1

Das Papier betrachtet Verfahren zur Herstellung von Hochdruckverdichterschaufeln für Gasturbinentriebwerke. Der erste Weg besteht darin, das Profil der Schaufelfeder durch Fräsen auf Koordinatenmaschinen mit numerischer Steuerung zu bearbeiten, gefolgt von einer manuellen Veredelung. Das zweite Verfahren ist die elektrochemische Bearbeitung, bei der eine mechanische und manuelle Bearbeitung der Klingenfeder ausgeschlossen ist. Die Probleme der Herstellung von Verdichterschaufeln durch Fräsen wurden untersucht. Es werden aktuelle Aufgabenstellungen vorgestellt, deren Lösung die Genauigkeit und Qualität verbessern und manuelles Schleifen und Polieren eliminieren wird. Die Vorteile der elektrochemischen Bearbeitung sind gegeben. Die Kosten und der Arbeitsaufwand für die Vorbereitung der Produktion, die Kosten und der Arbeitsaufwand für die Herstellung von Schaufeln werden dargestellt und analysiert. Das Papier stellt auch die Ergebnisse von Messungen an Verdichterschaufeln vor. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Genauigkeit und Stabilität der Stiftprofilgeometrie wurden durch die elektrochemische Bearbeitung erzielt.

elektrochemische Verarbeitung

Mahlen

vergleichende Analyse

Gasturbinentriebwerk

1. Galiev V.E., Fatkullina D.Z. Perspektivisches technologisches Verfahren zur Herstellung von Präzisionskompressorschaufeln [Text] / V.E. Galiev, D.Z. Fatkullina // Vestnik UGATU. - 2014. - Nr. 3. - S. 9–105.

2. Nechoroschejew M. W. Die Verwendung der volumetrischen und planaren Modellierung einer elektrochemischen Zelle mit zwei Elektroden im ANSYS-Programm [Text] / M.V. Nekhorosheev, N.D. Pronitschew, G. V. Smirnov // Bulletin der Universität Samara. Luft- und Raumfahrttechnik, Technologien und Maschinenbau. - 2012. - Nr. 3–3. – S. 98–102.

3. Lunew A.N. Optimierung von Parametern zum Fräsen von GTE-Schaufeln auf CNC-Maschinen [Text] / A.N. Lunev, L.T. Moiseeva, M. V. Solomin // Nachrichten von Hochschulen. Luftfahrttechnik. - 2007. - Nr. 2. - S. 52–55.

4. Nechoroschejew M. W. Automatisierung des Entwurfs der Technologie der elektrochemischen Bearbeitung des Schaufelblatts der GTE-Schaufeln auf der Grundlage der Computermodellierung des Formgebungsprozesses [Text] / M.V. Nechoroshejew., N.D. Pronichev., G.V. Smirnov // Proceedings of the Samara Scientific Center Russische Akademie Wissenschaften. - 2013. - T. 15, Nr. 4–6. – S. 897–900.

5. Pavlinich SP. Perspektiven für den Einsatz gepulster elektrochemischer Prozesse bei der Herstellung von Teilen für Gasturbinentriebwerke [Text] / S.P. Pavlinich // Vestnik UGATU. - 2008. - Nr. 2. - S. 105–115.

6. Produktion von Gasturbinentriebwerken [Text]: Referenzhandbuch / A.M. Abramov, I.L. Zelikov, M.F. Idzon und andere - M .: Verlag "MACHINE-BUILDING", 1996. - 472 p.

7. Entwicklung einer Strategie zur Schaffung innovativer technologischer Prozesse [Text]: Lernprogramm/ N.D. Pronichev, A.P. Shulepov, LA Chempinsky, A.V. Metscherjakow. - Samara: Samara State Aerospace University, 2011. - 166 p.

8. Fertigungstechnik von Fluggasturbinentriebwerken [Text]: Lehrbuch für Hochschulen / Yu.S. Eliseev, A.G. Boytsov, V.V. Krymov, LA Khvorostukhin. - M.: Mashinostroenie, 2003. - 512 p.

9. Tolkachev A.V. Leistungssteigerung beim Vibrationspolieren von GTE-Verdichterschaufeln mit Schleifkörnern: diss... cand. diese. Wissenschaften. - Rybinsk, 2015. - 136 p.

10. Turanov A.V. Zur Methode zur Berechnung der Fräsmodi der Oberflächen von GTE-Schaufeln auf CNC-Maschinen [Text] / A.V. Turanov, L.T. Moiseeva, A.N. Lunev // Nachrichten von Hochschulen. Luftfahrttechnik. - 2005. - Nr. 2. - S. 60–64.

Verdichterschaufeln sind kritische und massive Teile eines Gasturbinentriebwerks. Die Ressourcen- und Endkosten des Triebwerks hängen von der richtig gewählten Blattherstellungstechnologie ab.

Das Sicherstellen einer gegebenen Betriebsressource der Schaufeln hängt weitgehend von einer Reihe technologischer Faktoren ab. Der Zustand der Oberflächenschicht der Schaufeln, das Vorhandensein von Spuren früherer Bearbeitung (Oberflächenrauheit), die Spannungskonzentratoren sind, haben einen erheblichen Einfluss auf die Langzeit- und Ermüdungsfestigkeit der Schaufeln während des Betriebs.

Daher erfordert die Herstellung von Klingen auch in Kleinserien den Einsatz moderner technologischer Verfahren, leistungsstarker Anlagen und der Automatisierung des Herstellungsprozesses und der Steuerung.

Eine der weit verbreiteten Technologien zur Herstellung von Verdichterschaufeln eines Gasturbinentriebwerks ist das Fräsen auf Koordinatenmaschinen mit anschließender manueller Veredelung, insbesondere Endbearbeitung. Diese Technologie hat jedoch eine Reihe von Nachteilen:

Geringe Genauigkeit und Leistung;

Die Notwendigkeit manueller Operationen;

Hohe Qualifikation des Werkers bei den abschließenden manuellen Arbeitsgängen zur Endbearbeitung des Schaufelblattprofils;

Schädliche Bedingungen für Arbeiter bei manuellen Schleif- und Polierarbeiten;

Hohe Kosten und schneller Verschleiß des Schneidwerkzeugs;

Erfordert 100% Kontrolle.

Die eigentlichen Aufgaben bei der Herstellung von Verdichterschaufeln für ein Gasturbinentriebwerk sind:

Automatisierung von Endbearbeitungsvorgängen zur Bearbeitung des Stiftprofils. Die Eliminierung manueller Vorgänge verbessert die Qualität und Stabilität technologischer Prozess Herstellung von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke;

Die Verwendung physikalischer und chemischer Verarbeitungsmethoden wird die Verwendung teurer Schneidwerkzeuge eliminieren und die Verarbeitungsproduktivität erhöhen;

Automatisierung der Steuerung von Schaufeln von Gasturbinentriebwerken.

Eine der effektivsten und vielversprechendsten Richtungen bei der Herstellung von Klingen ist die elektrochemische Bearbeitung. Die Vorteile der elektrochemischen Bearbeitung sind:

Reduzierung der Zeit für die Herstellung von Klingen und die Möglichkeit einer effektiven Bearbeitung von schwer zu schneidenden Materialien;

Die Oberflächenqualität nach der elektrochemischen Behandlung erfordert nur minimale Nachbearbeitung;

Hohe Standzeiten;

Darüber hinaus wird angemerkt, dass die Schaufeln nach der ECM eine erhöhte gasdynamische Stabilität, eine verringerte Streuung der Eigenschwingungsfrequenzen und eine erhöhte Ermüdungsfestigkeit aufgrund einer Verringerung der Eigenspannungen aufweisen.

Es ist bekannt, dass ausländische Hersteller von Gasturbinentriebwerken (wie z. B. General Electric Company, MTU Aero Engines GmbH, Volvo Aero Corporation usw.) erfolgreich ECM sowohl als Vorgang zum vorläufigen Formen des Kanals zwischen den Schaufeln von Monorädern unter Verwendung nicht profilierter Elektroden verwenden , sowie zur maßlichen Bearbeitung des Schaufelblattes mit profilierten Elektrodenwerkzeugen.

