Способ восстановления профиля пера лопатки газотурбинного двигателя


 


Владельцы патента RU 2556175:

Общество с ограниченной ответственностью "ТУРБОКОН" (ООО "ТУРБОКОН") (RU)

Изобретение может быть использовано при восстановительном ремонте лопаток газотурбинных двигателей, а также других подобных деталей из высоколегированных жаропрочных сплавов. Осуществляют подготовку поверхности лопаток путем механической обработки дефектных мест, пескоструйной обработки, очистки и обезжиривания пера. На всю поверхность пера лопатки микроплазменным напылением наносят подслой самофлюсующегося сплава на никелевой основе, например ПР-Н80Х13С2Р, толщиной до 0,2 мм, выполняющего роль жаропрочного припоя. Выравнивают при этом поверхность дефектных мест с остальной поверхностью. Поверхность упомянутого подслоя подвергают пескоструйной обработке. Напыляют на него плазменным методом слой жаростойкого материала, например ВКНА, толщиной до 0,6 мм с получением заданного профиля пера. Лопатки с нанесенными покрытиями подвергают термообработке в вакууме путем их нагрева до температуры ликвидуса самофлюсующегося сплава и выдержке при этой температуре в течение 3-5 мин. Способ обеспечивает повышение эксплуатационных свойств лопаток за счет улучшения адгезионной прочности напыленного слоя жаростойкого материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановительном ремонте лопаток газотурбинных двигателей (ГТД), а также других подобных деталей из высоколегированных жаропрочных сплавов в авиационной, судостроительной промышленности и в энергетическом машиностроении.

Известен способ ремонта поверхностных дефектов деталей ГТД, который включает в себя очистку ремонтируемой поверхности детали, нанесение на нее гибкого наполнителя из никелевой сетки со спеченным слоем гранул из жаропрочного никелевого сплава и последующее нанесение наполнителя в виде пасты на основе металлического порошка с органическим связующим. После этого производят спекание наполнителей с деталью в вакууме и наносят слой жаропрочного припоя на никелевой основе с последующей высокотемпературной вакуумной пайкой, осуществляемой по режиму термовакуумной обработки основного материала с возможным проведением ее одновременно с гомогенизацией наплавочного покрытия (RU 2240214, B23P 6/00, 2004).

Недостатком указанного способа является то, что он практически не позволяет устранять на ремонтируемых поверхностях деталей такие эксплуатационные дефекты, как забоины, каверны, локальные износы трущихся поверхностей, которые в процессе пайки могут располагаться в вертикальном или потолочном положениях.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ ремонта поверхностных дефектов деталей машин, в частности лопаток ГТД, включающий подготовку поверхности детали - зачистку и разделку ремонтируемого дефектного участка, нанесение на этот участок посредством микроплазменного напыления подслоя из расплавленного порошкового материала, на который затем напыляют плазменным методом слой жаростойкого материала (ВКНА) толщиной 0,2-0,3 мм, после чего деталь нагревают в вакууме до заданной температуры и выдерживают определенное время, в течение которого происходит высокотемпературная вакуумная пайка. По окончании процесса нанесения материалов деталь подвергают механической обработке до получения заданных конструктивных размеров (RU 2310551, B23P 6/00, C23C 14/40, 2007).

Недостатком данного способа является то, что толщина наносимого жаростойкого материала не может превышать примерно 0,3 мм, а величина адгезии при этом лежит в пределах не более 6,0 кгс/мм2. При увеличении толщины наносимого жаростойкого материала происходит накопление в нем остаточных растягивающих напряжений, которые часто приводят к отслаиванию напыленного материала. Все это обуславливает не очень высокое качество восстановления поверхностных дефектов и, соответственно, невысокие эксплуатационные свойства отремонтированных деталей. Кроме того, проведение механической обработки усложняет технологический процесс ремонта поверхностных дефектов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества восстановления поверхностных дефектов, в частности профиля пера лопаток ГТД, а также повышение эксплуатационных свойств лопаток после их ремонта при упрощении процесса восстановления.

