. URL: https://patonpublishing-house.com/sem/pdf/2013/pdfarticles/01/6.pdf.

16. Patent № 2718877 RU. C23C 14/04. Sposob naneseniya funkcional'no-orientirovannogo iznosostoykogo pokrytiya na lopatku gazoturbinnogo dvigatelya / A.N. Mihaylov, D.A. Mihaylov, V.A. Mihaylov, E.A. Sheyko, A.P. Pichko, N.S. Pichko, V.I. Suharev. Zayavka № 2018107164 ot 26.02.2018. - Byul. № 11, 15.04.2020. - 7 s.

17. Mihaylov D.A. Tehnologicheskoe obespechenie povysheniya rabotosposobnosti lopatok kompressora gazoturbinnogo dvigatelya na osnove funkcional'no orientirovannyh pokrytiy: avtoreferat dis. na kand. tehn. nauk. URL: http://donntu.org/sites/default/files/documents/avtoreferat 0.pdf .

18. Dobrynin D.A., Yacyuk I.V., Doronin O.N. Udalenie uprochnyayuschih pokrytiy na osnove nitridov titana i cirkoniya s poverhnosti detaley iz titanovyh splavov. Zaschitnye i uprochnyayuschie pokrytiya. Trudy VIAM. URL: http://www.cyberleninka.ru/article/n/udalenie-uprochnyayuschih-pokrytiy-na-osnove-nitridov-titana-i-tsirkoniya-s-poverhnosti-detaley-iz-titanovyh-splavovviewer.

19. Rastvor dlya udaleniya pokrytiya iz nitrida titana: patent № 2087591 Ros. Federaciya / Ostapov O.V., Hazanskaya I.I. URL: https://findpatent.ru/patent/208/2087591.html.

20. Rastvor dlya udaleniya pokrytiya iz nitrida titana: patent № 2471017 Ros. Federaciya / Bybin A.A., Nev'yanceva R.R., Parfenov E.V. URL: http://allpatents.ru/patent/2471017.html.

21. Rastvor dlya udaleniya pokrytiya iz nitrida titana: patent № 2081207 Ros. Federaciya / Amirhanova N.A., Nev'yanceva R.R., Timergazina T.M. URL: http://www.findpatent.ru/patent/208/2081207.html.

22. Mihaylov A.N., Mihaylov D.A., Nedashkovskiy A.P. Osobennosti vosstanovleniya lopatok GTD s erozionno-korrozionnymi razrusheniyami vakuumnyh ionno-plazmennyh pokrytiy. Progressivnye tehnologii i sistemy mashinostroeniya. Mezhdunar. sb. nauch. rab. - Doneck: DonNTU, 2014. - № 1. - S. 159-163.

23. Dushkin A.M., Proschin A.B., Ivanov E.G. Zaschitnye pokrytiya dlya stal'nyh lopatok kompressora GTD. Aviacionnaya promyshlennost'. 1988;7:S. 13-15.

Login or Create
* Forgot password?