Die Arbeiten in diesem Bereich haben begonnen und bedeutende Erfolge wurden in den Schulen für elektrochemische Verarbeitung usw. in den Schulen NIID (Moskau), Kazan (KAI, KSTU), Samara (SAI) und Ufa (NII PT&T ECHO bei USATU) erzielt.

Für die Analyse wurden zwei Verfahren zur Herstellung der Schaufeln eines Hochdruckverdichters eines Gasturbinentriebwerks ausgewählt.

Erster Weg. Herstellung von Schaufeln auf Koordinatenfräsmaschinen, Abb. 1. Als Ausgangswerkstück wird ein gefräster Quader mit einer Genauigkeit von 0,1 mm verwendet. Die Ausbildung einer Schwalbenschwanzverriegelung erfolgt auf einer Horizontalräummaschine. Darüber hinaus wird ein komplexes Fräsen aller Elemente des Strömungsteils der Schaufel auf Koordinatenmaschinen mit numerischer Steuerung mit einer Toleranz für die Endbearbeitung durchgeführt. Beim komplexen Fräsen basiert das Werkstück auf einem Schwalbenschwanzschaft. Der letzte Schritt bei der Herstellung von Klingen ist die manuelle Verarbeitung oder Endlosbandverarbeitung.

Der zweite Weg. Herstellung von Klingen auf elektrochemischen Maschinen, Abb. 2. Als Ausgangswerkstück wird ein polierter Quader mit einer Genauigkeit von 0,02 mm verwendet. Bei der elektrochemischen Bearbeitung kommt es zur Bildung von Bahnoberflächen mit einer Zulage für die Endbearbeitung. Als nächstes wird der Schwalbenschwanzschaft auf einer horizontalen Räummaschine geformt. Die Endbearbeitung erfolgt auf einer Vibrationsschleifmaschine.

Lassen Sie uns beide Verfahren zur Herstellung von Verdichterschaufeln analysieren. Das vollständigste Bild erhält man, wenn man die Kosten und Arbeitsintensität der Vorproduktion, die Kosten und Arbeitsintensität der Herstellung eines Teils sowie die Genauigkeit und Stabilität der Herstellung von Schaufeln vergleicht. Für die Analyse wurden zwei Schaufelchargen nach den obigen Verfahren hergestellt.

Reis. 1. Die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Kompressorschaufeln

Reis. 2. Die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Kompressorschaufeln

Tabelle 1

Hauptvorlaufkosten

	Geplanter Arbeitseinsatz n.h.		Die Kosten für 1 Stck. reiben.		Inkl. Materialkosten
	Herstellung	Nachschleifen	Herstellung	Nachschleifen
Mahlen
Schneider Nr. 1
Schneider Nr. 2
Schneider Nr. 3
Schneider Nr. 4
Schneider Nr. 5
Schneider Nr. 6
Schneider Nr. 7
Befestigung
Elektrochemische Verarbeitung
Elektrode Nr. 1
Elektrode Nr. 2
Befestigung

Reis. 3. Die Kosten für die Herstellung der technologischen Ausrüstung

Reis. 4. Die Komplexität der Herstellung technologischer Ausrüstung

Bei der Gestaltung eines technologischen Prozesses sind Zeit und Kosten für die Vorbereitung der Produktion wesentliche Faktoren (Tabelle 1). Im Tisch. 1 wurden die Hauptkosten für die Herstellung von Ausrüstungen zum Fräsen (erste Methode) und elektrochemische Bearbeitung (zweite Methode) von Schneidwerkzeugen und Werkzeugelektroden eingegeben. Bei der Betrachtung von Tabelle. 1 wird deutlich, dass der Materialaufwand und die Arbeitsintensität der Vorfertigung bei der elektrochemischen Prozessierung höher sind als beim Fräsen.

Die Gesamtarbeitsintensität und die Kosten für die Herstellung technologischer Ausrüstung sind in Abb. 3 und 4.

Die Arbeitsintensität und die Kosten der Hauptoperationen zur Herstellung von Klingen sind in der Tabelle dargestellt. 2. Hohe Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit eines Werkstücks für die elektrochemische Bearbeitung führen zum Einsatz einer Zusatzoperation "Flächenschleifen". Der Zeitaufwand für die elektrochemische Bearbeitung der komplexen Oberflächen der Verdichterschaufeln ist geringer als beim Fräsen. Auch von Tabelle. 2 zeigt, dass die Technologie des "Fräsens" die Verwendung manueller Endbearbeitung erfordert, was die Kosten der fertigen Produkte erhöht.

Die gesamte Arbeitsintensität und die Kosten für die Herstellung einer Klinge sind in Abb. 4 und 5.

Tabelle 2

Arbeitsintensität und Kosten der Hauptoperationen der Klingenherstellung

		Arbeitsintensität, n.h.		Kosten, reiben.
		Mahlen		Mahlen
	Mahlen			93 reiben. 90,3 Kop.	93 reiben. 90,30 Kp.
	Mahlen				26 reiben. 27,50 Kop.
	Dehnen des Schlosses			7 reiben. 43,10 Kop.	7 reiben. 43,10 Kop.
	Behandlung von Traktoberflächen			100 reiben. 00 Kop.	70 reiben. 00 Kop.
	Handbetrieb			40 reiben. 30,20 Kop.
	Vibrationsschleifen				5 reiben. 40 Kop.

Reis. 5. Gesamtarbeitsintensität der Herstellung eines Teils

Reis. 6. Die Gesamtkosten für die Herstellung eines Teils

Auf Abb. 7 zeigt eine vergleichende Analyse der Herstellungskosten eines Teils. Bei der Berechnung der Kosten wurden die Kosten für die Herstellung der technologischen Ausrüstung mit anschließendem Nachschleifen und Reparieren berücksichtigt. Wie Sie der Abbildung entnehmen können, reduziert eine Erweiterung des Teileprogramms die Kosten pro Teil. Allerdings fallen beträchtliche Kosten für Klingen an, die unter Verwendung der "Fräs"-Technologie hergestellt werden. Dieses Phänomen erklärt sich durch den schnellen Verschleiß des Schneidwerkzeugs.

Praktisch kein Verschleiß der Elektroden im Prozess der elektrochemischen Bearbeitung reduziert die Herstellungskosten der Klingen.

Genauigkeit der Messerherstellung und Stabilität der technologischen Prozesse Abb. 1 und 2 sind in den Fig. 1 und 2 zusammengefaßt. acht.

Die Vermessung der fertigen Schaufeln erfolgte auf einer Kontrollmessmaschine. Die Messungen wurden entlang der Ein- und Ausgangskanten in vier Abschnitten durchgeführt. Aus der Figur folgt, dass die größte Genauigkeit und Wiederholbarkeit beim Erhalten der geometrischen Abmessungen der Kanten der Schaufeln durch elektrochemische Bearbeitung erreicht wird. Eine deutliche Erhöhung der Stabilität und Genauigkeit bei der Herstellung von Klingen durch elektrochemische Bearbeitung erklärt sich durch den Ausschluss manueller Arbeitsgänge.

Zusammengenommen können unter Berücksichtigung der erhaltenen Daten die folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden.

Die Verwendung komplexerer Geräte im Prozess der elektrochemischen Verarbeitung erhöht die Kosten und die Zeit für die Produktionsvorbereitung erheblich. Somit ist das Fräsen ein flexibleres und schneller umrüstbares Verarbeitungsverfahren. Die Kosten und der Arbeitsaufwand für die Produktionsvorbereitung der Mahlbearbeitung sind geringer als bei der elektrochemischen Bearbeitung (Abb. 1 und 2).

Die Kosten für die Herstellung von Klingen mit der Technologie „Fräsen“ sind höher als bei der elektrochemischen Bearbeitung. Die Kostensteigerung ist darauf zurückzuführen, dass nach dem Fräsvorgang manuelle Operationen erforderlich sind.

Reis. 7. Vergleichsdiagramm der Herstellungskosten eines Teils in Abhängigkeit von der Anzahl der produzierten Schaufeln

Reis. 8. Kantenfertigungspräzision

Die Kosten für die Herstellung von Schaufeln mit der Technologie „Fräsen“ sind höher als bei der elektrochemischen Bearbeitung (Abb. 7). Erhebliche Kosten entstehen durch die Anschaffung teurer Schneidwerkzeuge.

Die Genauigkeit und Stabilität der elektrochemischen Verarbeitung ist viel höher.

Bibliographischer Link

Valiev A.I. VERGLEICHENDE ANALYSE DER HERSTELLUNG VON GASTURBINENVERDICHTERSCHAUFELN // Grundlagenforschung. - 2017. - Nr. 5. - S. 36-41;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41503 (Zugriffsdatum: 28.03.2019). Wir machen Sie auf die Zeitschriften des Verlags "Academy of Natural History" aufmerksam

Wahrscheinlich weiß jeder, dass die Chinesen, so sehr sie sich auch bemühen, moderne Düsentriebwerke nicht kopieren können. Alle. was sie konnten - sie kopierten und bekamen ihren DRY, aber der Motor muss noch in der Russischen Föderation gekauft werden. Ich habe gerade einen Artikel über WIM gelesen: http://www.warandpeace.ru/ru/news/view/74298/ "China ist immer noch nicht in der Lage, ein modernes Düsentriebwerk zu kopieren." Außerdem verstehe ich, dass es hochmoderne Technologien, Entwicklungen, Mathematik usw. usw. gibt. Um jedoch genauer zu verstehen, worum es geht, empfehle ich, den folgenden Artikel zu lesen.

MOTOREN UND MATERIALIEN

Die Leistung jeder Wärmekraftmaschine bestimmt die Temperatur des Arbeitsmediums – bei einem Strahltriebwerk ist dies die Temperatur des aus den Brennkammern strömenden Gases. Je höher die Gastemperatur, desto stärker der Motor, desto größer sein Schub, desto höher der Wirkungsgrad und desto besser die Gewichtseigenschaften. Das Gasturbinentriebwerk hat einen Luftkompressor. Es wird von einer Gasturbine angetrieben, die mit ihm auf der gleichen Welle sitzt. Der Kompressor komprimiert atmosphärische Luft auf 6-7 Atmosphären und schickt sie zu den Brennkammern, wo Kraftstoff - Kerosin - eingespritzt wird. Der aus den Kammern ausströmende heiße Gasstrom - Verbrennungsprodukte von Kerosin - dreht die Turbine und erzeugt beim Herausfliegen durch die Düse einen Strahlschub und treibt das Flugzeug an. Die hohen Temperaturen, die in den Brennkammern auftreten, erforderten die Entwicklung neuer Technologien und die Verwendung neuer Materialien für die Konstruktion eines der kritischsten Elemente des Triebwerks – der Stator- und Rotorschaufeln einer Gasturbine. Sie müssen viele Stunden ohne Verlust ihrer mechanischen Festigkeit der enormen Temperatur standhalten, bei der viele Stähle und Legierungen bereits schmelzen. Dies gilt vor allem für Turbinenschaufeln - sie nehmen den Strom heißer Gase wahr, die auf Temperaturen über 1600 K erhitzt werden. Theoretisch kann die Gastemperatur vor der Turbine 2200 K (1927 o C) erreichen. Zur Zeit der Geburtsstunde der Düsenfliegerei – unmittelbar nach dem Krieg – gab es in unserem Land keine Materialien, aus denen sich Schaufeln herstellen ließen, die hohen mechanischen Belastungen lange standhalten konnten.
Kurz nach dem Ende des Großen Vaterländischen Krieges wurde in einem Speziallabor bei VIAM mit der Herstellung von Legierungen für die Herstellung von Turbinenschaufeln begonnen. Es wurde von Sergei Timofeevich Kishkin geleitet.

NACH ENGLAND FÜR METALL

Noch vor dem Krieg wurde in Leningrad vom Konstrukteur von Flugzeugtriebwerken, Arkhip Mikhailovich Lyulka, das erste inländische Design eines Turbostrahltriebwerks erstellt. In den späten 1930er Jahren wurde er unterdrückt, aber wahrscheinlich in Erwartung seiner Verhaftung gelang es ihm, die Zeichnungen des Motors im Hof ​​des Instituts zu vergraben. Während des Krieges erfuhr die Führung des Landes, dass die Deutschen bereits Düsenflugzeuge gebaut hatten (das erste Flugzeug mit einem Turbostrahltriebwerk war die deutsche „Heinkel“ He-178, die 1939 als fliegendes Labor entworfen wurde; die zweimotorige „Messerschmitt“ Me -262 wurde das erste Serienkampfflugzeug "Dann rief Stalin L.P. Beria an, der für neue militärische Entwicklungen verantwortlich war, und forderte, diejenigen zu finden, die in unserem Land mit Düsentriebwerken beschäftigt sind. A.M. Lyulka wurde schnell freigelassen und ihm ein Zimmer gegeben Moskau in der Galushkina-Straße für die ersten Strahltriebwerke des Konstruktionsbüros. Archip Michailowitsch fand seine Zeichnungen und grub sie aus, aber der Motor nach seinem Projekt funktionierte nicht sofort. Dann nahmen sie einfach den von den Briten gekauften Turbojet-Motor und wiederholten ihn Aber die Sache stieß auf Materialien, die in der Sowjetunion nicht, aber in England erhältlich waren, und deren Zusammensetzung natürlich geheim war.Und doch war es möglich, sie zu entschlüsseln.
Als er in England ankam, um sich mit der Herstellung von Motoren vertraut zu machen, erschien S. T. Kishkin überall in Stiefeln mit dicken mikroporösen Sohlen. Und nachdem er mit einem Rundgang die Fabrik besucht hatte, in der Turbinenschaufeln bearbeitet wurden, trat er wie zufällig in der Nähe der Maschine auf die Späne, die von dem Teil heruntergefallen waren. Ein Stück Metall krachte in weiches Gummi, blieb darin stecken, wurde dann herausgenommen und bereits in Moskau einer gründlichen Analyse unterzogen. Die Ergebnisse der Analyse des englischen Metalls und umfangreiche eigene Forschungen bei VIAM ermöglichten es, die ersten hitzebeständigen Nickellegierungen für Turbinenschaufeln herzustellen und vor allem die theoretischen Grundlagen zu deren Struktur und Herstellung zu entwickeln.

Es wurde festgestellt, dass die Hauptträger der Hitzebeständigkeit solcher Legierungen submikroskopische Partikel der intermetallischen Phase auf Basis der Ni 3 Al-Verbindung sind. Schaufeln aus den ersten hitzebeständigen Nickellegierungen könnten lange funktionieren, wenn die Gastemperatur vor der Turbine 900-1000 K nicht überschreitet.

GIESSEN STATT STANZEN

Die Schaufeln der ersten Triebwerke wurden aus einer in einen Stab gegossenen Legierung in eine Form gestanzt, die entfernt einem fertigen Produkt ähnelt, und dann lang und sorgfältig maschinell bearbeitet. Hier trat jedoch eine unerwartete Schwierigkeit auf: Um die Arbeitstemperatur des Materials zu erhöhen, wurden Legierungselemente hinzugefügt - Wolfram, Molybdän, Niob. Aber sie machten die Legierung so hart, dass es unmöglich wurde, sie zu stanzen - sie konnte nicht durch Heißverformungsmethoden geformt werden.
Dann schlug Kishkin vor, die Schulterblätter zu gießen. Die Ingenieure waren empört: Erstens muss die Schaufel nach dem Gießen noch bearbeitet werden, und vor allem, wie kann eine gegossene Schaufel in den Motor eingesetzt werden? Das Metall von gestanzten Klingen ist sehr dicht, seine Festigkeit ist hoch, und gegossenes Metall bleibt lockerer und offensichtlich weniger haltbar als gestanztes Metall. Aber Kishkin gelang es, die Skeptiker zu überzeugen, und VIAM entwickelte spezielle hitzebeständige Gusslegierungen und eine Klingengusstechnologie. Es wurden Tests durchgeführt, nach denen fast alle Turbostrahltriebwerke für Flugzeuge mit gegossenen Turbinenschaufeln hergestellt wurden.
Die ersten Klingen waren massiv und konnten hohen Temperaturen nicht lange standhalten. Es war notwendig, ein System für ihre Kühlung zu schaffen. Zu diesem Zweck haben wir uns entschieden, in den Schaufeln Längskanäle für die Zufuhr von Kühlluft aus dem Kompressor einzubauen. Diese Idee war nicht so heiß: Je mehr Luft vom Kompressor zur Kühlung geht, desto weniger gelangt in die Brennräume. Aber es ging nirgendwo hin - die Ressource der Turbine musste um jeden Preis erhöht werden.

Sie begannen, Schaufeln mit mehreren durchgehenden Kühlkanälen zu entwerfen, die entlang der Schaufelachse angeordnet waren. Allerdings stellte sich schnell heraus, dass ein solches Design wirkungslos war: Luft strömt zu schnell durch den Kanal, die Fläche der gekühlten Oberfläche ist klein und Wärme wird nicht ausreichend abgeführt. Sie versuchten, die Konfiguration des inneren Hohlraums der Schaufel zu ändern, indem sie dort einen Deflektor einsetzten, der den Luftstrom ablenkt und verzögert, oder Kanäle mit einer komplexeren Form herzustellen. Irgendwann hatten Flugzeugtriebwerksexperten eine verlockende Idee – eine Schaufel komplett aus Keramik zu bauen: Keramik hält sehr hohen Temperaturen stand und muss nicht gekühlt werden. Seitdem sind fast fünfzig Jahre vergangen, aber bisher hat noch niemand auf der Welt einen Motor mit Keramikschaufeln hergestellt, obwohl die Versuche fortgesetzt werden.

WIE DIE CAST SCHAUFEL HERGESTELLT WIRD

Die Technologie zur Herstellung von Turbinenschaufeln wird Feinguss genannt. Zunächst wird ein Wachsmodell der zukünftigen Klinge hergestellt und in eine Form gegossen, in der zunächst Quarzzylinder anstelle zukünftiger Kühlkanäle platziert werden (später begannen sie, andere Materialien zu verwenden). Das Modell wird mit einer flüssigen Keramikmasse bedeckt. Nach dem Trocknen wird das Wachs geschmolzen heißes Wasser, und die Keramikmasse wird gebrannt. Es stellt sich eine Form heraus, die je nach Legierungsqualität der Temperatur des geschmolzenen Metalls von 1450 bis 1500 ° C standhalten kann. In die Form wird Metall gegossen, das in Form einer fertigen Klinge erstarrt, jedoch mit Quarzstäben anstelle von Kanälen im Inneren. Die Stäbchen werden durch Auflösen in Flusssäure entfernt. Dieser Vorgang wird in einem hermetisch abgeschlossenen Raum von einem Arbeiter in einem Raumanzug mit einem Schlauch zur Luftzufuhr durchgeführt. Technologie ist unbequem, gefährlich und schädlich.
Um diesen Vorgang auszuschließen, begann VIAM mit der Herstellung von Aluminiumoxidstäben unter Zusatz von 10-15% Siliziumoxid, das sich in Alkali auflöst. Das Material der Klingen reagiert nicht mit Alkali, und die Aluminiumoxidreste werden mit einem starken Wasserstrahl entfernt.
Im Alltag sind wir es gewohnt, Gussprodukte als sehr rau und rau zu betrachten. Aber wir haben es geschafft, solche Keramikzusammensetzungen auszuwählen, deren Form völlig glatt ist und fast keine Bearbeitung erforderlich ist. Dies vereinfacht die Arbeit erheblich: Die Klingen haben eine sehr komplexe Form und sind nicht einfach zu verarbeiten.
Neue Materialien erforderten neue Technologien. Egal wie praktisch die Zugabe von Siliziumoxid zum Material der Stäbe war, es musste aufgegeben werden. Der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid Al 2 O 3 liegt bei 2050 °C, Siliziumoxid SiO 2 nur bei etwa 1700 °C, und neue hitzebeständige Legierungen zerstörten die Stäbe bereits beim Gießen.
Damit die Aluminiumoxidform ihre Festigkeit behält, wird sie bei einer Temperatur gebrannt, die höher ist als die Temperatur des flüssigen Metalls, das in sie gegossen wird. Außerdem sollte sich die Innengeometrie der Form beim Gießen nicht ändern: Die Wände der Schaufeln sind sehr dünn und die Abmessungen müssen genau den berechneten entsprechen. Daher sollte die zulässige Schrumpfung der Form 1 % nicht überschreiten.

WARUM GESTEMPELTE SCHAUFEL ABGELEHNT

Wie bereits erwähnt, musste die Klinge nach dem Stanzen bearbeitet werden. Gleichzeitig gingen 90 % des Metalls in Chips über. Die Aufgabe war gestellt: eine solche Präzisionsgusstechnologie zu schaffen, die sofort ein bestimmtes Schaufelprofil erzeugt und das fertige Produkt nur noch poliert und mit einer Hitzeschutzbeschichtung versehen werden muss. Nicht weniger wichtig ist das Design, das im Körper der Klinge geformt ist und die Aufgabe hat, sie zu kühlen.
Daher ist es sehr wichtig, eine Schaufel herzustellen, die effizient gekühlt wird, ohne die Temperatur des Arbeitsgases zu senken, und die eine hohe Langzeitfestigkeit aufweist. Dieses Problem wurde gelöst, indem die Kanäle im Körper der Klinge und die Auslässe davon so angeordnet wurden, dass ein dünner Luftfilm um die Klinge herum erschien. Gleichzeitig schlagen sie zwei Fliegen mit einer Klappe: Heiße Gase kommen nicht mit dem Material der Klinge in Kontakt, erhitzen es daher nicht und kühlen sich nicht ab.
Hier gibt es eine gewisse Analogie zum Wärmeschutz einer Weltraumrakete. Wenn eine Rakete mit hoher Geschwindigkeit in die dichten Schichten der Atmosphäre eindringt, beginnt die sogenannte Opferbeschichtung, die den Kopf bedeckt, zu verdampfen und zu brennen. Es übernimmt den Hauptwärmestrom und die Produkte seiner Verbrennung bilden eine Art Schutzpolster. Das Design der Turbinenschaufel basiert auf dem gleichen Prinzip, statt einer Opferbeschichtung wird nur Luft verwendet. Allerdings müssen auch die Schaufeln vor Erosion und Korrosion geschützt werden.

Das Verfahren zum Herstellen einer Klinge ist wie folgt. Zunächst wird eine Nickellegierung mit festgelegten Parametern für mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit hergestellt, für die Legierungszusätze in Nickel eingebracht werden: 6% Aluminium, 6-10% Wolfram, Tantal, Rhenium und etwas Ruthenium. Sie ermöglichen eine maximale Hochtemperaturleistung für Gusslegierungen auf Nickelbasis (es besteht die Versuchung, sie durch die Verwendung von mehr Rhenium weiter zu steigern, aber es ist wahnsinnig teuer). Eine vielversprechende Richtung ist die Verwendung von Niobsilizid, aber das ist eine Frage der fernen Zukunft.
Aber hier wird die Legierung bei einer Temperatur von 1450 ° C in eine Form gegossen und kühlt mit. Das abkühlende Metall kristallisiert und bildet getrennte gleichachsige Körner, das heißt in alle Richtungen etwa gleich große Körner. Die Körner selbst können sowohl groß als auch klein sein. Sie haften unzuverlässig, und die Arbeitsmesser brachen entlang der Korngrenzen zusammen und zersprangen in Stücke. Keine einzige Klinge konnte länger als 50 Stunden halten. Dann schlugen wir vor, einen Modifikator in das Material der Gussform einzubringen – Kobalt-Aluminat-Kristalle. Sie dienen als Zentren, Kristallisationskeime, die den Prozess der Kornbildung beschleunigen. Die Körnung ist gleichmäßig und fein. Neue Klingen begannen 500 Stunden lang zu arbeiten. Diese Technologie, die von E. N. Kablov entwickelt wurde, funktioniert immer noch, und sie funktioniert gut. Und wir bei VIAM produzieren tonnenweise Kobaltaluminat und liefern es an Fabriken.
Die Leistung der Strahltriebwerke wuchs, die Temperatur und der Druck des Gasstrahls stiegen. Und es wurde deutlich, dass die Mehrkornstruktur des Klingenmetalls unter den neuen Bedingungen nicht funktionieren würde. Andere Ideen waren gefragt. Sie wurden gefunden, zur technologischen Entwicklung gebracht und als gerichtete Kristallisation bekannt. Dies bedeutet, dass das Metall im erstarrten Zustand keine gleichachsigen Körner bildet, sondern lange säulenförmige Kristalle, die sich streng entlang der Klingenachse erstrecken. Eine Klinge mit einer solchen Struktur wird einem Bruch sehr gut widerstehen. Ich erinnere mich sofort an das alte Gleichnis von einem Besen, der nicht gebrochen werden kann, obwohl alle seine Zweige einzeln ohne Mühe brechen.

WIE RICHTUNGSKRISTALLISIERUNG DURCHGEFÜHRT WIRD

Damit die die Schaufel bildenden Kristalle richtig wachsen können, wird die Form mit dem geschmolzenen Metall langsam aus der Heizzone entfernt. Gleichzeitig steht die Form mit flüssigem Metall auf einer massiven, wassergekühlten Kupferscheibe. Das Wachstum der Kristalle beginnt am Boden und steigt mit einer Geschwindigkeit an, die praktisch gleich der Austrittsgeschwindigkeit der Form aus dem Erhitzer ist. Bei der Entwicklung der gerichteten Kristallisationstechnologie mussten viele Parameter gemessen und berechnet werden - die Kristallisationsrate, die Heiztemperatur, der Temperaturgradient zwischen Heizer und Kühler usw. Es war notwendig, eine solche Formbewegungsgeschwindigkeit so zu wählen, dass sie säulenförmig ist Kristalle würden über die gesamte Länge der Klinge wachsen. Unter all diesen Bedingungen wachsen 5–7 lange säulenförmige Kristalle für jeden Quadratzentimeter des Blattabschnitts. Diese Technologie hat die Entwicklung einer neuen Generation von Flugzeugtriebwerken ermöglicht. Aber wir gingen noch weiter.
Nachdem wir die gezüchteten säulenförmigen Kristalle mit Röntgenbeugungsmethoden untersucht hatten, stellten wir fest, dass die gesamte Klinge vollständig aus einem Kristall hergestellt werden kann, der keine Korngrenzen aufweist - die schwächsten Strukturelemente, an denen die Zerstörung beginnt. Dazu stellten sie einen Keim her, der es nur einem Kristall erlaubte, in eine bestimmte Richtung zu wachsen (die kristallographische Formel für einen solchen Keim ist 0-0-1; das bedeutet, dass der Kristall in Richtung der Z-Achse wächst und in X-Y-Richtung- Nein). Der Samen wurde in den unteren Teil der Form gelegt und das Metall wurde gegossen, wobei es von unten intensiv gekühlt wurde. Der wachsende Einkristall nahm die Form einer Klinge an.
Amerikanische Ingenieure verwendeten zur Kühlung einen kupferwassergekühlten Kristallisator. Und nach mehreren Experimenten haben wir es durch ein Bad mit geschmolzenem Zinn bei einer Temperatur von 600-700 K ersetzt. Dadurch war es möglich, den erforderlichen Temperaturgradienten genauer auszuwählen und Produkte zu erhalten Hohe Qualität. Bei VIAM wurden Anlagen mit Bädern zum Züchten von Einkristallklingen gebaut - sehr fortschrittliche Maschinen mit Computersteuerung.
In den 1990er Jahren, als die UdSSR zusammenbrach, blieben sowjetische Flugzeuge in Ostdeutschland, hauptsächlich MiG-Jäger. Sie hatten Schaufeln aus unserer Produktion in ihren Motoren. Das Metall der Klingen wurde von den Amerikanern untersucht, woraufhin ihre Spezialisten ziemlich bald bei VIAM ankamen und darum baten, zu zeigen, wer es hergestellt hat und wie. Es stellte sich heraus, dass sie die Aufgabe hatten, Einkristallklingen von einem Meter Länge herzustellen, die sie nicht lösen konnten. Wir haben eine Anlage zum Hochgradientgießen von großen Schaufeln für Leistungsturbinen entworfen und versucht, unsere Technologie Gazprom und RAO "UES of Russia" anzubieten, aber sie zeigten kein Interesse. Trotzdem haben wir eine Industrieanlage zum Gießen meterlanger Schaufeln fast fertig und werden versuchen, die Geschäftsführung dieser Unternehmen von der Notwendigkeit ihrer Implementierung zu überzeugen.

Übrigens, Turbinen für Energie sind eine andere interessante Aufgabe, das von VIAM gelöst wurde. Flugzeugtriebwerke, deren Lebensdauer abgelaufen war, wurden in Gaspipeline-Kompressorstationen und in Kraftwerken eingesetzt, die Ölpipelinepumpen speisen. Jetzt ist die Aufgabe dringend geworden, für diese Bedürfnisse spezielle Motoren zu schaffen, die bei viel niedrigeren Temperaturen und Drücken des Arbeitsgases, aber viel länger arbeiten würden. Wenn die Ressource eines Flugzeugtriebwerks etwa 500 Stunden beträgt, sollten die Turbinen der Öl- und Gaspipeline 20 bis 50.000 Stunden arbeiten. Einer der ersten, der sich mit ihnen befasste, war das Designbüro Samara unter der Leitung von Nikolai Dmitrievich Kuznetsov.

HITZEBESTÄNDIGE LEGIERUNGEN

Eine Einkristallschaufel wächst nicht fest - im Inneren befindet sich ein Hohlraum mit komplexer Form zum Kühlen. Gemeinsam mit CIAM haben wir eine Hohlraumkonfiguration entwickelt, die einen Kühlwirkungsgrad (Verhältnis der Temperaturen von Schaufelmetall und Arbeitsgas) von 0,8 bietet, fast eineinhalb Mal höher als der von Serienprodukten.

Dies sind die Schaufeln, die wir für Motoren der neuen Generation anbieten. Jetzt erreicht die Gastemperatur vor der Turbine kaum 1950 K, und in neuen Motoren wird sie 2000-2200 K erreichen. Für sie haben wir bereits Hochtemperaturlegierungen entwickelt, die bis zu fünfzehn Elemente des Periodensystems enthalten, darunter Rhenium und Ruthenium- und Hitzeschutzbeschichtungen, zu denen Nickel, Chrom, Aluminium und Yttrium gehören, und in Zukunft Keramik aus mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid.

In den Legierungen der ersten Generation war eine kleine Menge Kohlenstoff in Form von Titan- oder Tantalkarbiden vorhanden. Karbide befinden sich an den Grenzen der Kristalle und verringern die Festigkeit der Legierung. Wir haben Karbid entfernt und durch Rhenium ersetzt, wobei wir seine Konzentration von 3 % in den ersten Proben auf 12 % in den letzten erhöht haben. In unserem Land gibt es nur wenige Rheniumreserven; Es gibt Einlagen in Kasachstan, aber nach dem Zusammenbruch Sovietunion es wurde von den Amerikanern vollständig aufgekauft; bleibt die Insel Iturup, die von den Japanern beansprucht wird. Aber wir haben viel Ruthenium, und in neuen Legierungen haben wir Rhenium erfolgreich damit ersetzt.
Die Einzigartigkeit von VIAM liegt darin, dass wir in der Lage sind, sowohl Legierungen und die Technologie für ihre Herstellung als auch das Verfahren zum Gießen des fertigen Produkts zu entwickeln. In alle Klingen wurde viel Arbeit und Wissen aller Mitarbeiter von VIAM investiert.

Kandidat der technischen Wissenschaften I. DEMONIS, stellvertretender Generaldirektor von VIAM

Die PJSC „Ufa Motor-Building Production Association“ (UMPO) hat am fortschrittlichen Schaufelgussstandort die größte Schmelz- und Gießanlage für Schaufelguss in Europa in Betrieb genommen. Die Abmessungen der Anlage betragen 9 Meter Breite, 12 Meter Länge und 8,5 Meter Höhe. Die Anlage ist für die Herstellung von Rohlingen bei der Produktion von Triebwerksteilen für das zukunftsträchtige Zivilflugzeug MS-21 ausgelegt. Die neue Anlage ermöglicht das Schmelzen von 20 bis 150 kg einer speziellen Legierung, die das Gießen ermöglicht eine große Anzahl Klingen in nur einem Zyklus.

Die neue PZU wird aktiv an der Umsetzung eines gemeinsamen Projekts von UMPO und dem Moskauer Institut für Stahl und Legierungen (NUST MISIS) zur Entwicklung und Implementierung einer ressourceneffizienten Technologie zur Herstellung von hohlgegossenen Turbinenschaufeln beteiligt sein. Es wird nicht nur bei der Produktion von Gasturbinentriebwerken für Flugzeuge, sondern auch von Öl- und Gaspumpstationen verwendet“, sagte Pavel Alinkin, Kurator des vielversprechenden Programms und stellvertretender Leiter der Abteilung für technische Entwicklung und Umrüstung.

Anfang November 2015, dieses Projekt gewann eine Subvention im Wettbewerb des Bildungsministeriums der Russischen Föderation gemäß Dekret Nr. 218 der Regierung der Russischen Föderation. Der Zuschuss wird UMPO dabei helfen, die Zeit zu verkürzen, die benötigt wird, um Innovationen in die Pilot- und Massenproduktion einzuführen.

Der Verein verfügt über eine reiche Erfahrung in der Zusammenarbeit mit russischen Universitäten im Rahmen des 218. Dekrets. Derzeit arbeitet das Unternehmen an zwei weiteren Technologien: zur Herstellung von dünnwandigen großformatigen Titangussteilen (mit MISiS und USATU) und hitzebeständigen Aluminiumteilen (mit USATU und anderen Universitäten). Zwei Projekte – ebenfalls mit MISiS und USATU – wurden erfolgreich abgeschlossen, deren Ergebnisse werden derzeit in die Produktion eingeführt. Dabei handelt es sich um eine Fertigungstechnologie für die Turbinenlagerung des Hubschraubertriebwerks VK-2500 und die Herstellung von Monowheels und Blisks durch lineares Reibschweißen.

Zum ersten Mal war es in Russland möglich, innovative Klingen aus einer Titan-Aluminid-Legierung zu gießen (ein Verfahren, das Feinguss genannt wird), die doppelt so leicht sind wie ihre Pendants auf Nickelbasis. Die Technologie zur Herstellung neuer Rotorblätter wurde bereits bei der Ufa Motor-Building Production Association (PJSC UMPO) in Produktion genommen. Es wird erwartet, dass intermetallische Schaufeln aus Titan im neuen russischen Triebwerk PD-14 für das russische Kurz- und Mittelstrecken-Passagierflugzeug MS-21 verwendet werden. Durch die Reduzierung des Flugzeuggewichts können Sie mit der Neuentwicklung mehr Passagiere mit weniger Treibstoff befördern.

„Heute ist die Herstellung von Produkten aus Titanaluminid in der zivilen Luftfahrt sehr gefragt. Unsere Entwicklung steht Weltanaloga aus Europa und den USA in nichts nach. Ganz wichtig ist, dass es sich um eine rein heimische Entwicklung handelt: Klingen können auf heimischen Anlagen und aus heimischen Materialien hergestellt werden“, sagte der Leiter der Forschungsgruppe, Leiter des Fachgebiets Technologie der Gießereiprozesse und künstlerische Materialbearbeitung, in einem Interview , NUST MISIS, Professor Vladimir Belov. Der Übergang zu einer neuen Technologie wird das Gewicht des Motors erheblich reduzieren, wodurch mehr Passagiere oder Fracht über lange Strecken transportiert werden können. Außerdem, neue Technologie Die Herstellung von Laufschaufeln wird die effektive Zentrifugalspannung im Verdichter und in den Turbinen von Flugzeugtriebwerken erheblich reduzieren, die Trägheit von Turbinen und Verdichtern verringern und dadurch den Treibstoffverbrauch und die Treibhausgasemissionen reduzieren.

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Maschinenbaus und insbesondere Verfahren zur Herstellung von Schaufeln von Fluggasturbinentriebwerken (GTE) aus kalt- oder heißverformbaren Werkstoffen. Der Klingenrohling wird hergestellt. In jedem Abschnitt der Feder wird ein aerodynamisches Profil gebildet. Forme einen Schaft. Endbearbeitungen durchführen. Die Bildung eines aerodynamischen Profils und eines Schafts erfolgt durch gleichzeitiges Verdrillen der Feder und des Schafts und deren Kalibrierung in einer Matrize. Ein flacher Knüppel wird mit Abschnitten hergestellt, deren Fläche und Länge jeweils gleich der Fläche der entsprechenden Abschnitte der gestanzten Klinge und der Länge der Sehnen dieser Abschnitte sind. Dadurch wird eine Erhöhung des Metallnutzungsgrades und der Fertigungsgenauigkeit, eine Steigerung der Qualität von Breitsehne-GTE-Schaufeln und eine Reduzierung der Zeitkosten gewährleistet. 2 krank.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus und insbesondere auf Verfahren zur Herstellung von Schaufeln von Flugzeuggasturbinentriebwerken (GTE) aus Materialien, die in einem kalten oder heißen Zustand verformt werden können.

Bei modernen Konstruktionen von Flugzeugtriebwerkslüftern werden großformatige Breitsehnenschaufeln weithin verwendet, die es ermöglichen, Lüftergeräusche deutlich zu reduzieren, den Schub zu erhöhen und allgemein den Wirkungsgrad eines Gasturbinentriebwerks zu steigern.

Herkömmliche Technologien zur Herstellung von Klingen sind bekannt, einschließlich der Herstellung eines Klingenrohlings durch Stanzen mit schrittweisem Verdrehen des Klingenprofils und Zugaben für die Klinge und den Verschluss, gefolgt von der Entfernung der Zugaben durch maschinelle, elektrophysikalische und andere Verfahren (Krymov V.V. , Eliseev Yu.S., Zudin KI Herstellung von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke, M., "Engineering / Engineering - Flight", 2002, S. 66-100, 101-197).

Dieses Verfahren wird bei der Herstellung von Flügeln mit breiter Sehne aufgrund ihrer großen Abmessungen (die Länge kann 1,5 m erreichen, mit einem Verhältnis von Höhe zu Sehne von weniger als 2) und komplexen geometrischen Formen äußerst zeitaufwändig und metallaufwändig.

Die aufwendige Gestaltung der Vorübergänge reduziert die Herstellbarkeit der begleitenden Arbeitsgänge, von der Reinigung von Stanzfehlern bis hin zur Verwendung spezialisierter Unterbringungen zum Aufheizen vor dem nächsten Stanzübergang.

Das Reduzieren der Toleranz für die Bearbeitung des Profils der Feder führt zu einer Erhöhung der spezifischen Schmiedekräfte, und gleichzeitig erfordert das Erhalten ihrer endgültigen Konfiguration eine Erhöhung der Steifigkeit der Gesenksatzanordnung, um hohe Scherkräfte während des Schmiedens zu absorbieren.