Получаемый при этом технический результат заключается в возможности напыления слоя жаростойкого материала толщиной до 0,6 мм с повышением его адгезионной прочности до 40 кгс/мм2.

Решение указанной задачи достигается тем, что в способе восстановления профиля пера лопатки ГТД, включающем подготовку поверхности лопатки, нанесение посредством микроплазменного напыления подслоя из порошкового материала, на который затем напыляют плазменным методом слой жаростойкого материала и выдерживают лопатку в вакууме при заданной температуре в течение заданного времени, в качестве порошкового материала для напыления подслоя используют самофлюсующийся сплав на никелевой основе, подслой напыляют на всю поверхность пера лопатки толщиной до 0,2 мм, выравнивая при этом поверхность дефектных мест с остальной поверхностью, причем до нанесения жаростойкого материала поверхность подслоя подвергают пескоструйной обработке, слой жаростойкого материала напыляют на всю поверхность пера лопатки толщиной до 0,6 мм с получением заданного профиля пера, а выдержку лопатки в вакууме осуществляют в течение 3-5 мин при температуре ликвидуса самофлюсующегося сплава.

В качестве самофлюсующегося сплава может быть использован сплав ПР-Н80Х13С2Р, а в качестве жаростойкого материала - сплав ВКНА.

Изобретение поясняется фотографией, где показана микроструктура поверхности лопатки после ее восстановления по заявленному способу.

Пример выполнения способа

Производится подготовка поверхности лопаток ГТД, предназначенных для ремонта и восстановления профиля их пера, включающая разделывание механическим путем имеющихся эксплуатационных поверхностных дефектных мест (забоины, каверны, износы и т.п.), их пескоструйную обработку, очистку и обезжиривание пера. Осуществляют контроль разделки методом капиллярной дефектоскопии.

После соответствующей подготовки поверхности пера лопаток на нее посредством микроплазменного напыления наносят подслой самофлюсующегося сплава на никелевой основе, например ПР-Н80Х13С2Р, выполняющего роль жаропрочного припоя и который напыляют на всю поверхность пера лопатки толщиной до 0,2 мм, выравнивая при этом поверхность дефектных мест с остальной поверхностью. Для снятия с нанесенного подслоя окисной пленки и создания на его поверхности шероховатости с параметрами, необходимыми для хорошей адгезии с наносимым слоем жаростойкого материала, поверхность нанесенного подслоя из самофлюсующегося сплава подвергают пескоструйной обработке. Затем на поверхность пера лопатки с нанесенным подслоем из самофлюсующегося сплава напыляют плазменным методом слой жаростойкого материала, например ВКНА, толщиной до 0,6 мм с получением заданного профиля пера.

Лопатки с нанесенными покрытиями подвергают термообработке в вакууме (разрежение (2-4)10-4 мм рт.ст.) путем их нагрева до температуры ликвидуса самофлюсующегося сплава (для ПР-Н80Х13С2Р она составляет 1070C°) и выдержке при этой температуре в течение 3-5 мин. Указанные режимы термообработки обусловлены получением качественной адгезии наносимых на лопатки покрытий.

В результате проведения указанного выше технологического процесса восстановления профиля пера лопатки, как показывают металлографические исследования, достигается высокая степень надежности соединения напыляемых материалов с основным материалом лопаток. Это обусловлено тем, что на границах «основной материал лопаток - самофлюсующийся сплав - жаростойкий материал» образуется металлическая связь с высокими прочностными характеристиками (близкими к паяным соединениям), при этом на границе «основной материал лопаток - самофлюсующийся сплав» происходит даже диффузионное взаимодействие. При этом проводимая термообработка не оказывает влияния на снижение эксплуатационных свойств высоколегированных жаропрочных литейных сплавов (типа ЖС6У), которые используются в качестве основного материала лопаток ГТД.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить качество ремонта поверхностных дефектов и восстановления профиля пера лопаток ГТД, а также повысить эксплуатационные свойства, включая ресурс, отремонтированных лопаток с упрощением технологического процесса восстановления, что позволяет получать значительный экономический эффект при ремонте.

1. Способ восстановления профиля пера лопатки газотурбинных двигателей, включающий подготовку поверхности пера лопатки, нанесение посредством микроплазменного напыления подслоя из порошкового материала, на который затем напыляют плазменным методом слой жаростойкого материала и выдерживают лопатку в вакууме при заданной температуре в течение заданного времени, отличающийся тем, что в качестве порошкового материала для напыления подслоя используют самофлюсующийся сплав на никелевой основе, подслой напыляют на всю поверхность пера лопатки толщиной до 0,2 мм, выравнивают при этом поверхность дефектных мест с остальной поверхностью, причем до нанесения жаростойкого материала поверхность подслоя подвергают пескоструйной обработке, слой жаростойкого материала напыляют на всю поверхность пера лопатки толщиной до 0,6 мм с получением заданного профиля пера, а выдержку лопатки в вакууме осуществляют в течение 3-5 мин при температуре ликвидуса самофлюсующегося сплава.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве самофлюсующегося сплава используют сплав ПР-Н80Х13С2Р.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жаростойкого материала используют сплав ВКНА.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике и технологии нанесения защитных ионно-плазменных покрытий и может быть применено в машиностроении, например, для защиты рабочих и направляющих лопаток турбомашин.
Изобретение относится к области получения керамических разделительных покрытий на изделиях из керамики, ферритов и феррокерамики, применяемых в радиотехнике и микроэлектронике.

Изобретение относится к установке и способу нанесения покрытия на подложку. Установка содержит вакуумную камеру, во внутреннем пространстве которой располагают подложку для нанесения на нее покрытия и по меньшей мере одну распыляемую мишень, и устройство для определения износа распыляемой мишени.

Изобретение относится к способу изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем, включающему предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей, формирование металлизированного отражающего слоя.

Изобретение относится к области получения покрытий на полюсные наконечники (ПН) (анод и катод) эндокардиального электрода (ЭКЭ) электрокардиостимулятора. Тонкопленочное покрытие состоит из пористого слоя биосовместимого металла толщиной L/n1, где n1=1,3÷3, образованного из порошка металлов со средним размером фракций d=L/n1, где L - шероховатость рабочей поверхности ПН ЭКЭ, слоя биосовместимого нитрида металла MeN, полученного PVD методом со столбчатой высокопористой структурой толщиной Λ=d/n2, где n2=1,3÷10, и ионно-модифицированного поверхностного слоя MeN толщиной δ=Λ/n3, где n3=1,3÷100.

Изобретение относится к многослойному теплозащитному покрытию на детали горячего тракта энергетических газотурбинных установок большой мощности. Многослойное теплозащитное покрытие включает основной металлический подслой, выполненный из сплава на основе никеля, верхний керамический теплозащитный слой и дополнительный металлический жаростойкий подслой между основным подслоем и керамическим слоем.
Изобретение относится к области электрохимии, а именно к способу перемешивания в вакууме частиц электрокатализаторов на углеродной основе, заключающемуся в том, что перемешивание производят в вакуумной рабочей камере, снабженной устройством подачи инертного газа и держателем порошка частиц электрокатализаторов.

Изобретение относится к области деталей с покрытием и их получению. Многослойное покрытие содержит по меньшей мере один слой типа А, причем слой типа А, по существу, состоит из (AlyCr1-y)X, где Х - один элемент группы, состоящей из N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO и CNBO, y описывает стехиометрический состав фракции металлической фазы, по меньшей мере один слой типа В, причем слой типа В, по существу, состоит из (AluCr1-u-v-wSivMew)X, где Х означает один элемент группы, состоящей из N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO или CNBO, причем Me обозначает один элемент группы, состоящей из W, Nb, Mo и Та, или смесь двух или более составляющих этой группы, u, v и w описывают стехиометрический состав фракции металлической фазы, причем отношение толщины указанного слоя типа А к толщине указанного слоя типа В больше 1.
Изобретение относится к машиностроению. Способ создания многослойного теплозащитного металлокерамического покрытия для камер сгорания и газовых турбин авиационных и ракетных двигателей включает нанесение на рабочую поверхность чередующихся керамических и металлических слоев посредством ионно-плазменного напыления.

Изобретение относится к электроаппаратостроению. Способ нанесения покрытия на медный контакт электрокоммутирующего устройства включает ионно-плазменное напыление молибдена на медный контакт.

Изобретение может быть использовано для нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин, имеющую форму косого клина с использованием сварки плавлением.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановлении трущихся сопряжений двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива.
Способ заключается в снятии с буксового проема рамы тележки из низкоуглеродистой стали изношенного буксового наличника и в закреплении приваркой в буксовом проеме рамы тележки нового замещающего буксового наличника с рабочей поверхностью из высокоуглеродистой стали.
Изобретение относится к области ремонта деталей машин и может быть использовано на ремонтно-технических предприятиях, машинно-технологических станциях, в мастерских хозяйства для восстановления постелей коренных опор блоков двигателей внутреннего сгорания.

Устройство для восстановления центровых отверстий осей предназначено для колесных пар подвижного состава. На корпусе устройства смонтированы приводы вращения, подачи и кулачковый патрон, в котором подвижно установлен шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом.

Изобретение касается способа изготовления металлической детали усиления (30) передней или задней кромки лопатки (10) турбомашины. Способ включает последовательно выполняемые этап изготовления нескольких элементов (30a, 30b, 30c, 30d) с сечением V-образной формы, образующих различные секторы детали усиления (30), распределенные между ее ножкой (32) и вершиной (34), этап позиционирования упомянутых секторов на приспособлении (40), воспроизводящем форму передней или задней кромки лопатки турбомашины, этап соединения секторов для образования полного профиля металлической детали усиления (30) с рекомбинацией различных секторов.

Изобретения относятся к области машиностроения и могут быть использованы на предприятиях при ремонте и восстановлении поршневой группы ДВС автомобилей, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин.

Изобретение относится к спорту, в частности к мастерским клюшкам для игры в хоккей с шайбой, и может быть использовано при ремонте полых клюшек. Способ включает подготовку ремонтируемых частей черенка в области ремонта вставки, выполненной с использованием ткани на основе углеродных волокон, совмещение торцов ремонтируемых частей упомянутого черенка и размещение подготовленного черенка в зажимном устройстве.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте деталей горячего тракта газовой турбины авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей, например сопловых лопаток, изготовленных из никелевых и кобальтовых сплавов в виде многоблочной конструкции.

Изобретение может быть использовано для восстановления с упрочнением лемехов плугов сельскохозяйственной техники. На поверхности лезвия лемеха и в его носовой части выполняют пазы и заполняют их припоем.

Изобретение относится к восстановительной термической обработке узлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и направлено на повышение ресурса и обеспечение безопасной эксплуатации реакторов ВВЭР-1000. Указанный результат достигается тем, что способ восстановления физико-механических свойств материала внутрикорпусных устройств водо-водяного энергетического реактора после воздействия эксплуатационных факторов включает извлечение внутрикорпусных устройств из корпуса реактора и их последующую термообработку, предусматривающую нагрев, выдержку и охлаждение, при этом нагрев ведут до температуры 975-1025°C, выдержку осуществляют при этой температуре в течение 120-130 ч, а охлаждение ведут на воздухе. 1 табл., 1 ил.
Наверх