выполнено на сервисе Автор24

Студенческая работа на тему:

3 5 Вал ротора турбины высокого давления Необходимо дать конструктивную характеристику (характеристика изделия и его составных частей

Контрольная работа Материаловедение

Создан заказ №3687735

3 марта 2019

3 5 Вал ротора турбины высокого давления Необходимо дать конструктивную характеристику (характеристика изделия и его составных частей

Как заказчик описал требования к работе:

Необходимо выполнить задание 3.5, остальное решено предыдущим автором.

Фрагмент выполненной работы:

3 5 Вал ротора турбины высокого давления. Необходимо: дать конструктивную характеристику (характеристика изделия и его составных частей, условия работы); дать характеристику всех применяемых материалов; выбрать материал для изготовления цементуемого вала, указав механические свойства металла в исходном состоянии; подобрать виды окончательной термической (химико-термической) обработки; указать режимы и назначение выбранных видов термической (химико- термической) обработки; зарисовать схемы структур до и после термической (химико-термической) обработки (заполнить таблицу 1, 2 или 3, в соответствии с выбранными видами тепловой обработки). Таблица 1 – если сталь является цементуемой, для нее заполянется таблица 2!! вид термической обработки. (работа была выполнена специалистами Автор 24) в исходном состоянии (до ТО) после нагрева под закалку после закалки после отпуска схема получаемой структуры название структурных составляющих Таблица 2 Вид химико- термической обработки исходное состояние (до ХТО) после цементации после закалки после отпуска поверх- ность сердцеви- на поверх- ность сердцеви- на поверх- ность сердцеви- на схема получаемой структуры название структурных составляющих Таблица 3 – если сталь цементуемая, для нее азотирование не применяется, поэтому нет смысла заполнять эту таблицу. Вид химико- термической обработки в исходном состоянии (до ХТО) после закалки после отпуска после азотирования поверхность сердцевина схема получаемой структуры название структурных составляющих Решение: Турбина (рис. 1) – осевая, двухступенчатая, состоит из одноступенчатой ТВД (турбины высокого давления) и одноступенчатой ТНД (турбины низкого давления). Рис. 1. Турбина АЛ-31Ф Турбина высокого давления предназначена для привода компрессора высокого давления и агрегатов, установленных на коробках приводов двигательных и самолетных агрегатов. Турбина состоит из ротора и статора. Ротор турбины (рис. 2) состоит из рабочих лопаток 1, диска 2, цапфы 3 и вала 4. Рис. 2 Ротор турбины Вал – основная и наиболее нагруженная деталь ротора. На вал ротора турбины действуют: крутящий момент, соответствующий передаваемой турбиной мощности; изгибающий момент от собственного веса и веса насаженных на него деталей; силы неуравновешенного давления пара вдоль оси. Тяжелые условия работы валов и их ключевая позиция с точки зрения обеспечения надежности работы всей турбины требуют особо тщательного подхода к выбору материалов, способов изготовления заготовок и последующей механической обработки, а также методики и средств контроля качества обрабатываемых валов на всех этапах технологического процесса. Валы роторов ТВД изготавливаются из различных сталей и сплавов: Материалом для валов роторов ТВД служат высококачественные, низкоуглеродистые легированные стали 18ХН3А, 12ХН3А, 15Х16Н2АМ, 15Х12Н2МВФАБ. Такие стали подвергаются цементации или азотированию в зависимости от марки. Легированные стали с повышенным содержанием углерода, 38ХА, 38ХМЮА, 40ХНМА приобретают повышенную твердость за счет закалки и отпуска. Эти стали, могут также подвергаться термохимическому улучшению за счет азотирования поверхностей. При азотировании поверхностей конструкторских и рабочих шеек валов достигается твердость 65 HRC. Для валов разового использования применяются углеродистые стали (Сталь 40, 45 др). Поскольку в условии задания сказано, что необходимо выбрать цементуемую сталь, выберем сталь из подгруппы а). Высоколегированные стали 15Х16Н2АМ, 15Х12Н2МВФАБ как правило подвергаются азотированию, поэтому выберем для изготовления вала сталь 12ХН3А, поскольку она цементуемая и после ХТО обеспечить высокие механические свойства вала. Данная сталь является широко используемым материалом для изготовления изделий типа вал-шестерня. Эта сталь обладает хорошей прокаливаемостью. Химический состав и критические точки стали 12ХН3А приведены в таблице 1. Таблица 1 – Химический состав и критические точки стали 12ХН3А (по ГОСТ 4543) Марка стали Содержание элементов в % Критические точки, в 0С С Ni Mn Cr АС1 АС3 Аr1 Ar3 MH 12ХН3А 0.09-0.16 2.75-3.15 0,30-0,60 0.60-0.90 715 775 660 726 380 Сталь 12ХН3А относится к конструкционным, низкоуглеродистым, среднелегированным цементуемым сталям. Эта сталь применяется для изготовления ответственных деталей. В отожженном и отпущенном состоянии согласно ГОСТ 4543 регламентируется только твердость по Бринеллю стали 12ХН3А, она не должна превышать 217 НВ (при диаметре отпечатка не менее 4,2 мм). В качестве ХТО для упрочнения поверхности вала применяется газовая цементация. Этот вид термической обработки обеспечивает такое содержание углерода в поверхностном слое, при котором твердость поверхности после соответствующей обработки достигает требуемого значения. При этом процесс газовой цементации происходит быстрее и проще, чем процесс цементации в твердом или жидком карбюризаторах. В качестве науглероживающей среды при газовой цементации применяется природный газ, разбавленный эндогазом до концентрации 3-5% СН4 в газе. В качестве термической обработки цементованного вала могут применяться различные режимы термической обработки: закалка и низкий отпуск; две закалки и низкий отпуск; закалка с последующим высоким отпуском, закалкой и низким отпуском; две закалки с обработкой холодом и низким отпуском. Механические свойства стали 12ХН3А после цементации и каждого режима термической обработки представлены в таблице 2. Таблица 2 – Механические свойства стали 12ХН3А после химико-термической обработки Режим термической обработки Твердость поверхности НRC Твердость сердцевины НRC KCU, Дж/см2 Цементация, закалка с 800-830°С, закалка с 750-760°С низкий отпуск при 180-220°С 59 33-37 73-78 Для ответственных изделий выполняют ХТО с двумя закалками и низким отпуском либо нормализацию и закалку с нагревом выше АС3...Посмотреть предложения по расчету стоимости