Способ изготовления лопаток из жаропрочных сплавов

 

Использование: изготовление лопаток газотурбинных двигателей, компрессоров из сплавов на железониколевой основе. Сущность изобретения: способ включает выдавливание заготовки с последующей горячей штамповкой, рекристаллизационный отжиг, механическую обработку замка, холодную вальцовку пера, закалку и старение. Рекристаллизационный отжиг проводят с нагревом на 40-160°С выше температуры полного растворения γ -фазы, после чего перед механической обработкой замка осуществляют холодную осадку замка, обжим переходной зоны от замка к перу со степенями холодной деформации 20-40% и правку-калибровку. Закалку проводят с нагревом на 20-70°С выше температуры начала рекристаллизации сплава. Холодную осадку замка, обжим переходной зоны от замка к перу и правку-калибровку можно осуществлять одновременно. Способ обеспечивает высокое качество изделий. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов. Известны способы изготовления, лопаток из жаропрочных сталей и сплавов, заключающиеся в том, что заготовки из прутка подвергают горячему выдавливанию, штамповке, отжигу (отпуску), механической обработке, холодной вальцовке пера, окончательной термической обработке. Целью изобретения является повышение качества готового изделия и снижение трудоемкости его изготовления. Поставленная цель достигается тем, что рекристаллизационный отжиг проводят с нагревом на 40-160^оС выше температуры полного растворения γ'-фазы, перед механической обработкой замка осуществляют его холодную осадку с обжигом переходной зоны от замка к перу со степенями холодной деформации 20-40% и правку-калибровку, а закалку проводят с нагревом на 20-70^оС выше температуры начала рекристаллизации сплава. Другое отличие состоит в том, что холодную осадку замка, обжим переходной зоны от замка к перу и правку-калибровку осуществляют одновременно. При использовании предлагаемого способа изготовления весь объем лопатки подвергается достаточной деформации со степенью не менее 20% что в сочетании с пониженной температурой предшествующего отжига и пониженной температурой закалки, способствует образованию мелкозернистой однородной структуры с высоким, стабильным уровнем эксплуатационных свойств. Применение степеней холодной деформации менее 20% приводит к снижению предела выносливости лопаток, а главное, к резко выраженной нестабильности выносливости лопаток. Введение операции холодной осадки замка приводит к его наклепу до уровня оптимальной твердости и создает идеальные условия для его механической обработки. Изобретение осуществляли следующим образом. Исходные заготовки из сплава ХН35ВТЮ подвергали горячему выдавливанию. Выдавленные заготовки подвергались горячей штамповке с последующей обрезкой облоя. Штамповки лопаток проходили рекристаллизационный отжиг путем нагрева их в расплаве хлористого бария в течение 2-5 мин с последующим охлаждением на воздухе. Затем заготовки очищали и травили. Операцию холодной осадки замка и обжима переходной зоны, а также правку-калибровку пера, выполняли за один ход кривошипного пресса в штампе специальной конструкции. Использование штампа специальной конструкции позволяет выполнять операции холодной осадки замка, обжима переходной зоны и правки-калибровки пера, а также всей лопатки, одновременно за один ход пресса, с получением точного профиля перехода от замка к перу. Степень деформации замка и переходной зоны составляла 20-40% Замок лопатки обрабатывали протягиванием, затем проводили холодную вальцовку пера. Вальцованные заготовки обрезали, обрабатывали их кромки. Готовые лопатки подвергали окончательной термической обработке в вакуумной электропечи. Закалку проводили при температуре 960^оС, после выдержки лопатки охлаждали струей аргона, затем производили двойное старение. Повышение предела выносливости лопаток при изготовлении их по предлагаемому способу иллюстрирует приведенная таблица. Оптимальные результаты обеспечивает деформация лопатки со степенями 20-40% Повышение степени холодной деформации свыше 40% приводит к излишнему наклепу сплава и понижению стойкости режущего и деформирующего инструментов. Снижение по сравнению с прототипом температуры закалки существенно уменьшает величину коробления лопаток.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ, включающий выдавливание заготовки, горячую штамповку, рекристаллизационный отжиг, механическую обработку замка, холодную вальцовку пера, закалку и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества готового изделия и снижения трудоемкости его изготовления, рекристаллизационный отжиг проводят с нагревом на 40 160^oС выше температуры полного растворения γ ʹ фазы, перед механической обработкой замка осуществляют холодную осадку замка, обжим переходной зоны от замка к перу со степенями холодной деформации 20 40% и правку-калибровку, а закалку проводят с нагревом на 20 70^oС выше температуры начала рекристаллизации сплава. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодную осадку замка, обжим переходной зоны от замка к перу и правку-калибровку осуществляют одновременно.

РИСУНКИ

Рисунок 1