Скачиваний:   0
Пользователь:   byrish
Добавлен:   18.10.2015
Размер:   35.5 КБ
СКАЧАТЬ

1. Алексеев Нюргустан Евсеевич

 

Уважаемые члены ГАК Вашему вниманию предлагается дипломная работа на тему «Учет технологической наследственности при проектировании технологического процесса механической обработки гребных валов для крупнотоннажных судов».

Сегодня необходима научно-обоснованная разработка всей цепочки технологических процессов: от промышленного литья, производства заготовки, ее механической обработки до материаловедческого сопровождения (контроля) при эксплуатации. На каждом этапе такого комплексного техпроцесса материал заготовки по всему сечению (в поверхностном и осевом слое) наследует структурно-химические изменения, что влияет на эксплуатационные свойства готового изделия.

При эксплуатации крупнотоннажных морских судов аварийные повреждения гребных валов обычно связаны с тремя причинами (проблемами):

1. с коррозионной нестойкостью материала вала к морской воде;

2. с усталостной нестойкостью к циклическим изменениям напряжений;

3. с влиянием технологической наследственности заготовок валов больших габаритов.

Известно, что с увеличением габаритов заготовок, в материале возрастает их структурная и химическая неоднородность. Диаметры гребных валов современных танкеров достигают 800…900 мм. Как видно из плаката №1, с увеличением диаметра образцов валов, их предел коррозионно-усталостной прочности при работе в синтетической морской воде значительно снижается, особенно в сталях повышенной легированности, по сравнению с углеродистыми. Наиболее высокие значения коррозионно-усталостной прочности гребных валов достигаются на малолегированных сплавах на основе титана (ВТ20, ВТ6, ПТ-5В), в которых легирующие элементы однородно (гомогенно) распределяются по сечению вала, не образуя вторичных фаз.

В этом случае в объеме материала не только не образуются концентраторы напряжений вблизи крупных включений, но и не возникают микрообласти (гальванические пары) с разными электрохимическими потенциалами, и его коррозионная стойкость повышается.

Поэтому, в качестве материала для изготовления гребного вала диаметром 320 мм (плакат №6)  был выбран сплав на основе титана марки ПТ-5В (Ti - 6Al-2V- 1Mo), разработанный в ЦНИИ КМ "Прометей" (плакат №2).

Уже на этапе промышленного литья и производства заготовки, в материале многотонного слитка вырастают крупные кристаллиты (зерна) размером до 3мм. Для их измельчения и повышения прочности материала была предложена опытная технология. Из сплава титана была изготовлена опытная заготовка по технологической схеме отличающейся от традиционной (слиток – пруток), а именно, была выполнена промежуточная горячая ковка вблизи температуры полиморфного превращения (слябингование) по схеме (слиток – сляб – пруток), плакат №2. Стрктурно-химические изменения материала заготовки гребного вала могли быть унаследованы готовой деталью и повлиять на ее эксплуатационные свойства.

На плакате №3 представлены результаты усталостных малоцикловых испытаний образцов с кольцевым надрезом, вырезанных из верхней части горячедеформированной заготовки, так что их ось была параллельна направлению оси заготовки. Испытания проводили на образцах в количестве 120 штук в 3%-ом растворе NaCl, в режиме отнулевого растяжения при пульсирующем цикле нагружения с частотой 2-3 цикла/мин, с амплитудой приложенного напряжения 0,8 и 0,7 от условного предела текучести.

При этом число циклов до разрушения изменялось, соответственно, от 200 до 1900 циклов и от 700 до 3800. Таким образом, с уменьшением уровня приложенного напряжения, увеличивался разброс значений числа циклов до разрушения (возросло число выпадов). Для анализа выпадов числа циклов до разрушения были выбраны 14 образцов. Два из них, выделенные на плакате3 красными точками, имеющие число циклов до разрушения 269 и 1885, соответственно, представлены на плакате4.

Фрактографический анализ изломов усталостных  образцов испытанных на воздухе выявил три характерные зоны, симметрично расположенные относительно кольцевого надреза: области зарождения трещины (1); область ее стабильного распространения (2) и  область долома (4).

Фрактографический анализ изломов образцов испытанных в морской воде выявил четыре зоны (плакате №4). Наблюдали дополнительную область ускоренного роста (3) трещины с фасетками скола. Эту область можно назвать зоной коррозионного охрупчивания поскольку на изломах образцов разрушенных на воздухе, таких фасеток скола не было. На двух образцах с числом циклов до разрушения, соответственно, 269 и 1885 непосредственно под изломами были сделаны микрошлифы и произведено их травление методом цветного электролитического окрашивания. На поверхности шлифа под зонами коррозионного охрупчивания были выявлены микрообъемы, окрашивающиеся в желтый цвет и обогащенные Al и обедненныеV, Mo, в которых гексагональные оси [ГО] ориентированы перпендикулярно поверхности шлифа в плоскости базиса и имели желтую окраску. Размер таких областей составлял 0,375 х 3,93мм.

Таким образом, можно предположить, что за появление низких значений циклов до разрушения оказались ответственны структурно и химически выделенные области, которые возникли при изменении технологических условий производства заготовок и оказались в детали вала в результате технологической наследственности. Когда такие области оказывались в поверхностном слое испытуемого образца, под влиянием коррозионной среды, зарождение магистральной трещины происходило уже на первых циклах нагружения.  

Как видно из плаката №5 опытная технология изготовления заготовок вала значительно повысила прочностные свойства материала и предел циклической усталости при испытаниях на воздухе, однако коррозионно-усталостная стойкость при испытании в морской воде снизилась.

Основным способом упрочнения поверхности гребных валов и повышения её качества является роликовая обработка. На плакате№5 представлены результаты выбора оптимального режима роликовой обработки прутков из сплава титана диаметром от 20 до 300мм. Как видно усилие обкатки 10т. приводит к формированию упрочненного поверхностного слоя материала вала глубиной 9мм, что в 2.5 раза больше размера структурно-химической неоднородности в нем. S=0.5мм

 

Стандартная технология

Опытная технология

sВ  = 860 МПа

s0,2 = 820 МПа

s-1 = 300МПа (на воздух)

s-1 = 240МПа (в мор воде)

sВ  = 1000 МПа

s0,2 = 940 МПа

s-1 = 350МПа (на воздухе)

s-1 = 210МПа (в мор воде)

Роликовая обкатка

s-1 = 270Мпа (в мор воде)

s-1 = 290Мпа (в мор вод)

 

Результаты исследования по оптимизации режима обкатки гребного вала из сплава ПТ-5В были использованы при разработки ТП.  (плакате № 6)

На плакате №7 представлена наладка на операцию окончательной токарной обработки контура гребного вала.

На плакате №8 представлено приспособление для роликовой обработки галтели гребного вала.

          Оценка коммерческой себестоимости проведенного исследования составляет 4992 рубля. Плакат№9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЛАКАТЫ

 

1. Влияние габаритов заготовок и материалы гребных валов на коррозионно-усталостную прочность

2. Стандартная и опытная технологические схемы и структурно-химические особенности производства заготовок гребных валов

3. Стандартный вид образцов, схема вырезки  и результаты их малоцикловых испытаний в морской воде

4. Анализ выпадов результатов малоцикловых испытаний. Оценка размера коррозионно-нестойких зон

5. Роликовая обработка, как способ повышения коррозионно-усталостной прочности титановых валов

6. Чертеж  гребного вала из сплава титана ВТ-5В

7. Наладка на операцию окончательной токарной обработки контура гребного вала.

8. Приспособление для роликовой обкатки валов

9. Расчет коммерческой себестоимости проведенного исследования.

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика