Способ ремонта поверхностных дефектов пера лопаток турбины гтд


 


Владельцы патента RU 2419526:

Общество с ограниченной ответственностью "Турбоэнергокомплекс" (RU)

Изобретение может быть использовано при ремонте деталей, в частности, из высоколегированных жаропрочных сталей и сплавов в авиационной, судостроительной промышленности, а также в энергетическом машиностроении. Производят зачистку ремонтируемого участка пера лопаток турбины ГТД и наносят на него микроплазменным напылением порошок, содержащий 70% наполнителя на никелевой основе и 30% высокотемпературного припоя. Осуществляют высокотемпературную пайку. В процессе пайки часть пера лопатки в виде поперечной полосы, захватывающей ремонтируемый участок, прогревают сканирующим электронным лучом до температуры солидуса припоя и выравнивают эту температуру по толщине лопатки. Затем ремонтируемый участок прогревают на 100-120°С выше Т° ликвидуса припоя и импульсно поддерживают эту температуру в течение 1 мин. При этом производят периодический прогрев в течение 5-7 сек и снижение температуры до 1000°С с выдержкой 10-15 сек. Способ обеспечивает полное восстановление конструктивных размеров деталей, позволяет получить значительный экономический эффект при ремонте деталей и увеличивать их ресурс. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области ремонта деталей, в частности к способам ремонта деталей из высоколегированных жаропрочных сталей и сплавов, и может найти применение в авиационной и судостроительной промышленности, а также в энергетическом машиностроении.

Известен способ ремонта поверхностных дефектов деталей газотурбинных двигателей (ГТД) - патент RU 2240214 С1, 20.11.2004, включающий очистку ремонтируемой поверхности изделий, нанесение на нее наполнителя в виде пасты на основе металлического порошка с органическим связующим, высокотемпературную вакуумную пайку с последующей гомогенизацией изделия с композиционным наплавочным покрытием и окончательную механическую обработку изделий. До нанесения наполнителя в виде пасты на ремонтируемую поверхность наносят гибкий наполнитель из никелевой сетки со спеченным слоем гранул, выполненных из жаропрочного никелевого сплава. После нанесения наполнителя в виде пасты производят спекание наполнителей с изделием в вакууме и последующее нанесение на слой наполнителей жаропрочного припоя на никелевой основе. Гранулы, спекаемые с никелевой сеткой, располагают в один слой, они являются однородными по размеру. Наполнитель в виде пасты состоит из порошка жаропрочного никелевого сплава, имеющего размер частиц в 2,5-3 раза меньше, чем размер гранул, спеченных с никелевой сеткой. Высокотемпературную вакуумную пайку осуществляют по режиму термовакуумной обработки основного материала с возможным проведением ее одновременно с гомогенизацией композиционного наплавочного покрытия.

Данный способ не позволяет устранять эксплуатационные дефекты на ремонтируемых поверхностях типа раковин, забоин, локальных износов трущихся поверхностей, которые в процессе пайки могут располагаться в вертикальном и потолочном положениях, а также не обеспечивает получения стабильных паяных соединений со сплошностью ≤1,5%.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ ремонта поверхностных дефектов пера лопаток турбины ГТД, раскрытый в патенте RU 2310551 С2, 10.06.2007, включающий зачистку ремонтируемого участка, нанесение на нее расплавленного порошка, состоящего из припоя и наполнителя жаростойкого материала с последующей высокотемпературной пайкой и механообработкой.

Способ предусматривает использование при наплавке порошкового материала, состоящего из 20% припоя и 80% наполнителя. Однако при этом в зоне наплавки были обнаружены горячие трещины, обусловленные химическим составом наплавляемого материала.

Задачей заявляемого способа является повышение качества восстановления лопаток и в соответствии с этим повышение эксплуатационных свойств лопатки после ее восстановления.

Техническим результатом, обеспеченным решением указанной задачи, является получение прочности соединения в зоне ремонтируемого участка, приближенного к прочности сварного соединения.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в способе ремонта поверхностных дефектов пера лопаток турбины ГТД, включающем зачистку ремонтируемого участка, нанесение на него микроплазменным напылением порошкового материала, состоящего из припоя и наполнителя из жаростойкого материала с последующей высокотемпературной пайкой и механообработкой, в отличие от прототипа при пайке часть пера лопатки в виде поперечной полосы, захватывающей ремонтируемый участок, прогревают сканирующим электронным лучом до температуры солидуса припоя и выравнивают эту температуру по толщине лопатки, после чего производят нагрев ремонтируемого участка на 100-120°С выше температуры ликвидуса припоя и поддерживают указанную температуру импульсами в течение 1 мин, при этом используют порошковый материал, содержащий 70% наполнителя на никелевой основе и 30% высокотемпературного припоя.

Кроме того, поддержание температуры ремонтируемого участка импульсами проводят при периодическом нагреве до температуры на 100-120°С выше Т° ликвидуса припоя в течение 5-7 секунд и снижении температуры нагрева до 1000°С с выдержкой 10-15 секунд.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена лопатка турбины ГТД. На пере лопатки обозначены:

- ремонтируемый участок площадью S1 шириной h,

- площадь S2 пера лопатки с нанесенным напылением порошком,

- прогреваемая часть лопатки в виде поперечной полосы шириной H.

Пример осуществления способа

Ремонтировали рабочие лопатки турбины 1-й и 2-й ступени, имеющие поверхностные эксплуатационные дефекты, а также дефекты от снятия реплик при металлографических исследованиях структуры сплава ЭП539.

Механическим путем разделывали дефектное место с образованием ремонтируемого участка площадью S1. Разделанные дефекты на ремонтируемых участках лопаток контролировали методом капиллярной дефектоскопии, затем лопатки обезжиривали и ремонтируемый участок заполняли расплавленным порошковым материалом, состоящим из 30% припоя ВПр50 и 70% наполнителя ЭП539, путем напыления с применением аргонно-микроплазменной установки. Площадь S2 пера лопатки с нанесенным напылением порошком превышала площадь ремонтируемого дефектного участка S1.

Нагрев ремонтируемых лопаток осуществляли в вакууме сканирующим электронным лучом. Вначале ремонтируемый дефектный участок с частью пера лопатки нагревали до температуры солидуса припоя широкой полосой, ширина которой Н в четыре раза превышает ширину ремонтируемого участка h. Это позволяет значительно уменьшить термические напряжения в пере лопатки за счет свободной деформации пера по его длине. Такая особенность прогрева продиктована еще и теплофизическими характеристиками сплава ЭП539, относящегося к жаропрочным никелевым сплавам, температура полного растворения упрочняющей фазы которых составляет около 1113°С. Поэтому температура нагреваемой поверхности лопатки не должна превышать 1080°С. Выравнивали температуру по толщине лопатки с разницей, не превышающей 10°С.

Затем растр сканирующего луча настраивали с превышением в 2,5 раза площадь ремонтируемого дефектного места, которое в течение 60 секунд нагревали выше температуры ликвидуса припоя на 100-120°С. При этом нагрев производили импульсно при максимально допустимой мощности в течение 5-7 сек, после чего выдерживали 10-15 сек со снижением температуры до 1000°С за счет снижения мощности сканирующего луча на 40%.

Импульсный нагрев производили для повышения прочности паяного соединения, чтобы в зоне контакта материала лопатки с наносимым материалом она соответствовала когезионной. Это достигалось следующим образом: при первом импульсном нагреве продолжительностью 5-7 сек нанесенный материал начинал расплавляться, а материал самой лопатки нагрелся, при этом образовывалась металлическая связь. Посредством последующего снижения мощности электронного луча на 40% и выдержке 10-15 секунд обеспечивали кристаллизацию ранее нанесенного расплавленного материала и возможность регулировки температурного поля нагрева нужной интенсивности. Повторным нагревом обеспечивали дальнейшее расплавление нанесенного материала и увеличивали тем самым диффузионную зону между нанесенным и нагреваемым материалом лопатки. В зоне соединения образуется новый сплав, по своим характеристикам близкий к наплавке аргонодуговой сваркой. Прочность такого паяного соединения приближается к прочности сварного соединения.

Контроль качества ремонта производили визуально и с использованием лупы 4-х кратного увеличения. Проводили механическую обработку лопатки до получения заданных конструктивных размеров. Восстановленные дефектные места лопатки после механической обработки подвергали рентгеноконтролю и капиллярной дефектоскопии. Лопатки были признаны пригодными для дальнейшей эксплуатации в составе изделия.

Таким образом, предложенный способ ремонта поверхностных дефектов рабочих лопаток ГТД обеспечивает полное восстановление конструктивных размеров деталей и позволяет получить значительный экономический эффект при ремонте деталей и увеличивать их ресурс.

1. Способ ремонта поверхностных дефектов пера лопаток турбины ГТД, включающий зачистку ремонтируемого участка, нанесение на него микроплазменным напылением порошкового материала, состоящего из припоя и наполнителя из жаростойкого материала с последующей высокотемпературной пайкой и механообработкой, отличающийся тем, что при пайке часть пера лопатки в виде поперечной полосы, захватывающей ремонтируемый участок, прогревают сканирующим электронным лучом до температуры солидуса припоя и выравнивают эту температуру по толщине лопатки, после чего производят нагрев ремонтируемого участка на 100-120°С выше температуры ликвидуса припоя и поддерживают указанную температуру импульсами в течение 1 мин, при этом используют порошковый материал, содержащий 70% наполнителя на никелевой основе и 30% высокотемпературного припоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддержание температуры ремонтируемого участка импульсами проводят при периодическом нагреве до температуры на 100-120°С выше Т° ликвидуса припоя в течение 5-7 с и снижении температуры нагрева до 1000°С с выдержкой 10-15 с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу устранения дефектных углублений, полученных при механической обработке заготовок рабочих колес компрессоров и турбин. .

Изобретение относится к ремонту моноблочного оснащенного лопатками диска турбомашины. .
Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из черных и цветных металлов и сплавов, например, для восстановления с упрочнением привалочных плоскостей головок цилиндров автотракторных двигателей.

Изобретение относится к обработке деталей, в частности к химической обработке внутренних поверхностей деталей с использованием фторсодержащих поверхностно-активных веществ, и может быть использовано в авиадвигателестроении, газотурбостроении, энергетике и других отраслях техники при ремонте и изготовлении лопаток турбины и при эксплуатации двигателя.
Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к термической обработке литых стальных деталей, а именно деталей автосцепки, применяемой для автоматического сцепления железнодорожного подвижного состава.

Изобретение относится к способам ремонта поврежденных участков внешней обшивки самолета с гальваническим алюминиевым покрытием. .

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способам нанесения износостойких покрытий на поверхности деталей почвообрабатывающих машин с использованием сварки плавлением.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и ремонта машин, а именно к способам изготовления, восстановления и упрочнения носовой части лемехов плугов сельскохозяйственной почвообрабатывающей техники.
Изобретение относится к области термомеханической обработки. .

Изобретение относится к ремонту моноблочного оснащенного лопатками диска турбомашины. .

Изобретение относится к оборудованию для сборки и электронно-лучевой сварки кольцевых стыков крупногабаритных обечаек из алюминиевых сплавов с локальным вакуумированием зоны сварки и может быть использовано в космической, авиационной, транспортной, химической отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу сварки материалов высокоэнергетическими источниками излучения, например лазерным, плазменным или электроннолучевым, и может быть использован для сварки изделий из тонколистовых и разнородных материалов различного назначения в химической, электронной и радиотехнической промышленности.

Изобретение относится к способу изготовления облегченной лопатки для газотурбинных двигателей и может найти использование в энергетическом машиностроении. .

Изобретение относится к способу и устройству послойного изготовления трехмерных объектов с использованием порошкового материала. .

Изобретение относится к способу сварки анода с контактом и металлокерамическим изолятором камеры на плазменном фокусе и может найти применение при изготовлении камеры на плазменном фокусе.

Изобретение относится к области электронно-лучевой сварки, в частности к способу изготовления блинга газотурбинного двигателя электронно-лучевой сваркой. .

Изобретение относится к способу наведения луча электронно-лучевой пушки на состыкованные поверхности свариваемых заготовок и может быть использовано при изготовлении любых ответственных деталей газотурбинных двигателей, где необходимо точное выдерживание геометрических размеров деталей после сварки.

Изобретение относится к способу защиты элементов оптической системы от напыления при электронно-лучевой сварке и может быть использовано в сварочных установках с оптическими или оптико-электронными средствами контроля процесса сварки.

Изобретение относится к пайке изделий, в частности к способам высокотемпературной пайки пластинчато-ребристых и трубчатых теплообменников в вакууме, и может быть использовано в авиадвигателестроении и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к способам наплавки при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей ГТД, ГТУ и паровых турбин, а именно лопаток турбомашин
Наверх