Файл: 1. Конструктивные особенности лопаток турбины 5 Материалы, применяемые при изготовлении лопаток турбины 9.docx

материалов является то, что расплавленные частицы порошка, деформируясьприудареоповерхностьдетали,образуютструктурупокрытиясминимальнойпористостью.Каклокальныйисточникнагрева,онвдостаточноймереотвечаеттребованиям,которыенакладываютнанегометаллургическиеитехнологическиесвойствасплавовтипаЖС6Уиособенностиремонтируемыхдеталейи узловГТД[12].

5. Электронно-лучевые технологии ремонта лопаток

На заводе ММПП «Салют» (Москва, Россия) отработана технологиявосстановления титановых лопаток компрессора газовой турбины, имеющихместныеповреждения,превышающиедопустимыенормы[33].Процессзаключается в приварке цилиндрических вкладышей, изготовленных из тогожематериала,чтоилопатка.Поврежденныйучастоклопаткиудаляютфрезерованием. Затем изготовляют вкладыш соответствующего диаметра иподгоняют по месту фрезерования пера лопатки. Вкладыш закрепляют налопаткеспециальным приспособлением ивместеслопаткойпомещают ввакуумнуюкамеруэлектронно-лучевойустановки.Сваркапроводитсявусловиях глубокоговакуума,рисунок1.11 [12].Сложностьполучениякачественногосварногосоединениясминимальнымидеформациямилопатокзаключаетсявтом,чтолопаткиимеютпеременнуютолщину,приэтомнаиболеесложнымиучасткамиявляютсявходная и выходная кромки лопаток. Перегрев этих участков может вызватьнежелательные последствия, такие как провисание шва и коробление кромки.Во избежание подобного рода дефектов необходимо обеспечить равномерное

---

перемещениеэлектронноголучапостыкуиминимальнуюлитуюзонусварного соединения[12].Рисунок 1.11. Схема проведения ремонта титановых рабочих лопатоккомпрессора газовой турбины с применением технологииэлектронно-лучевойсварки [12].После сварки осуществляют визуальный контроль сварного шва, затемвкладышотрезаютпараллельнокромкелопаткиэлектроимпульснымспособом,шлифуютиполируютсобеихсторондляполучениянужногопрофиля.Далеепроводятрентгеновскийконтрольсварногошва,термическуюобработку в виде отпуска по стандартному режиму для снятия внутреннихнапряжений,окончательнуюполировкуивиброгалтовкупералопатки[12].На фотографии ниже приведен еще один пример восстановительногоремонталопаткикомпрессора изсплаватитана,рисунок1.12.Рисунок 1.12. Лопатка из сплава Ti6Al4V с приваренной вставкойэлектронно-лучевымметодом(PrecisionTechnologies,Inc)ДлявосстановленияповерхностилопатоккомпрессораГТДрядавторовпредлагаютиспользоватьтехнологиюэлектронно-лучевойнаплавки[34],[35].Несмотря на преимущества данной технологии, схожие с преимуществамилазернойнаплавки,способимеетограниченияпогабаритнымразмерамвосстанавливаемых заготовок, зависящих от размеров вакуумной камеры, насозданиевакуума в которойтакже требуется время[1].

---

4.6. Лазерные технологии ремонта лопаток

Первый промышленный ремонт лопаток наземной турбины лазернойсваркой был проведен в 1994 году [36]. Был использован метод с подачейпорошка,результаты оказалисьобнадёживающими.Наиболееинтереснымиявляютсяработы,вкоторыхприведёнсравнительныйанализрезультатовремонталопатоксиспользованиемразличныхтехнологий.Таквработе[37],авторописываетрезультатывосстановлениялопатоктурбостартераавиационноговинтовогодвигателяНК-12МП,изготовленныхметодомлитьяизсплаваЖС6К(ТУ1-809-1025-98)сиспользованиемтехнологийвакуумнойпайкииимпульснойлазернойнаплавкисамофлюсующегосявысокотемпературногоприпояВПР24сдисперсностью 100-315 мкм, а также технологий аргонодуговой наплавки иимпульсной лазерной наплавки сварочной проволоки ХН60ВТ. Результатывосстановлениялопаток:ихвнешнийвидимикроструктура-представленынарисунке1.13.Порезультатамисследованиямикроструктуры,измерениятвёрдостиметалла наплавленных слоёв и прилегающего к нему основного металла, атакже с учётом коэффициента линейного расширения металла наплавленныхваликовавторотдаётпредпочтениетехнологииимпульснойлазернойнаплавкисамофлюсующегосяприпояВПР24.Выборобъясняетсянизкойдисперсностьюструктурынаплавленногометалла,наивысшимизначениямииравномернымраспределениемтвёрдостинаплавленныхслоёвблагодаряравномерномураспределениюупрочняющихинтерметаллидов,атакжевысокойпроизводительностьюпроцесса.

