Способ ремонта деталей, преимущественно лопаток, газотурбинных двигателей

 

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано в авиационной, судостроительной и автотракторной отраслях промышленности. Способ включает удаление защитного покрытия, устранение дефектов, подготовку поверхности и нанесение нового защитного покрытия. При ремонте деталей с защитным покрытием из нитрида циркония перед удалением защитное покрытие размягчают до полного шелушения или вздутия, выдерживая лопатки в ванне с барботажем. При этом устанавливают лопатки в ванне в шахматном порядке, ориентируя их в одну сторону входной кромкой и располагая их таким образом, что расстояние между входной и выходной кромками рядом расположенных лопаток не меньше половины хорды среднего сечения лопатки. Удаление защитного покрытия и подготовку поверхности под нанесение нового защитного покрытия осуществляют в торовой вибрационной установке обработкой керамическими гранулами. После нанесения нового защитного покрытия производят выравнивание его неровностей и уплотнение стальными шарами. Изобретение позволит повысить качество ремонта и надежности отремонтированных изделий, имеющих защитное покрытие из нитрида циркония, без применения ручных операций и повышение чистоты поверхности отремонтированных лопаток. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к ремонту лопаток газотурбинных двигателей, и может быть использовано в авиационной, судостроительной и автотракторной отраслях промышленности.

Известен способ ремонта лопаток газотурбинных двигателей, заключающийся в их дефектации, удалении поверхностного слоя в контейнере вибрационным шлифованием гранулами, не имеющими открытой пористости, используя в качестве среды слабощелочной состав, при этом последующее поверхностное упрочнение лопаток осуществляют путем обработки струей из порошка никелевого сплава с размером частиц 50-100 мкм (См. патент РФ 2094200, Кл. В 23 Р 6/00, опубл. 27.10.97).

Данный способ не может быть использован для ремонта деталей с защитным покрытием из нитрида циркония, так как такое покрытие невозможно удалить вибрационным шлифованием гранулами, не имеющими открытой пористости, и, кроме того, лопатки с защитным покрытием из нитрида циркония нецелесообразно обрабатывать струей из порошка никелевого сплава, так как это приводит к изменению их геометрических параметров (уменьшению хорды, толщины входной и выходной кромок, а также к ухудшению чистоты поверхности).

Наиболее близким к предложенному способу является способ ремонта деталей газотурбинных двигателей, заключающийся в удалении защитного покрытия, устранении дефектов, подготовки поверхности и нанесении нового защитного покрытия (См. патент РФ 2113964, Кл. В 23 Р 6/00, 27.06.98).

Недостатки данного способа заключаются в том, что удаление защитного покрытия производят гальваническими методами в растворах, которые не могут быть использованы для удаления нитрида циркония, поскольку они не способны его разрыхлить. Кроме того, при таком ремонте производят восстановление покрытия (из серебра, меди и т.д.), которое, как правило, требует подготовки поверхности пескоструйной обработкой, что снижает чистоту данной поверхности.

Таким образом, известные способы не позволяют производить качественный ремонт лопаток, имеющих защитное покрытие из нитрида циркония.

Задача изобретения - повышение качества ремонта и надежности отремонтированных изделий, имеющих защитное покрытие из нитрида циркония, без применения ручных операций и повышение чистоты поверхности отремонтированных лопаток ГТД.

Поставленная задача решается путем того, что в способе ремонта деталей, преимущественно лопаток, газотурбинных двигателей, включающем удаление защитного покрытия, устранение дефектов, подготовку поверхности и нанесение нового защитного покрытия, при ремонте деталей с защитным покрытием из нитрида циркония перед удалением защитное покрытие размягчают до полного шелушения или вздутия, выдерживая лопатки в ванне с барботажем в растворе следующего состава: хромовый ангидрид - 5-10 г на 1 л воды азотная кислота - 100-140 г на 1 л воды фтористоводородная кислота - 9-12 г на 1 л воды при температуре раствора 20-30^oС, при этом устанавливают лопатки в ванне в шахматном порядке, ориентируя их в одну сторону входной кромкой и располагая их таким образом, что расстояние между входной и выходной кромками рядом расположенных лопаток не меньше половины хорды среднего сечения лопатки, а удаление защитного покрытия и подготовку поверхности под нанесение нового защитного покрытия осуществляют в торовой вибрационной установке обработкой керамическими гранулами, после нанесения нового защитного покрытия производят выравнивание его неровностей и уплотнение стальными шарами с чистотой поверхности не ниже 9 класса в торовой вибрационной установке в полирующем растворе.

Полирующий раствор может представлять собой раствор 7-12 г триэталомина на 1 литр воды или раствор нафтенового мыла на триэталомине.

После размягчения защитного покрытия можно производить осветление поверхности в 2-5% водном растворе соляной кислоты, что позволяет полностью удалить шлам.

При обработке технологического процесса наиболее сложной является операция размещения лопаток в ванне, так как необходимо установить наибольшее количество лопаток при наименьших размерах ванны.

