Способ ремонта композиционной лопатки турбомашины
Использование: турбомашиностроение. При ремонте композиционной лопатки на профильную часть накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие волокна располагаются идентично направлению действующих нагрузок при эксплуатации лопатки, Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500°С, давлении 7,0±5 МПа с выдержкой 15-20 мин при остаточном давлении воздуха в зоне сварки мм рт.ст.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s>ls В 23 К 20/14
ГОСУДАРСТВЕННОЕ flATEHTHOE
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907436/08 (22) 04.02.91 (46) 15.04,93. Бюл. N 14 (71) Научно-производственное объединение
"Мотор", (72) А.А.Рыжов, В.В.Цербинин, В.К.Сороковой и В.М.Трофимов (54) Технологические рекомендации "Ремонт лопаток из боралюминия", ТР1.
681,201-79. (54) СПОСОБ РЕМОНТА КОМПОЗИЦИОННОЙ ЛОПАТКИ ТУРБОМАШИНЫ
Изобретение относится «турбомашиностроению, а именно к способам ремонта композиционной лопатки турбомашины, Целью изобретения является повышение эффективности ремонта путем изменения прочностных и усталостных свойств материала отремонтированной лопатки в
Направлении действия разрушающих нагру-зок.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ремонта композиционной лопатки турбомашины, заключающемся в наложении на ремонтируемую часть лопатки дополнительных монослоев полуфабриката из композиционного материала с последующей диффузионной сваркой в пресс-форме, дополнительные монослои накладываются так, чтобы направление армирующих волокон в них соответствовало направлению действия разрушающих нагрузок, . )Ы,, 1808584 À1 (57) Использование; турбомашиностроение.
При ремонте композиционной лопатки на профильную часть накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие волокна располагаются идентично направлению действующих нагрузок при эксплуатации лопатки. Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500 С, давлении 7,0+5
МПа с выдержкой 15-20 мин при остаточном давлении воздуха в зоне сварки 10 . мм рт.ст.
Предлагаемый способ ремонта компо-. зиционной лопатки турбомашины реализо-, 2 ван следующим образом, На ремонтируемую часть лопатки на= кладывают дополнительные монослои полуфабриката из. композиционного материала. В случае наложения одного мо. нослоя с дефектного места лопатки удаляют лишь покрытие и частично или полностью планирующий слой металлической фольги.
В случае наложения двух и более слоев механическим путем удаляют дефектный слой на необходимую глубину. Количество дополнительных монослоев и направление в них армирующих волокон определяется геометрическими размерами лопатки и степенью . необходимого упрочнения ее. Далее производят диффузионную сварку в пресс-форме.
Например, на композиционную лопатку:. из материала ВКА — 2 накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие
1808584 б кг/иие
1ЛГ Особенности лопаток
Количест- Результаты испытаний во цикФорма колебаний, f, гц лопаток лое испытаний
1О
5 1Оь
6,7 1Оь
5,4 1о
1 ° 10»
1 ° 10Ф
2 10
1 10ь
1 106
1 10
=2860
Исходная структура
223
Не сломалась
Не сломалась
Сломалась
Споиалась
Слоиалась
242
= 286o
5
5*
5
239
252
: 286o
3812
З860
ЗЗЗ4
З8оо
Наложены
Не слоиалась
Не сломалась дополнитель2+2 ные слои
250
Не сломалась
Не сломалась
246
Не сломалась
Не слоиалась
Не споиалась
Не сломалась
Не сломалась.
Не сломалась
Не сломалась
Не сломалась
Не сломалась
Не сломалась
Не слоиалась
5,5
6"
1, 1 ° 1 07
1-1O
1,1 1ОФ
1 1аС
1,10с
2 10>
2 1ОЗ
278о
Наложены дополнительные слои 1+1
428о
5*
5 Il
223
242
2500-2800
2500 2800
3043
5»
7Ф г 10 г 10>
311 - максимальный уровень напряжений в лопатках. оольшие напряжения возбудить не удалось. я » — лопатки, попунившие трещины при эксплуатации ° волокна - борные нити, располагаются под углом 90 к оси лопатки. Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500 С, давлении
70 -5 МПа с выдержкой 15-20 мин при оста- 5 точном давлении воздуха в зоне сварки 10 мм рт,ст.
Необходимые геометрические размеры лопатки обеспечиваются повышением плотности (монолитности) лопатки и увеличением процента наполнения композиционного материала за счет обогащения материала волокном и выдавливаемой в зазоры пластичной матрицы. Направление армирующих волокон, идентичное направление действующих нагрузок на лопатку при ее эксплуатации, приводит к изменению прочностных и усталостных свойств материала, отремонтированной лопатки в направлении действия разрушающих нагрузок, Были проведены усталостные испытания на воздушном вибростенде по высокочастотным формам. После усталостных испытаний были проведены термоциклические испытания обдувкой газовоздушным потоком по режи- 25
t4jjtmln=20 L4 tmax= 280 с выдеРжкой tlo tm1n и tmax r» 180 сек в течение 600 циклов.
Отслоений монослоев не наблюдалось, Ультразвуковой контроль лопаток, отремонтированных указанным способом, показал достаточно монолитную приварку монослоев к лопатке. Результаты испытаний приведены в таблице.
Предлагаемый способ ремонта. композиционных лопаток позволяет изменять свойства материала в требуемых направлениях, что позволяет использовать ранее изготовленные лопатки в новых условиях действия на них разрушающих нагрузок.
Предлагаемый способ ремонта лопаток особенно эффективен в случае применения ар.мирующих наполнителей типа борных нитей, обладающих высокой стоимостью, Формула изобретения
Способ ремонта композиционной лопатки турбомашины путем наложения на ее восстанавливаемую часть слоев композиционного материала с армирующими волокнами с последующей диффузионной сваркой в пресс-форме, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости лопатки, армирующие волокна композиционного материала располагают в направлении рабочих нагрузок при эксплуатации,
