Способ восстановления детали газотурбинного двигателя с тонкостенным элементом

Способ относится к технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей с тонкостенными элементами и может быть использовано в турбомашиностроении. Способ включает предварительное удаление следов приработки с торца тонкостенного элемента детали. Боковые поверхности тонкостенного элемента зачищают на высоту В, равную 1-2 ширины наплавляемой поверхности С тонкостенного элемента, устанавливают и фиксируют его в приспособлении. Наплавку осуществляют в среде защитного газа лазерным лучом в импульсном режиме с подачей металлического порошка в зону наплавки соосно лазерному лучу и локальной защитой зоны наплавки. Отношение ширины наплавки Д к ширине наплавляемой поверхности С составляет 1,0-1,2, а отношение диаметра пятна лазерного луча Е к ширине наплавляемой поверхности С составляет 0,5-0,7. Границы тонкостенного элемента наплавляют с помощью 1-2 дополнительных лазерных импульсов. Затем проводят механическую обработку тонкостенного элемента детали, термическую обработку в вакууме и капиллярный контроль. Кроме того, в качестве присадочного материала используют металлический порошок из жаропрочного сплава на основе никеля, а защитный газ расходуют в объеме 6-7 л/мин. Технический результат заключается в увеличении жизненного цикла восстановленных элементов деталей при высоком качестве наплавленного металла и сокращает трудоемкость последующей механической обработки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей с тонкостенными элементами и может быть использовано в турбомашиностроении. Реализация данного способа позволяет обеспечить высокое качество восстановления деталей турбомашин, а также минимальный припуск на последующую механическую обработку.

Известен способ ремонта гребешков лабиринтных уплотнений рабочих лопаток газотурбинного двигателя методом высокотемпературной пайки (Патент RU №2354523, МПК В23Р 6/00, публ. 10.05.2009), по которому на подготовленную к восстановлению поверхность гребешка лабиринтного уплотнения лопатки монтируют присоединяемый элемент в виде пластины, площадь которой больше площади восстанавливаемой поверхности, наносят пастообразный припой и осуществляют высокотемпературную пайку присоединяемого элемента в вакуумной или челночной печи и окончательную механическую обработку бандажной полки после ее остывания. Недостаток данного способа заключается в низкой производительности и необходимости удаления присоединяемого элемента при повторном ремонте.

Известен также способ восстановления гребешков лабиринтных уплотнений лопаток турбомашин автоматической аргонодуговой наплавкой неплавящимся электродом с импульсной подачей присадочной проволоки (Патент RU №2317182, МПК: В23К 9/04, В23Р 6/00, публ. 20.02.2008), по которому между гребешками лабиринтных уплотнений устанавливают пластины, прихватывают лопатки турбомашин с пластинами для создания единого блока, а автоматическую аргонодуговую наплавку гребешков лабиринтных уплотнений производят в едином блоке.

Данный способ ремонта не обеспечивает качественного ремонта гребешков лабиринтного уплотнения рабочих лопаток турбины с Z-образными бандажными полками, так как сложен и не исключает появления горячих трещин в зоне прихватки пластин к бандажным полкам лопатки.

Наиболее близким по техническому решению является способ восстановления тонкостенного элемента детали газотурбинного двигателя (журнал «Автоматическая сварка». Авторы: Жеманюк П.Д. и др. «Опыт внедрения технологии восстановительной микроплазменной порошковой наплавки при ремонте лопаток турбин высокого давления в условиях серийного производства». №8, 2015. стр. 43-46.), по которому подготовленные к восстановлению тонкостенные элементы детали подвергают вакуумному обезгаживающему отжигу. После остывания проводят наплавку тонкостенных элементов деталей порошком жаростойкого сплава методом микроплазменной порошковой наплавки, для снятия сварочных напряжений, проводят вакуумный отжиг деталей и механическую обработку наплавленных поверхностей до необходимых геометрических размеров после остывания.

При данном способе наплавки тонкостенных элементов деталей турбомашин получается широкий наплавочный валик толщиной 3-3,5 мм, при этом соотношение толщин наплавленной и восстанавливаемой поверхности составляет порядка 3 к 1, что значительно повышает трудоемкость механической обработки после наплавки, возникает опасность возникновения шлифовочных трещин и не обеспечивается минимальный припуск на последующую механическую обработку, и, следовательно, увеличенный расход порошка.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение качества восстановления деталей турбомашин из жаропрочных сплавов с тонкостенными элементами, снижение расхода порошка, минимальный припуск для последующей механической обработки.

Техническая задача решается тем, что в способе восстановления детали газотурбинного двигателя с тонкостенным элементом, включающем предварительное удаление следов приработки с торца тонкостенного элемента детали, зачистку боковых поверхностей тонкостенного элемента, установку и фиксирование его в приспособлении, наплавку металлического порошка в среде защитного газа, механическую обработку тонкостенного элемента, термическую обработку в вакууме и проведение капиллярного контроля, согласно изобретению, боковые поверхности тонкостенного элемента зачищают на высоту В, равную 1-2 ширины наплавляемой поверхности С тонкостенного элемента, при этом наплавку осуществляют лазерным лучом в импульсном режиме с подачей металлического порошка в зону наплавки соосно лазерному лучу и локальной защитой зоны наплавки, причем отношение ширины наплавки Д к ширине наплавляемой поверхности С равно 1,0-1,2, а отношение диаметра пятна лазерного луча Е к ширине наплавляемой поверхности С составляет 0,5-0,7, при этом границы тонкостенного элемента наплавляют с помощью 1-2 дополнительных лазерных импульсов.

Кроме того, согласно изобретению, в качестве присадочного материала используют металлический порошок из жаропрочного сплава на основе никеля. Кроме того, согласно изобретению, защитный газ расходуют в объеме 6-7 л/мин.

На фиг. 1 представлена деталь газотурбинного двигателя, на фиг. 2 представлен разрез А-А детали газотурбинного двигателя, на фиг. 3 представлена схема наплавки восстановления детали газотурбинного двигателя с тонкостенным элементом, на фиг. 4 представлено фото детали газотурбинного двигателя. Способ осуществляется следующим образом. Предварительно удаляют у детали 1, имеющей тонкостенный элемент 2, следы приработки с торца 3 тонкостенного элемента 2, зачищают боковые поверхности 4 тонкостенного элемента 2 на высоту В, равную 1-2 ширины наплавляемой поверхности С, устанавливают и фиксируют его в приспособлении (не показано), осуществляют наплавку лазерным лучом 5 в импульсном режиме, при этом подают присадочный материал- металлический порошок 6 в зону наплавки 7 соосно лазерному лучу 5, защищают зону наплавки локально. Металлический порошок наплавляют в среде защитного газа 8. После этого проводят механическую обработку тонкостенного элемента 2 детали 1, а также термическую обработку в вакууме. Далее применяют капиллярный контроль, в частности, применен люминесцентный контроль. Отношение ширины наплавки Д к ширине наплавляемой поверхности С равно 1,0-1,2. Отношение диаметра пятна лазерного луча Е к ширине наплавляемой поверхности С составляет 0,5-0,7. Отношение ширины наплавки Д к ширине наплавляемой поверхности С, равное 1,0-1,2 обеспечивают отношением диаметра пятна лазерного луча Е к ширине наплавляемой поверхности С равным 0,5-0,7. Границы тонкостенного элемента 9 наплавляют дополнительными 1-2 лазерными импульсами. Кроме того, используют в качестве присадочного материала металлический порошок из жаропрочного сплава на основе никеля, расходуют защитный газ в объеме 6-7 л/мин.