Экспериментально подобранное минимальное расстояние между входной и выходной кромками рядом расположенных лопаток, которое составляет не меньше половины хорды среднего сечения лопатки, обеспечивает полное разрыхление покрытия, исключение растравливания основного материала и возможность размещения максимального количества лопаток.

Осуществление способа рассмотрено на примере лопаток компрессора ГТД, изготовленных из материала ВТЗ-1 с последующим нанесением покрытия из нитрида циркония распылением в вакууме на установках МАП-1.

Однако данный способ можно использовать для ремонта и других деталей ГТД, имеющих покрытие из нитрида циркония.

Газотурбинные двигатели, поступившие в ремонт после выработки гарантийного или межремонтного ресурса, разбираются на узлы и детали, ремонт которых осуществляется следующим образом: - лопатки загружают в ванну с любым слабощелочным раствором, в котором происходит их очистка от эксплуатационных загрязнений; - промывают лопатки в горячей воде; - разрыхляют покрытие из нитрида циркония путем установки лопаток в ванну с раствором следующего состава: хромовый ангидрид 5-10 г на 1 л воды, азотная кислота 100-140 г на 1 л воды, фтористоводородная кислота 9-12 г на 1 л воды, при температуре раствора 20-30^oС. Лопатки располагают в шахматном порядке в одну сторону входной кромкой на расстоянии между входной и выходной кромками рядом расположенных лопаток, не меньшем половины хорды среднего сечения лопатки, и включают барботаж (подача воздуха с давлением, исключающим разбрызгивание раствора). После вздутия покрытия или его отшелушивания лопатки вынимают из ванны и производят операцию осветления в 2-5% растворе соляной кислоты; - производят окончательное удаление защитного покрытия и улучшение чистоты поверхностей лопаток в торовой вибрационной установке в рабочем агенте типа керамических гранул известными способами; - лопатки вынимают из контейнера установки и промывают в горячей воде;
- проводят специальный контроль ЛЮМ-1-ОВ на выявление микротрещин и других дефектов;
- производят дефектацию лопаток в соответствии с "Руководством по капитальному ремонту";
- производят ремонт, предусмотренный "Руководством по капитальному ремонту" (полирование, термообработку, глянцевание, контроль и т.д.) с обеспечением геометрических параметров и прочностных характеристик;
- подготавливают поверхности лопаток под нанесение покрытия из нитрида циркония в торовой вибрационной установке в керамических гранулах ПТ-5, смоченных следующим раствором: тринатрий фосфат - 80 г/л, кальцинированная сода - 100 г/л, нитрид натрия 100 г/л в течение 40 (+10) минут;
- нанесение покрытия из нитрида циркония осуществляют известным способом, например распылением в вакууме на установке МАП-1;
- после нанесения покрытия из нитрида циркония на лопатки производят его выравнивание в торовой вибрационной установке по вышеизложенной технологии подготовки поверхности в том же растворе, но в течение 20 минут;
- после выравнивания нанесенного покрытия производят его уплотнение в торовой вибрационной установке в полирующем растворе (7-12 г триэталомина на 1 литр воды или нафтеновое мыло на триэталомине) стальными шарами из ШХ-15 с чистотой не ниже 9 класса в течение 20 (+10) минут;
- отремонтированные лопатки направляют на участок сборки роторов компрессора.

Результатом является исключение ручной операции полирования и увеличение количества допустимых ремонтов деталей за счет ограниченного съема металла при ремонте. Предлагаемый способ позволяет также исключить операцию обдувки лопаток электрокорундом для лучшей адгезии покрытия с основным материалом и повысить чистоту покрытия как минимум на один класс.

Формула изобретения

1. Способ ремонта деталей, преимущественно лопаток, газотурбинных двигателей, включающий удаление защитного покрытия, устранение дефектов, подготовку поверхности и нанесение нового защитного покрытия, отличающийся тем, что при ремонте деталей с защитным покрытием из нитрида циркония, перед удалением защитное покрытие размягчают до полного шелушения или вздутия, выдерживая лопатки в ванне с барботажем в растворе следующего состава, г на 1 л воды:
Хромовый ангидрид - 5-10
Азотная кислота - 100-140
Фтористоводородная кислота - 9-12
при температуре раствора 20-30^oС, при этом устанавливают лопатки в ванне в шахматном порядке, ориентируя их в одну сторону входной кромкой и располагая их таким образом, что расстояние между входной и выходной кромками рядом расположенных лопаток не меньше половины хорды среднего сечения лопатки, а удаление защитного покрытия и подготовку поверхности под нанесение нового защитного покрытия осуществляют в торовой вибрационной установке обработкой керамическими гранулами, после нанесения нового защитного покрытия производят выравнивание его неровностей и уплотнение стальными шарами с чистотой поверхности не ниже 9 класса в торовой вибрационной установке в полирующем растворе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после размягчения защитного покрытия производят осветление поверхностей в 2-5% водном растворе соляной кислоты.