Повышение эффективности обработки деталей силовой части газотурбинных двигателей

Машиностроение и машиноведение

2024. Т. 31. № 2. С. 183-192.

Авторы

Мигранов М. Ш.*, Гусев А. С.**, Гарифуллин К. А., Оплеснин С. С., Репин Д. С., Тюрина Ю. А.

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин», 127994, г. Москва, Вадковский пер., д.1

*e-mail: migmars@mail.ru
**e-mail: gusev.angrey@bk.ru

Аннотация

Рассмотрены теоретико-экспериментальные вопросы повышения производительности лезвийной обработки точением жаропрочных хромоникелевых сталей и сплавов для деталей газотурбинных двигателей (ГТД) и элементов конструкции ЛА путем применения инновационных наноструктурированных многослойных высокоэнтропийных покрытий на металлорежущем инструменте. С учетом правила Юм–Розери и принципов термодинамики неравновесных процессов разработаны методики формирования и получения электроискровым спеканием порошкового материала выскоэнтропийных катодов-мишеней с последующим нанесением инновационных многослойных наноструктурированных износостойких покрытий на твердосплавный режущий инструмент для обработки жаропрочных хромоникелевых сплавов V группы обрабатываемости. Проведены серии триботехнических испытаний на трибометрах и при скоростном продольном точении ЭИ-654 и ЭИ-698 ВД с подтверждением эффективности применения высокоэнтропийных покрытий, повышающих производительность обработки в среднем на 20–25 %.

Ключевые слова:

детали ГТД, элементы конструкции ЛА, высокоэнтропийные износостойкие покрытия, твердосплавные пластины для точения, жаропрочные сплавы, триботехнические испытания, износостойкость режущего инструмента, температура и составляющие усилия резания

Библиографический список

  1. Райхельсон В.А. Обработка резанием сталей, жаропрочных и титановых сплавов с учётом их физико-механических свойств. – М.: Техносфера, 2018. – 507 с.
  2. Шустер Л.Ш., Криони Н.К., Шолом В.Ю., Мигранов М.Ш. Покрытия и смазка в высокотемпературных подвижных сопряжениях и металлообработке: Монография. – М.: Машиностроение, 2008. – 318 с.
  3. Мокрицкий Б.Я., Ситамов Э.С., Серебренникова А.Г. Повышение работоспособности твёрдосплавного режущего инструмента за счет нанесения покрытий // Вестник ИрГТУ. 2019. Т. 23. № 2(145). С. 246–251. DOI: 10.21285/1814-3520-2019-2-246-251
  4. Шустер Л.Ш., Фокс-Рабинович Г.С., Чертовских С.В. Влияние режимов резания на износостойкость инструментов с покрытием TiB2 при обработке титанового сплава // Трение и износ. 2021. Т. 42. № 6. С. 707–716. DOI: 10.32864/0202-4977-2021-42-6-707-716
  5. Кохнюк В.Н., Изюмов А.А., Селифанов С.О. и др. Увеличение ресурса металлообрабатывающего инструмента посредством нанесения износостойких наноструктурных покрытий на основе карбидов и оксидов титана // Современные технологии для заготовительного производства: Сборник научных работ 74-й Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, докторантов и аспирантов БНТУ (14 апреля 2021). Минск: БНТУ, 2021. С. 53–55.
  6. Haubner R., Lessiak M., Pitonak R. et al. Evolution of conventional hard coatings for its use on cutting tools // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2017. Vol. 62(Part B), pp. 210-218. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2016.05.009
  7. Береснев В.М., Погребняк А.Д., Азаренков Н.А. и др. Нанокристаллические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2007. Т. 5. № 1–2. С. 4–27.
  8. Кабалдин Ю.Г., Семибратова М.В., Кириченко В.В. Самоорганизация в процессах трения при резании // Известия ТПУ. 2002. Т. 305. № 1. С. 95–100.
  9. Haršáni M., Ghafoor N., Calamba K. et al. Adhesive-deformation relationships and mechanical properties of nc-AlCrN/a-SiNx hard coatings deposited at different bias voltages // Thin Solid Films. 2018. Vol. 650, pp. 11-19. DOI: 10.1016/j.tsf.2018.02.006
  10. Блинков И.В., Белов Д.С., Волхонский А.О. и др. Упрочняющие ионно-плазменные покрытия (Ti,Alx)N (х = 3ат.%) для твердосплавного режущего инструмента // Быстрозакаленные материалы и покрытия: Материалы XVII Международной научно-технической конференции (20–21 октября 2020; МАИ, Москва). М.: Пробел, 2020. С. 102–107.
  11. Верещака А.А., Бубликов Ю.И., Лыткин Д.Н. Влияние толщины нанослоев на эксплуатационные свойства многослойно-композиционных наноструктурированных модифицирующих покрытий для металлорежущего инструмента // Металлообработка. 2018. № 6(108). С. 2–6. DOI: 10.25960/MO.2018.6.2
  12. Prengel H.G., Jindal P.C., Wendt K.H. et al. A new class of high-performance PVD coatings for carbide cutting tools // Surface and Coatings Technology. 2001. Vol. 139. No. 1, pp. 25-34. DOI: 10.1016/S0257-8972(00)01080-X
  13. Шустер Л.Ш., Мигранов М.Ш. Прибор для исследования адгезивного взаимодействия. Патент RU 34249 U1, 27.11.2003.
  14. Григорьев С.Н., Волосова М.А., Сухова Н.А., Шехтман С.Р. Технология синтеза дуплексных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы TiZrAlN для деталей энергоустановок // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 201–208.
  15. Cselle T., Coddet O., Galamand C. et al. TripleCoatings3® - New generation of PVD-coatings for cutting tools // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2009. Vol. 49, pp. 19-25.
  16. Migranov M.S., Shekhtman S.R., Gusev A.S. Synthesizing Low-Wear Cathodic Coatings from Multi-component Alloys with a High-Entropy Effect // Proceedings of the 9th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. 2023, pp. 718-728. DOI: 10.1007/978-3-031-38126-3_71
  17. Бафоев Д. Перспективные методы повышения износостойкости режущих инструментов // ERUS (Educational Research in Universal Sciences). 2023. Vol. 2. No. 14 Special, pp. 576–581.
  18. Ласица А.М., Чуранкин В.Г., Чуранкина Т.А., Дзивульский Р.О. Влияние покрытия TiN на распределение нагрузок в твердосплавных режущих пластинах при обработке аустенитных нержавеющих сталей // Омский научный вестник. 2020. № 4(172). С. 9–12. DOI:10.25206/1813-8225-2020-172-9-12
  19. Мигранов М.Ш., Шехтман С.Р., Сухова Н.А., Гусев А.С. Износоустойчивые комплексы инструментального назначения для эксплуатации в условиях повышенной теплосиловой нагрузки // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 3. С. 222–230. DOI: 10.34759/vst-2022-3-222-230
  20. Григорьев С.Н., Волосова М.А., Мигранов М.Ш., Гусев А.С. Эффективность наноструктурированных износостойких покрытий при высокоскоростном фрезеровании титановых сплавов // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 188–195. DOI: 10.34759/vst-2023-2-188-195
  21. Knyazeva Z.V., Yudin P.E., Petrov S.S., Maksimuk A.V. Using Metal-Sprayed Coatings to Protect Submersible Electric Pump Motors from the Impact of Complicating Factors in Oil Wells // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2020. Vol. 61. No. 5, pp. 592-599. DOI: 10.3103/S1067821220050065

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024