Предлагаемый способ восстановления детали газотурбинного двигателя с тонкостенным элементом заключается в минимальной зоне термического влияния 0,10…0,15 мм, увеличении жизненного цикла восстановленных элементов при высоком качестве наплавленного металла и благодаря минимальному припуску-сокращению трудоемкости последующей механической обработки наплавленных тонкостенных элементов.

1. Способ восстановления детали газотурбинного двигателя с тонкостенным элементом, включающий предварительное удаление следов приработки с торца тонкостенного элемента детали, зачистку боковых поверхностей тонкостенного элемента, установку и фиксирование его в приспособлении, наплавку металлического порошка в среде защитного газа, механическую обработку тонкостенного элемента, термическую обработку в вакууме и проведение капиллярного контроля, отличающийся тем, что боковые поверхности тонкостенного элемента зачищают на высоту В, равную 1-2 ширины наплавляемой поверхности С тонкостенного элемента, при этом наплавку осуществляют лазерным лучом в импульсном режиме с подачей металлического порошка в зону наплавки соосно лазерному лучу и локальной защитой зоны наплавки, причем отношение ширины наплавки Д к ширине наплавляемой поверхности С составляет 1,0-1,2, а отношение диаметра пятна лазерного луча Е к ширине наплавляемой поверхности С составляет 0,5-0,7, при этом границы тонкостенного элемента наплавляют с помощью 1-2 дополнительных лазерных импульсов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве присадочного материала используют металлический порошок из жаропрочного сплава на основе никеля.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что защитный газ расходуют в объеме 6-7 л/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ремонтному производству и может быть использовано при ремонте упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, например двигателей КАМАЗ.
Изобретение может быть использовано при восстановлении методом электродуговой наплавки изношенных в процессе эксплуатации железнодорожных стрелочных переводов, в частности рамных рельсов и остряков.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ включает индукционную закалку шеек коленчатого вала с дальнейшей шлифовкой на ремонтные размеры и финишную обработку.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к обработке колеса железнодорожного транспорта. Проводят упрочнение поверхности упомянутого колеса путем сканирования с оплавлением при плотности мощности дуги 104-105 Вт/см2 электродом с непрерывно-последовательным проплавлением по ходу сканирования канала тороидальной формы с локальным объемом V=1,0-150 мм3 с обеспечением отношения единичной площади теплоотвода к объему расплавленного металла, ограниченного этой площадью, в пределах 0,4-4, при этом время упомянутого высокотемпературного воздействия на локальный объем составляет в τ=0,02-0,4 с при отношении шага сканирования к толщине электрода в пределах 0,7-1,2.

Изобретение относится к области ремонта трубопроводов, используемых для транспортировки текучей среды, такой как нефть. Удерживающая пластина (30) из жесткого материала содержит на каждой из своих двух сторон шипы.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для ремонта деталей машин.

Изобретение может быть использовано для ремонта полученного лазерной или лазерно-дуговой сваркой сварного шва стальной трубной сформованной заготовки толщиной от 8 до 45 мм, диаметром до 1420 мм.

Изобретение может быть использовано для ремонта сварных швов сформованной трубной заготовки толщиной от 8 до 45 мм, диаметром до 1420 мм, полученных лазерной или лазерно-дуговой сваркой.

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к методам упрочнения поверхностей деталей машин электромеханической обработкой в условиях массового и ремонтного производства.

Изобретение может быть использовано при восстановлении тормозных дисков автомобилей с одновременным их упрочнением. Рабочие поверхности дисков протачивают до выведения следов износа и коррозии (окисления).

Изобретение относится к системе для автоматической подстройки сканирующей системы установки селективного лазерного сплавления. Видеокамера системы с объективом соединена с устройством управления, а маркеры расположены в поле зрения объектива видеокамеры на ростовой подложке рабочего стола.

Изобретение относится к способу сверхзвуковой лазерной наплавки порошковых материалов и устройству, его реализующему, и может быть использовано при лазерной порошковой наплавке.

