СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................... 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ..................................................................................... 15
1.1 Конструкция ГТД, номенклатура деталей ...................................................................... 15
1.2 Детали жаровой трубы камеры сгорания ГТД ............................................................... 21
1.3 Аддитивные методы изготовления деталей жаровой трубы ГТД ............................. 23
1.4 Металлопорошковые композиции (МПК) для применения в аддитивных
технологиях .................................................................................................................................. 26
1.4.1 Физико-химические методы изготовления МПК .................................................. 27
1.4.2 Механические методы изготовления МПК ............................................................ 29
1.5 Способы аддитивного производства с использованием МПК для создания
заготовок сложнопрофильных деталей .................................................................................. 34
1.5.1 DMLS/SLM-технологии .............................................................................................. 34
1.5.2 EBM-технологии ........................................................................................................... 38
1.5.3 Выбор и обоснование оптимальной технологии аддитивного производства . 40
1.6 Влияние технологических параметров СЛС на качество заготовок деталей
из МПК ......................................................................................................................................... 42
1.7 Сплавы, используемые для изготовления деталей камер сгорания: особенности,
преимущества и недостатки ..................................................................................................... 49
1.8 Методы термической обработки для жаропрочных сплавов ..................................... 51
1.8.1 Термическая обработка жаропрочных никелевых сплавов ................................ 51
1.8.2 Термическая обработка кобальтовых сплавов ....................................................... 52
1.9 Технологические методы сборки крупных монолитных деталей ............................. 53
1.9.1 Механическое соединение .......................................................................................... 54
1.9.2 Высокотемпературная вакуумная пайка ................................................................. 55
1.9.3 Сварка в защитной среде ............................................................................................. 56
1.10 Постановка цели и задач исследования ......................................................................... 58
1.11 Выводы по Главе 1 ............................................................................................................. 60
2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ .......................................................................... 61
2.1 Разработка методики входного контроля металлопорошковых
композиций ................................................................................................................................. 61
3
2.1.1 Определение гранулометрического анализа МПК ............................................... 61
2.1.2 Определение внешних и внутренних дефектов МПК .......................................... 62
2.1.3 Определение морфологии частиц МПК .................................................................. 62
2.1.4 Определение текучести и насыпной плотности МПК.......................................... 63
2.1.5 Определение влажности МПК ................................................................................... 64
2.1.6 Определение химического состава МПК и синтезированного из него
материала.................................................................................................................................. 65
2.2 Разработка усовершенствованной системы входного контроля порошковых
материалов .................................................................................................................................... 66
2.3 Методика смешения МПК после циклов использования ............................................ 68
2.4 Методика отбора деталей для аддитивного производства .......................................... 69
2.5 Методика позиционирования заготовок деталей АП на плите построения
в установке СЛС ....................................................................................................................... 72
2.6 Методика металлографического анализа ........................................................................ 76
2.7 Методики испытаний механических свойств ................................................................ 78
2.8 Методика проведения корреляционного анализа .......................................................... 81
2.9 Методика проведения регрессионного анализа ............................................................. 82
2.10 Выводы по Главе 2 ............................................................................................................. 83
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ
ДЕТАЛЕЙ ЖАРОВОЙ ТРУБЫ ................................................................................. 84
3.1. Анализ причин разрушения деталей, выбор оптимальной конструкции материала
и способа изготовления.............................................................................................................. 84
3.2 Применение метода экспертного оценивания для выбора материала и технологии
изготовления завихрителей фронтового устройства жаровой трубы ГТД .................... 87
3.3 Результаты входного контроля МПК ПС-КХМ для получения
СЛС-сплава КХ28М6 ................................................................................................................. 95
3.4 Оптимизация конструкции СЛС-заготовок типа «Завихритель» .............................. 96
3.5 Проверка целесообразности изготовления заготовок типа «Завихритель» методом
СЛС ................................................................................................................................................ 97
3.6 Проведение моделирования отклонений размеров и возникновения внутренних
напряжений в процессе СЛС для заготовок типа «Завихритель» .................................... 97
3.7 Методика определения зависимостей основных параметров СЛС ......................... 103
4
3.8 Подбор оптимальных параметров режимов селективного лазерного сплавления
МПК ............................................................................................................................................. 105
3.9 Разработка математической модели процесса лазерного сплавления .................... 109
3.10 Определение влияния цикла использования металлопорошковой композиции ПС
КХМ в процессе синтеза для получения сплава КХ28М6 ............................................... 117
3.11 Выводы по Главе 3 ........................................................................................................... 118
4. РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЗАГОТОВОК ................................................................... 120
4.1 Исследование изменения структуры, фазового состава и свойств образцов,
изготовленных по технологии СЛС из сплава КХ28М6 ................................................. 120
4.2 Влияние различных режимов термической обработки на структуру
и свойства сплава КХ28М6 ..................................................................................................... 129
4.2.1 Изотермическое старение ......................................................................................... 130
4.2.2 Высокотемпературный отжиг .................................................................................. 132
4.2.3 Высокотемпературный отжиг с последующим старением ............................... 134
4.2.4 Влияние скорости охлаждения после высокотемпературного отжига перед
изотермическом старением на структуру
и свойства сплава КХ28М6 ................................................................................................ 150
4.2.5 Влияние термоциклической обработки на структуру и свойства сплава
системы Co-Cr-Mo ............................................................................................................... 156
4.2.6 Горячее изостатическое прессование ..................................................................... 160
4.3 Влияние количественного содержания химических элементов в сплаве системы
Co-Cr-Mo на свойства и микроструктуру после термической обработки .................... 162
4.4 Разработка новых способов термической обработки изделий из сплава КХ28М6
....................................................................................................................................................... 170
4.4.1 Способ термической обработки для достижения оптимальных свойств
материала КХ28М6 .............................................................................................................. 170
4.4.2 Способ термической обработки для достижения высокой кратковременной
прочности материала КХ28М6 до 800°С ........................................................................ 172
4.5 Выводы по Главе 4 ............................................................................................................. 173
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА
В ЗОНЕ СВАРНОГО ШВА ПРИ СБОРКЕ ФРОНТОВОГО УСТРОЙСТВА ... 176
5.1 Обоснование выбора технологии сварки для получения сложных
монолитных заготовок из различных материалов ............................................. 176
5
5.2 Выбор оборудования и параметров различных видов сварки, типов сварных
образцов для проведения исследования ............................................................. 177
5.3 Определение параметров сварки опытных образцов .................................. 180
5.3.1 Параметры аргонодуговой ручной сварки ............................................ 180
5.3.2 Параметры лазерной сварки .................................................................... 181
5.3.3 Параметры электронно-лучевой сварки ................................................ 182
5.4 Исследование микроструктуры и механических свойств сварных
соединений, полученных различными способами сварки ................................ 183
5.5 Опробование применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом
на изделии-имитаторе «Устройство фронтовое» ............................................... 195
5.6 Выводы по Главе 5 .......................................................................................... 197
6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ «УСТРОЙСТВО
ФРОНТОВОЕ» С ПРИМЕНЕНИЕМ СЛС-ТЕХНОЛОГИИ ................................. 198
6.1 Разработка технологического процесса и вспомогательной нормативно
технической документации .................................................................................. 198
6.2 Проведение завершающего испытания завихрителей в составе изделии
«Устройство фронтовое» ...................................................................................... 200
6.3 Результаты испытаний изделия «Устройство фронтовое» в составе камеры
сгорания ГТД ......................................................................................................... 202
6.4 Сравнение технологической себестоимости техпроцесса изделий типа
«Завихритель», изготовленных аддитивным и традиционным методами
производства .......................................................................................................... 203
6.5 Выводы по Главе 6 .......................................................................................... 205
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................ 206
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................... 208
Приложение А .......................................................................................................... 227
Приложение Б ........................................................................................................... 228
Приложение В ........................................................................................................... 229
Приложение Г ........................................................................................................... 230