---

Рисунок 1.13. Результаты восстановления лопаток турбостартера:а – аргонодуговая наплавка с присадочной проволокой ХН60ВТ;б–вакуумнаяпечная пайкас припоемВПр24;в – лазерная импульсная наплавка с присадочной проволокой ХН60ВТ;г–лазернаяимпульснаяпорошковаянаплавкасприпоемВПр24[37].Касательно других методов восстановления необходимо отметить, чтотехнологияаргонодуговойнаплавкипоказаласебяснаихудшейстороныиз-заширокойЗТВ,низкойпроизводительности,атакженизкойтвёрдостинаплавленногоматериала.Привосстановлениилопатоксиспользованиемтехнологиивакуумнойпайкиполученакрупнодисперснаяструктуранаплавленных слоёв, склонная к охрупчиванию из-за высокого содержанияинтерметаллидов.ПриимпульснойлазернойнаплавкесиспользованиемприсадочнойпроволокиХН60ВТотмечаетсяналичиемелкодисперснойструктуры с размерами зерна 3-6 мкм, а также низкие значения твёрдостинаплавленного слоя инизкаяпроизводительностьпроцесса.Результатыисследованиятехнологическиххарактеристикслоёв,образованныхприлазернойиаргонодуговойнаплавкепорошковыхматериаловнаникелевойосновеInconel625иRene142наподложку,вкачестве которой также использовали никелевые сплавы C1023, Inconel 792,Rene80,Rene125,DSRene142,используемыеприизготовлениилопатокГТД,описанывработе[38].ВкачествеисточникалазерногоизлученияиспользовалиCО₂-лазерфирмыRofinSinarмощностью1кВт.Авторыотмечаютснижениесварочныхдеформаций,однородноераспределениетвёрдости как вдоль, так и поперёк наплавленного слоя, наличие переходной

---

зоныменьшейтолщины,атакжеминимальноеколичествовнутреннихдефектовпри лазерной наплавке.Преимуществами технологии металлопорошковой лазерной наплавкипередтехнологиямиаргонодуговой,плазменнойиэлектронно-лучевойнаплавкитакжеявляютсяминимальныйприпускподпоследующуюмеханическую обработку (около 100 мкм), узкая зона термического влияния(до100мкм),наличиемелкозернистойструктурынаплавленногослоя,минимальный(локальный)энерговклад,увеличениеремонтнойплощадиповерхностилопаткиГТД,отсутствиенеобходимостипоследующейтермической обработки, а также повышенные механические характеристикинаплавленного слоя[1],[39],[40].Вработе[40]такжеприведенырезультатыэкспериментальногоисследования влияния времени воздействия и мощности лазерного излученияпринаплавкепорошкаStellite6Lнахромоникелевыйсплав12CrNiнаструктуру, твёрдость и долю участи основного металла в наплавленном слое.ВкачествеисточникалазерногоизлученияиспользовалиСО₂-лазер.Порезультатамэкспериментаавторыотметилиувеличениетвёрдости,уменьшениеразмеразернаструктуры,атакжеснижениедолиосновногометаллавнаплавленномслоеприснижениивременивоздействияимощностилазерного излучения.Результатыобработкиторцапералопаткиимпульснойлазернойнаплавкой,сиспользованиемимпульсно-периодическоготвердотельногоNd:YAGлазера,всоставелазерногокомплексаHTS-Mobile300(ОКБ«Булат»), представлены в работах [1], [41]. Подачу присадочной проволокидиаметром 0,4 мм в процессе наплавки осуществляли вручную. Наплавкувыполнялис

---