Изобретение относится к способу лазерной обработки, предназначенному для разделения полупроводниковых устройств, выполненных на одной подложке (6), а также для разделения жестких и твердых подложек (6) большой толщины.

Изобретение относится к способу изготовления деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для работы в условиях повышенных температур в газотурбинных двигателях.

Изобретения относятся к способу аддитивного изготовления трехмерного изделия и установке для его осуществления. Создают трехмерную модель указанного изделия, разделенную послойно на расчетные сечения для последующего управления процессом послойного плавления лазерным лучом базового материала в виде двух проволок разной тугоплавкости и диаметров.

Изобретение относится к установке лазерной обработки для измельчения магнитных доменов текстурированного листа электротехнической стали путем настройки лазерного пучка, фокусируемого на текстурированный лист электротехнической стали и сканируемого в направлении сканирования (варианты).

Изобретение относится к способу армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе. Техническим результатом изобретения является получение наплавленного покрытия с анизотропными свойствами.

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов. Станок содержит раму, консольную балку, установленную на раме с возможностью перемещения посредством привода, и размещенную на консольной балке с возможностью перемещения вдоль нее посредством привода продольного перемещения каретку с лазерным обрабатывающим устройством.

Изобретение относится к способу сварки металлических листов. Способ основан на использовании матрицы, на которую укладывают первый свариваемый лист металла.

Изобретение относится к лазерной технике. Предложен способ маркировки поверхности механической детали предопределенной графикой, имеющей эффект голографического типа, характеризующийся использованием лазерного источника (14) для нанесения последовательности лазерных импульсов на наружную поверхность (10a) детали (10) для маркировки, с разными шаблонами (16), располагаемыми между лазерным источником и наружной поверхностью детали, при этом каждый шаблон содержит конкретный образ, а каждый лазерный импульс имеет плотность мощности по меньшей мере 20 МВт/см2 и длительность, меньшую или равную 100 нс.

Изобретение относится к способу обработки поверхности сплава никелида титана. Поверхность сплава никелида титана сканируют лучом лазера с плотностью мощности луча 1,5-0,5⋅107 Вт/мм2, средней мощностью лазерного облучения 0,48-56,2 Вт, с частотой импульсов 10-200 кГц и скоростью сканирования луча лазера 100-2000 мм/с. Для обработки используют эквиатомный сплав никелида титана, обладающий свойством памяти формы. Обработку ведут в атмосфере воздуха с использованием иттербиевого лазера. В результате получают коррозионно-стойкое покрытие за счет уменьшения или полного исключения никеля в составе поверхностного слоя. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 ил.

Способ относится к технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей с тонкостенными элементами и может быть использовано в турбомашиностроении. Способ включает предварительное удаление следов приработки с торца тонкостенного элемента детали. Боковые поверхности тонкостенного элемента зачищают на высоту В, равную 1-2 ширины наплавляемой поверхности С тонкостенного элемента, устанавливают и фиксируют его в приспособлении. Наплавку осуществляют в среде защитного газа лазерным лучом в импульсном режиме с подачей металлического порошка в зону наплавки соосно лазерному лучу и локальной защитой зоны наплавки. Отношение ширины наплавки Д к ширине наплавляемой поверхности С составляет 1,0-1,2, а отношение диаметра пятна лазерного луча Е к ширине наплавляемой поверхности С составляет 0,5-0,7. Границы тонкостенного элемента наплавляют с помощью 1-2 дополнительных лазерных импульсов. Затем проводят механическую обработку тонкостенного элемента детали, термическую обработку в вакууме и капиллярный контроль. Кроме того, в качестве присадочного материала используют металлический порошок из жаропрочного сплава на основе никеля, а защитный газ расходуют в объеме 6-7 лмин. Технический результат заключается в увеличении жизненного цикла восстановленных элементов деталей при высоком качестве наплавленного металла и сокращает трудоемкость последующей механической обработки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх