Способ изготовления блока заготовок лопаток газотурбинного двигателя



Способ изготовления блока заготовок лопаток газотурбинного двигателя
Способ изготовления блока заготовок лопаток газотурбинного двигателя
Способ изготовления блока заготовок лопаток газотурбинного двигателя
Способ изготовления блока заготовок лопаток газотурбинного двигателя
Способ изготовления блока заготовок лопаток газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2467824:

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ, ОТ ИМЕНИ КОТОРОЙ ВЫСТУПАЕТ МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении заготовок лопаток, например, компрессора ГТД, применяемого в авиационной промышленности и энергомашиностроении. Предварительной штамповкой получают заготовку в виде трубы. Заготовка имеет цилиндрическую часть с толщиной стенки не менее заданной максимальной толщины пера лопатки. В заготовке одно из оснований выполнено в виде равностороннего многоугольника, сторона которого имеет ширину и высоту не менее заданной максимальной толщины и высоты хвостовика лопатки. Далее выполняют прорези на цилиндрической части трубы вдоль ее оси. После этого придают цилиндрической части заготовки коническую форму путем ее повторной изотермической штамповки. На части заготовки конической формы выполняют дополнительные прорези параллельно плоскости упомянутого основания заготовки. А затем проводят калибровку и закручивание прорезанных частей заготовки для формирования профиля и угла закрутки пера каждой лопатки. В результате обеспечивается повышение технологичности процесса изготовления блока заготовок лопаток, а также качества получаемого блока. 5 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления заготовок лопаток, например, компрессора ГТД, и может быть использовано в авиационной промышленности и энергомашиностроении.

Известен способ изготовления заготовки лопатки газотурбинного двигателя, включающий выдавливание заготовки в виде двутаврового профиля (патент РФ №2254200, В21К 3/04, 20.06.2005).

Однако данный способ не позволяет обрабатывать заготовки лопаток совместно, а также при изготовлении необходимо сложное прокатное оборудование.

Также известен способ изготовления заготовки лопатки компрессора ГТД, включающий выдавливание заготовки, горячую штамповку с последующей обрезкой облоя, виброабразивную обработку, термообработку и холодную штамповку (см. В.В.Крымов, Ю.С.Елисеев, К.И.Зудин. «Производство лопаток газотурбинных двигателей», Москва, Машиностроение / Машиностроение-Полет, 2002, стр.83).

Недостатками известного способа является низкая производительность, низкий коэффициент использования материала.

Однако из всех известных источников не известен способ, позволяющий получить единый блок заготовок лопаток, которые подвергаются окончательной обработке без разделения на отдельные заготовки.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение технологичности процесса изготовления блока заготовок лопаток, а также повышение качества получаемого блока заготовок лопаток.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления заготовки блока лопаток газотурбинного двигателя, при котором предварительной штамповкой получают заготовку в виде трубы, имеющей цилиндрическую часть с толщиной стенки не менее заданной максимальной толщины пера лопатки, и одно из оснований, выполненное в виде равностороннего многоугольника, сторона которого имеет ширину и высоту не менее заданной максимальной толщины и высоты хвостовика лопатки, выполняют прорези на цилиндрической части трубы вдоль ее оси, придают цилиндрической части заготовки коническую форму путем ее повторной изотермической штамповки, на которой выполняют дополнительные прорези параллельно плоскости упомянутого основания заготовки, после чего проводят калибровку и закручивание прорезанных частей заготовки для формирования профиля и угла закрутки пера каждой лопатки.

Предложенное изобретение позволяет получить заготовку блока лопаток, которые затем подвергают окончательной обработке без разделения на отдельные заготовки. Все это позволяет повысить технологичность процесса изготовления лопаток путем его упрощения, повышения производительности и снижения расходных материалов, а также повысить качество получаемой заготовки блока лопаток за счет уменьшения количества операций, необходимых для ее изготовления (по сравнению с количеством операций для изготовления каждой заготовки лопатки в отдельности).

Первоначальную заготовку в виде трубы, имеющую цилиндрическую часть и одно из оснований в виде равностороннего многоугольника, получают из стандартного сортамента (пруток, круг).

Количество получаемых лопаток в заготовке может быть различным (пять и более единиц в блоке) в зависимости от требуемого их количества.

На фиг.1 показана заготовка (в нескольких видах) после ее предварительной штамповки;

на фиг.2 показана заготовка (в нескольких видах) с выполненными прорезями на цилиндрической части;

на фиг.3 показана заготовка (в нескольких видах) после придания ей конической формы;

на фиг.4 показана заготовка (в нескольких видах) после выполнения на ней дополнительных прорезей;

на фиг.5 показана заготовка (в нескольких видах) после проведения калибровки и закручивания прорезанных частей заготовки.

Способ осуществляется следующим образом (реализация способа рассмотрена на примере изготовления заготовки блока лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титанового сплава ВТ9).

Пруток (круг) заданных размеров (размеры определяются из неизменности объема материала) нагревают в печи до температуры ТПП=20…40°С, подают в предварительно подогретый до 350°С штамп гидравлического горизонтального пресса усилием 20000 тс. Осуществляют высадку металла прутка в матрице, имеющей форму цилиндра с многоугольным основанием. Получаем заготовку в виде трубы, имеющей цилиндрическую часть 1 толщиной s, высотой L и основание 2, выполненное в виде равностороннего многоугольника, каждая сторона которого выполнена с длиной В, шириной W, высотой Н (см. фиг.1). Количество сторон основания 2 соответствует необходимому количеству заготовок лопаток в блоке. Размеры основания 2 определяются на основе размеров хвостовика лопатки с учетом припуска на обработку.

На полученной заготовке, на ее цилиндрической части 1, в одной плоскости с вершинами многоугольного основания 2, выполняют сквозные прорези 3 путем резки общеизвестными средствами (механическим, электроэрозионным или каким-либо другим способом). Прорези 3 выполняют вдоль центральной оси цилиндрической части 1, перпендикулярно плоскости основания 2. Прорези 3 (см. фиг.2) выполняют шириной h1 и длиной l1. Длина l1=L-(H+Δl), т.е. длина l1 каждой прорези 3 равна длине перпендикуляра, опущенного на цилиндрической части 1 заготовки от многоугольного равностороннего основания 2 до точки, находящейся на расстоянии Δl от среза цилиндрической части 1. Форма прорезей 3 зависит от выбора формообразующего инструмента.

Далее цилиндрической части 1 заготовки придается коническая (чашеобразная) форма путем ее изотермической штамповки (см. фиг.3). При этом нагрев заготовки осуществляют до температуры 950…970°С, штампов - до температуры 920…950°С. Штамповка заготовки производится на гидравлическом прессе.

Следующей операцией является выполнение дополнительных сквозных прорезей 4 (см. фиг.4) на полученной части заготовки конической формы (в месте предполагаемого сопряжения перемычки и пера лопатки). Сквозные технологические прорези 4 получают общеизвестными средствами (механическим, электроэрозионным или каким-либо другим способом), параллельно плоскости основания 2. Прорези 4 выполняют длиной l2 и шириной h2. Данные прорези 4 позволяют свободно деформироваться предполагаемому перу лопатки относительно большего основания 5 заготовки.

Последний этап - придание частям заготовки формы, близкой по размерам к профилю лопатки (см. фиг.5). Для этого заготовку деформируют изотермической штамповкой, проводят калибровку и закручивание профилей лопаток. При этом нагрев заготовки осуществляют до температуры 950…970°С, штампов - до температуры 920…950°С. Калибровка и закручивание производится на гидравлическом прессе. Угол закрутки и профиль пера лопатки формируются штамповочным инструментом.

После калибровки и закручивания блок заготовок лопаток имеет набор общих мест базирования (баз), что позволяет осуществить дальнейшую окончательную обработку любым способом (механическая обработка, ЭХО и т.д.) полученных лопаток в блоке совместно.

В примере конкретной реализации толщина s цилиндрической части 1 блока заготовок лопаток равна заданной максимальной толщине пера лопатки с припуском на обработку, ширина W многоугольного основания равна заданной максимальной толщине хвостовика лопатки с припуском на обработку. Цилиндрическую часть 1 блока заготовок разделяют на фрагменты длиной, равной длине стороны многоугольного равностороннего основания блока заготовок хвостовика лопатки или длине хвостовика лопатки с припуском на обработку. Ширина h1 и длина l1 прорезей определяются из величины припуска на обработку. Высота блока заготовок определяется из объема, количества лопаток в блоке заготовок и припуска на обработку. Такое выполнение позволяет обеспечить точную штамповку лопаток с максимальным коэффициентом использования металла и минимальными припусками на дальнейшую обработку. Признак формулы изобретения «не менее» включает в себя допуски на размеры и припуски на обработку в соответствии с ОСТ 1.41717-78 «Заготовки лопаток штампованные. Допуски на размеры и припуски на обработку». Таким образом, верхняя граница признака «не менее» ограничена регламентируемыми в зависимости от класса точности изготовления требованиями.

Указанные обозначения - ширина хвостовика, максимальная толщина хвостовика, максимальная толщина пера лопатки и т.д. выбраны с учетом их определения, указанного в книге В.В.Крымов, Ю.С.Елисееев, К.И.Зудин. «Производство лопаток газотурбинных двигателей», Москва, Машиностроение / Машиностроение-Полет, 2002, стр.12-19, 23.

Способ изготовления заготовки блока лопаток газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что предварительной штамповкой получают заготовку в виде трубы, имеющей цилиндрическую часть с толщиной стенки не менее заданной максимальной толщины пера лопатки, и одно из оснований, выполненное в виде равностороннего многоугольника, сторона которого имеет ширину и высоту не менее заданной максимальной толщины и высоты хвостовика лопатки, выполняют прорези на цилиндрической части трубы вдоль ее оси, придают цилиндрической части заготовки коническую форму путем ее повторной изотермической штамповки, на которой выполняют дополнительные прорези параллельно плоскости упомянутого основания заготовки, после чего проводят калибровку и закручивание прорезанных частей заготовки для формирования профиля и угла закрутки пера каждой лопатки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к горячей штамповке заготовок лопаток со значительной закруткой пера лопатки. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении заготовок лопаток авиационных газотурбинных двигателей из деформируемых металлов и сплавов.
Изобретение относится к области обработки давлением, а именно к изготовлению штампованных лопаток в энергомашиностроении и авиационной промышленности и др. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной и энергетической промышленности при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления полой вентиляторной лопатки из титанового сплава. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам изготовления лопаток авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) из материалов, способных деформироваться в холодном или горячем состоянии.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению полых лопаток для турбомашины. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов ультразвуковой ковкой, и может быть использовано для изготовления деталей с повышенными технико-эксплуатационными характеристиками и для формирования закругленных кромок с переменной толщиной.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной и энергетической отраслях промышленности при изготовлении крупногабаритных турбинных лопаток.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной промышленности при изготовлении заготовок лопаток с двумя хвостовиками или с одним хвостовиком и бандажной полкой. Нагретую заготовку устанавливают в контейнер между двумя полуматрицами составной матрицы, выполненной с каналом. При этом часть заготовки располагают на нижнем пуансоне. Заготовку деформируют с образованием шейки путем смыкания полуматриц. Затем формируют один из хвостовиков лопатки движением нижнего пуансона вверх после остановки полуматриц. Заготовку выдавливают через канал составной матрицы верхним пуансоном при движении нижнего пуансона в нижнее положение. При этом часть заготовки оставляют в контейнере и формируют штамповку переменного сечения, расширяющуюся по направлению к оставшейся в контейнере части заготовки. В результате обеспечиваются расширение спектра получаемых штамповок, увеличение коэффициента использования металла, повышение прочностных характеристик изделия. 2 ил.

Изобретение относится к изготовлению лопаток для газотурбинного двигателя. В способе изготавливают лопатки из алюминиевого сплава для газотурбинных двигателей путем выполнения каналов в заготовке лопатки, размещения в каналах вставок из медного сплава, осуществления ковки заготовки и последующего удаления вставок химическим растворением. Изобретение позволяет быстро и экономично изготовить легкие и стойкие к механическим сопротивлениям лопатки для газотурбинного двигателя, имеющие один или несколько каналов и обладающие улучшенными механическими и химическими свойствами. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении лопаток турбин методом горячей штамповки. Исходную заготовку размещают в горизонтальном приемнике разъемной матрицы, состоящей из двух полуматриц с вертикальной плоскостью разъема. Полуматрицы выполнены с горизонтальным сквозным отверстием, образующим приемник, и радиально расположенными относительно приемника полостями под лопатки. К обоим торцам заготовки прикладывают осевое усилие посредством расположенных с обеих сторон пуансонов. В результате производят деформирование заготовки до полного заполнения полостей под лопатки и получают многоштучную поковку. Поковка состоит из лопаток, соединенных пресс-остатком. Поковку извлекают из штампа и отделяют лопатки от пресс-остатка. В результате обеспечивается повышение пластичности материала заготовки при его истечении в полости полуматриц, снижение технологического усилия, а также повышение точности получаемых изделий и коэффициента использования материала. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 18 ил. 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении накладки передней кромки композиционной лопатки вентилятора газотурбинного двигателя. Заготовку из титанового сплава профилируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях. После профилирования производят прямое выдавливание заготовки с формированием усиленной передней части накладки. При этом образуют запас материала для формирования боковых стенок накладки. Затем осуществляют обратное выдавливание заготовки с формированием боковых стенок накладки. В обоих случаях выдавливания используют штамп, пуансон и матрица которого имеют в поперечных сечениях основной формообразующий профиль. В вертикальной и горизонтальной плоскостях профиль пуансона и матрицы соответствует профилю заготовки в этих плоскостях. Далее в поперечных сечениях накладки формируют V-образный профиль боковых стенок путем гибки в штампе. Затем осуществляют профилирование усиленной передней части и боковых стенок накладки в изотермических условиях в режиме сверхпластичности титанового сплава и скручивание накладки но заданной пространственной кривой. В результате обеспечивается повышение прочности и надежности получаемой накладки. 5 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей. Из пластины поперечной холодной вальцовкой в два прохода изготавливают симметричную относительно продольной плоскости спрямленную заготовку лопатки. Толщина пластины соответствует максимальной толщине готовой лопатки. Поперечную вальцовку осуществляют, начиная от места расположения поперечного сечения готовой лопатки, имеющего максимальную толщину. Длина спрямленной заготовки в поперечных сечениях равна длине дуги, проходящей через центр толщины соответствующего поперечного сечения нескрученной лопатки. Затем путем холодной штамповки спрямленной заготовки одновременно формируют аэродинамический профиль лопатки и производят ее закрутку и калибровку. В результате обеспечивается повышение качества готовых изделий и снижение трудоемкости их изготовления. 2 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении лопаток газотурбинного двигателя. Получают заготовку лопатки с хвостовиком и пером, выполненным в форме корыта и имеющим спинку. Поперечные размеры хвостовика заготовки меньше поперечных размеров хвостовика готовой лопатки. Продольные размеры хвостовика заготовки превышают продольные размеры хвостовика готовой лопатки. Из заготовки формируют готовую лопатку холодной штамповкой в разъемном штампе после смыкания его частей путем перемещения и осадки заготовки вдоль продольной оси. При этом обеспечивают калибровку и скрутку пера лопатки внутренними формообразующими поверхностями штампа под перо лопатки. Производят последующую осадку хвостовика заготовки под действием пуансона штампа. При этом производят сплющивание хвостовика в направлении продольной оси, раздачу в боковых направлениях и калибровку внутренними формообразующими поверхностями штампа под хвостовик. В результате обеспечивается повышение качества готовых изделий. 3 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении бесприпусковых лопаток из двухфазных титановых сплавов. Исходную заготовку в виде прутка подвергают фасонированию. Затем производят изотермическую штамповку предварительно смазанной и нагретой фасонированной заготовки на гидравлическом прессе. После обрезки облоя осуществляют размерное химическое травление альфированного слоя штамповки и ее вакуумную термообработку. Затем правят нагретую штамповку методом изотермической термофиксации в нагретом штампе. Температура термофиксации ниже температуры вакуумной термообработки на 20-80°С. Выдержка под давлением от 2 кгс/мм2 составляет не менее 3 минут. В результате обеспечивается снятие остаточных напряжений с сохранением геометрических размеров штамповки, что позволяет исключить ее дальнейшее коробление, увеличение коэффициента использования металла за счет получения пера и проточной части полки хвостовика лопатки без припуска и уменьшение количества последующих механических операций по обработке профиля пера лопатки. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к изготовлению деталей типа лопатки турбомашины. Прецизионной ковкой получают заготовочную деталь. После операции ковки измеряют геометрические характеристики заготовочной детали и сравнивают их с теоретической моделью, в которой заданы геометрические характеристики получаемой детали. На поверхности заготовочной детали определяют несоответствующие зоны и количество материала, которое необходимо удалить в каждой несоответствующей зоне для приведения ее в норму. Заготовочную деталь шлифуют абразивной лентой. При этом управляют удалением материала путем изменения скорости движения детали относительно абразивной ленты в продольном направлении детали. Параметры абразивной ленты поддерживают постоянными. В результате обеспечивается уменьшение трудоемкости изготовления деталей и повышение их качества. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении лопаток из алюминиевых сплавов для монодисков компрессоров газотурбинных двигателей. Изготавливают заготовку лопатки, имеющую перо предварительной формы и хвостовик. Для этого цилиндрическую заготовку подвергают предварительному гетерогенизирующему отжигу при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз, после чего осуществляют обработку с обеспечением интенсивной пластической деформации. Затем проводят деформационно-термическую обработку. Указанная обработка включает прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз. Далее образуют профиль в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки со степенью деформации е≥0,2. Затем осуществляют искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава. В результате обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик лопаток с одновременным снижением металлоемкости за счет уменьшения толщины пера лопатки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. С использованием диффузионной сварки и сверхпластической формовки собирают заготовки обшивок и заполнителя в пакет. Предварительно на участки контактирующих поверхностей заготовок обшивок и заполнителя по заданному трафаретному рисунку наносят защитное покрытие. В заготовках обшивок выполняют проточку, а в заготовке заполнителя - прорезь для установки по крайней мере одной трубки. Герметизируют пакет по кромкам, исключая место установки по крайней мере одной трубки. Устанавливают трубку, соединяя ее с коллекторной зоной, и удаляют из полостей пакета кислород и связующее вещество защитного покрытия. Полностью герметизируют пакет, нагревают его и осуществляют диффузионную сварку заготовок по входной, выходной и периферийной кромкам. Придают цельной конструкционной заготовке аэродинамический профиль, производят сверхпластическую формовку посредством подачи в полости между заготовками обшивок и заполнителя рабочей среды с использованием по крайней мере одной трубки. Коллекторную зону располагают со стороны пакета, соответствующей периферийной кромке лопатки. Для установки по крайней мере одной трубки проточку в заготовках обшивок и прорезь в заготовке заполнителя выполняют на расстоянии от внешней границы входной или выходной кромки, меньшем L/3, где L - длина хорды лопатки по периферийной кромке. В результате обеспечивается устранение возможности появления брака при изготовлении лопаток без ухудшения эксплуатационных свойств лопатки и без повышения трудоемкости ее изготовления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх