1.3.5 Финишно – упрочняющая обработка лопаток компрессора из титановых сплавов.

Традиционно в авиадвигателестроении широко применяют для повышения усталостной прочности лопаток компрессора методы поверхностной пластической деформации; виброгалтование, виброшлифование, упрочнение микрошариками, ультрозвуковое упрочнение, дробеструйную обработку. Данные методы внедрены в производство изделий “37”, “25”, “95”, “55”, “195Ш”, “Е”, “99”, “96”, “Д436Т1”. Данные методы исследовались, обрабатывались и внедрялись в таких крупных научно-производственных центрах, как НПО им. Кузне- цоваВ.Н.(гСамара), ЗМПО (г. Запорожье), НИИД, НИАТ, ВИАМ, ЦИАМ, УМПО. В ходе проводимых работ было установлено, что ППД способствует трансформации дислокационной структуры, создает их различные комбинации: стенки, сетчатые и клубковые формирования, блоки, что приводит к повышению плотности дислокации на 1…4 порядка и повышению усталостной прочности на 10-30 %. Глубина упрочненного слоя при этом составляет от 10 до 3000 мкм и соизмеримо с размером упрочняющих элементов. Двигатели второго поколения лопатки компрессора из сплава ЭП961, ВТ9, упрочнение происходило виброгалтовкой, третьего поколения ВТ9,ВТ3-1, виброгалтовкой, микрошариками, четвертого поколения лопатки упрочнялись виброшлифованием, виброполированием.

Данные методы являются недостаточно управляемыми, в отдельных случаях может наблюдаться превышение степени деформации поверхностного слоя (перенаклеп), неоднородность формирования остаточных напряжений (одно и двухгорбые кривые сжимающих остаточных напряжений), следы от деформирующих элементов.

Получили внедрение такие методы как холодное вальцевание пера, электороискровое легирование, закалка токами высокой частоты, лазерное и электронное упрочнение. Холодная вальцовка применима для изготовления однозамковых лопаток до 400 мм из стали, жаропрочных и титановых сплавов с достаточной пластичностью при холодной деформации. Этот метод позволяет изготавливать лопаточную заготовку без припусков по перу на механическую обработку, снизить трудоемкость, объем ручных доводочных работ, повысить коэффициент использования металла и значительно повысить их эксплуатационные свойства. Важной особенностью холодной вальцовки является возможность получения кромок любой требуемой толщины (до 0,1 мм) без последующей ручной доработки, что особенно важно для лопаток.

Технология упрочнения поверхности пополнилась методами лазерной ионно-лучевой и импульсной плазменной обработки. Эти методы схожи по своей физической сущности – взаимодействие высокоэнергетических пучков или электронов, квантов оптического диапазона или ионов с матрицей обрабатываемого материала – значительно расширили возможности формирования поверхностного слоя.

Во время лазерной закалки не образуется вредных химических продуктов, нет шумов и высоких температур на рабочих местах.

Возможности импульсной плазменной обработки сложных поверхностей опробованы на деталях из промышленных сталей и сплавов. Обработка позволяет получить поверхность с высокими эксплуатационными свойствами независимо от вида предшествующей механической обработки. Плазменная обработка изменяет исходный рельеф, уменьшает шероховатость (на деталях из сплавов ВТ3-1 R_а снизилась с 1,7…2,5 до 0,32…0,63 мкм), устраняет гребни и впадины, оставленные при обработке резанием.