Die gleichzeitige Endbearbeitung des Profils des Stifts in Dicke und Form ist trotz der bekannten Verfahren des mechanischen, chemischen und elektrochemischen Fräsens ein sehr aufwendiger Vorgang.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln (RF-Patent Nr. 2257277) ist ein Prototyp. Das Wesentliche der Methode liegt in der Tatsache, dass in der ersten Phase des Entwurfs des technologischen Prozesses die Konstruktionszeichnung der Klinge verarbeitet wird, wobei die berechneten Abschnitte des Stifts abgewickelt und auseinandergedrückt werden, während die Akkorde der abgewickelten Abschnitte „gelegt“ werden in einer Ebene. Die daraus resultierende modifizierte Zeichnung der Klinge ist die Grundlage für die Konstruktion des Schmiederohlings. Durch Volumenstanzen wird ein Stanzrohling mit unverdrilltem Federprofil mit Aufmaß für Feder und Schloss für den weiteren Zuschnitt hergestellt. Nach dem Entfernen des Grobaufmaßes, beispielsweise durch Fräsen, wird das Stiftprofil im heißen Zustand mit speziellen Vorrichtungen verdreht. Anschließend wird das so hergestellte Werkstück allen herkömmlichen Stufen des technologischen Herstellungsprozesses der Klinge unterzogen.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Ermittlung von Leistungskenngrößen durch Berechnung des Prozesses der Heißverwirbelung des Schaufelblattes mit einem über die Länge veränderlichen Schaufelblattquerschnitt problematisch ist, da die Analyse vorhandener mathematischer Modelle zur Bestimmung der Kraftparameter beim Verdrehen beschränkt sich auf die Betrachtung von Stäben mit elementaren geometrischen Schnitten (Kreis, Ellipse, Quadrat, Rechteck). Verformungen beim Verdrillen des Produktes führen daher zwangsläufig zu einem Verzug des Schaufelblattes, der das Toleranzfeld überschreiten kann. Die Auswahl der technologischen Modi und geometrischen Parameter des Werkstücks erfordert eine große Anzahl mühsamer und zeitaufwändiger experimenteller Arbeiten für jede Art von Breitsehnenblattgröße. Der Prozess ist nicht stabil, hängt von vielen Faktoren ab und erfordert eine spezielle Ausrüstung.

Um die oben genannten negativen Punkte zu beseitigen, wird vorgeschlagen, die Arbeitsgänge zu trennen: die Bildung der Abgabedicke des Stiftprofils und die Bildung seiner Kontur. Darüber hinaus können Sie auf diese Weise den Geräteumfang für die Durchführung der ersten Stufe erheblich erweitern, und alle damit verbundenen Einstell- und Bearbeitungsvorgänge dieser Stufe werden an einer begradigten Kontur durchgeführt, die technologisch fortschrittlicher in der Verarbeitung ist.

Die vorliegende Erfindung versucht, ein neues Verfahren zur Herstellung von konturierten Gasturbinenschaufeln zu präsentieren, das isothermische, gratfreie Endstanzen in einem Durchgang (Drehung + Dicke), das die oben erwähnten Probleme reduziert oder löst.

Die Erfindung löst das Problem der Herstellung von Breitsehnen-GTE-Schaufeln mit komplexer geometrischer Form unter Verwendung von Standardausrüstung.

Das technische Ergebnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Qualität der Herstellung von Breitsehnen-GTE-Schaufeln sowie die Stabilität des Prozesses zu verbessern und gleichzeitig die Kosten zu senken.

Verfahren zum Herstellen von Laufschaufeln eines Gasturbinentriebwerks, umfassend das Herstellen eines Rohlings einer Laufschaufel, das Bilden eines aerodynamischen Profils in jedem Abschnitt der Laufschaufelfeder, das Bilden eines Schafts und das Durchführen von Endbearbeitungsvorgängen, das Bilden eines aerodynamischen Profils in jedem Abschnitt der Feder B. einer Klinge und Formung eines Schafts, durch gleichzeitiges Verdrehen der Feder und des Schafts und deren Kalibrierung in einem Gesenk durch isothermisches Schmieden ausgeführt wird, gleichzeitig wird ein flaches Werkstück hergestellt, das aus Abschnitten besteht, deren Fläche und Länge gleich sind gleich der Fläche der entsprechenden Abschnitte der gestanzten Klinge und der Länge der Sehnen dieser Abschnitte.

Das Wesen der Erfindung wird durch Zeichnungen veranschaulicht, die zeigen:

Abbildung 1 - Breitsehne-Klinge 1, hergestellt beispielsweise aus Titan oder einer seiner Legierungen;

Abbildung 2 - gerichtetes Werkstück Breitsehnenmesser.

Das gemäß der Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Schaufeln von Gasturbinentriebwerken ist wie folgt.

1. Die Herstellung einer Bramme 4 (Fig. 2) durch Strangpressen und (oder) Präzisionsstanzen sowie Walzen und (oder) Stauchen und (oder) maschinelle Bearbeitung von Flach- oder Profilprodukten.

2. Vorbereitung der Grundelemente 3 für die anschließende Endbearbeitung des Stifts und gleichzeitiges Verlegen von Elementen für das Stanzen in einem Durchgang oder in der Phase des Präzisionsstanzens des Werkstücks und (oder) des zusätzlichen Fells. Bearbeitung zuvor erhaltener Werkstücke oder durch Anschweißen an das Werkstück 4 erhaltenes und zusätzliches Fell. wird bearbeitet.

3. Vorbereitung einer geplanten Projektion des Werkstücks für das Stanzen in einem Durchgang oder in der Phase des Präzisionsstanzens des Werkstücks und (oder) zusätzlicher mech. Verarbeitung zuvor erhaltener Rohlinge (dies gewährleistet die Gleichheit der Akkorde des Stiftrohlings 6 und der Akkorde des fertigen Produkts 7).

4. Vorbereitung der Höhenabmessungen des Werkstücks für das Stanzen in einem Durchgang oder in der Phase des Präzisionsstanzens des Werkstücks und (oder) des zusätzlichen Fells. Verarbeitung zuvor erhaltener Rohlinge.

5. Anwendung von Wärme und Druck auf das Werkstück zum isothermen Prägen (gleichzeitiges Verdrillen von Schaufelblatt ("Feder") 1 und Schaft ("Schloss") 2 bei gleichzeitiger Kalibrierung) und Herstellung der im wesentlichen erforderlichen fertigen Außenform und -abmessungen das Profil der Feder. Für eine Verwirbelung des Schaufelblatts mit hohem Winkel (mehr als 40°) und eine Kalibrierung von Breitsehne-Lüfterschaufeln werden speziell eingeführte Halteelemente einer Düsenausrüstung (nicht gezeigt) verwendet.

6. Fertigstellen des Produkts, um überschüssiges Material von den Vorder- und Hinterkanten (5) der isotherm gestanzten Außenkonfiguration zu entfernen, um ein fertiges Federprofil zu erhalten.

7. Entfernen der Basis-(Verlege-)Elemente 3 von Fig.1.

8. Mechanische Bearbeitung des Klingenschaftes („Lock“) 2.

Ein Beispiel für eine konkrete Implementierung. Es wurde ein experimentelles Stanzen einer GTE-Schaufel mit breiter Sehne in einem geschlossenen Werkzeug durchgeführt. Material - Titanlegierung Marke VT6. Die Stempeltemperatur beträgt nicht mehr als 850°C. Das Werkzeug wurde auf eine Temperatur erhitzt, die 850°C nicht überstieg. Fertige Klingenabmessungen: Länge - 1200 mm, maximale Sehnenbreite 620 mm.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Schaufeln mit breiter Sehne ermöglicht die Entwicklung einer effektiven Technologie, die zur Herstellung einer Reihe von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke aus progressiven Metallen und Legierungen verwendet werden kann.

Der Vorteil der vorgeschlagenen technischen Lösung ermöglicht es, die technologischen Möglichkeiten der Standardausrüstung zu erweitern, um das Verfahren durchzuführen minimale Kosten Zeit. Der Ausnutzungsgrad des Metalls wird deutlich erhöht, die Fertigungsgenauigkeit und die Stabilität des technologischen Prozesses werden erhöht.

Verfahren zum Herstellen von Schaufeln eines Gasturbinentriebwerks, umfassend das Herstellen eines Schaufelrohlings, das Bilden eines aerodynamischen Profils in jedem Abschnitt des Schaufelblatts, das Bilden eines Schafts und das Durchführen von Endbearbeitungsvorgängen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden eines aerodynamischen Profils in jedem Abschnitt von das Blattprofil und die Bildung des Schafts erfolgt durch gleichzeitiges Verdrillen der Feder und des Schafts und deren Kalibrierung in einem Stempel durch isothermes Schmieden, während ein flaches Werkstück hergestellt wird, das aus Abschnitten besteht, deren Fläche und Länge jeweils gleich sind, zum Bereich der entsprechenden Abschnitte der gestanzten Klinge und der Länge der Sehnen dieser Abschnitte.

Ähnliche Patente:

Die Erfindung bezieht sich auf den Maschinenbau, nämlich auf die Bearbeitung von Metallen durch Ultraschallschmieden, und kann zur Herstellung von Teilen mit verbesserten technischen und betrieblichen Eigenschaften und zur Bildung abgerundeter Kanten mit variabler Dicke verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf die Bearbeitung von Metallen durch Druck und kann in der Luftfahrtindustrie bei der Herstellung von Rohlingen für Schaufeln mit zwei Schaft oder mit einem Schaft und Deckbandablage verwendet werden. Der erhitzte Knüppel wird in einem Behälter zwischen zwei Halbmatrizen einer mit einem Kanal hergestellten Verbundmatrix installiert. Dabei wird ein Teil des Werkstücks auf den Unterstempel gelegt. Durch das Schließen der Halbmatrizen wird das Werkstück unter Bildung eines Halses verformt. Dann wird einer der Klingenschäfte geformt, indem der untere Stempel nach dem Stoppen der Halbmatrizen nach oben bewegt wird. Das Werkstück wird durch den oberen Stempel durch den Kanal der Verbundmatrix extrudiert, wenn sich der untere Stempel in die untere Position bewegt. Gleichzeitig verbleibt ein Teil des Werkstücks im Behälter und es entsteht ein Stanzteil variabler Abschnitt, die sich zu dem im Behälter verbleibenden Teil des Werkstücks hin ausdehnt. Als Ergebnis werden eine Erweiterung des Bereichs der erhaltenen Schmiedeteile, eine Erhöhung der Metallausnutzungsrate und eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften des Produkts bereitgestellt. 2 krank.

STOFF: Erfindungen beziehen sich auf die Metallumformung und können bei der Herstellung von Turbinenschaufeln durch Heißprägen verwendet werden. Das Ausgangswerkstück wird in eine horizontale Aufnahme einer Teilungsmatrize, bestehend aus zwei Halbmatrizen mit vertikaler Teilungsebene, eingelegt. Die Halbmatrizen sind mit einem horizontalen Durchgangsloch, das eine Aufnahme bildet, und Hohlräumen für Blätter hergestellt, die radial relativ zu der Aufnahme angeordnet sind. Mittels beidseitig angeordneter Stempel wird an beiden Enden des Werkstücks eine axiale Kraft aufgebracht. Dadurch wird das Werkstück verformt, bis die Hohlräume für die Schaufeln vollständig gefüllt sind und ein mehrteiliges Schmiedestück erhalten wird. Das Schmiedestück besteht aus Klingen, die durch einen Pressrest verbunden sind. Das Schmiedestück wird aus dem Gesenk entnommen und die Klingen vom Pressrückstand getrennt. Das Ergebnis ist eine Erhöhung der Plastizität des Werkstückmaterials beim Einfließen in die Kavität der Halbmatrizen, eine Verringerung des technologischen Aufwands sowie eine Erhöhung der Genauigkeit der resultierenden Produkte und des Materialausnutzungsgrades. 2 k. und 2 z.B. Fly, 18 krank. 1 Allee

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Maschinenbaus und insbesondere Verfahren zur Herstellung von Schaufeln von Fluggasturbinentriebwerken aus kalt- oder heißverformbaren Werkstoffen

Einführung

Die Fertigung von Gasturbinentriebwerksschaufeln nimmt im modernen Maschinenbau eine besondere Stellung ein. Dies liegt an den folgenden Merkmalen der Herstellung von Klingen.
1. Verantwortlicher Zweck der Schaufeln im Motor. Schaufeln bestimmen in entscheidendem Maße die Zuverlässigkeit und den störungsfreien Betrieb von Gasturbinentriebwerken. Die Lebensdauer des Motors wird in der Regel durch die Leistung der Schaufeln bestimmt. In diesem Zusammenhang sollten die Herstellungstechnologie und die Kontrolle der Schaufeln die Stabilität der Qualität ihrer Herstellung gewährleisten und die Möglichkeit ausschließen, Schaufeln mit Abweichungen in den geometrischen Abmessungen, der Oberflächenqualität, metallurgischen und anderen Mängeln im Motor einzubauen.
2. Komplexität geometrische Formen und Anforderungen an die hochpräzise Fertigung von Klingen. Die Feder der Klinge ist eine Klinge mit variablem Querschnitt, die durch Oberflächen mit komplexer Form begrenzt und im Raum in Bezug auf das Schloss präzise ausgerichtet ist. Die Fertigungsgenauigkeit des Stifts liegt innerhalb von 0,05 x 0,15 mm. Das Verriegelungsteil, mit dem die Klingen an den Scheiben befestigt sind, wird mit einer Genauigkeit von 0,01-0,02 mm hergestellt.
3. Massenproduktion von Klingen. Ein moderner Motor mit Axialkompressor hat bis zu 2000 Schaufeln. Insofern hat die Fertigung von Schaufeln auch bei der Fertigung von Prototypentriebwerken Seriencharakter.
4. Die Verwendung von teuren und knappen Materialien für die Herstellung von Klingen. Dabei muss der technologische Prozess zur Herstellung von Klingen einen Mindestanteil an Ausschuss garantieren.
5. Schlechte Bearbeitbarkeit von Materialien, die für die Herstellung von Klingen verwendet werden. Turbinenschaufeln werden aus Legierungen auf Nickelbasis hergestellt, die eine relativ hohe Härte und hohe Zähigkeit aufweisen.
Die Kombination dieser Faktoren bestimmte die Spezifität der Klingenherstellung.
Die Herstellung von Klingen wird derzeit hauptsächlich in Richtung Mechanisierung und Automatisierung verbessert. Durch den Wegfall der Handarbeit lässt sich nicht nur die Arbeitsintensität reduzieren, sondern auch die Qualität der Blattherstellung verbessern.
Es wurden erhebliche Fortschritte erzielt In letzter Zeit auf dem Gebiet der Intensivierung der Verarbeitungsverfahren von hitzebeständigen und Titanstählen und -legierungen sowie auf dem Gebiet der Herstellung von Keramikklingen.

1. Zweck und Konstruktion von Düsenblättern

Leit- und Arbeitsschaufeln sind, ihrem offiziellen Zweck entsprechend, die Hauptbestandteile von Dampf- und Schaufelmaschinen. Zusammen bilden sie den Strömungsteil der Turbine, in dem die thermische Energie des Arbeitsmediums (Dampf, Gas) in mechanische Arbeit eines rotierenden Rotors umgewandelt wird. Die Kombination aus Leit- und Arbeitsschaufeln wird als Turbinenschaufelapparat bezeichnet.
Der Schaufelapparat ist der teuerste und kritischste Teil der Turbine. Der Wirkungsgrad einer Turbine – ihr Wirkungsgrad – hängt in erster Linie von der Qualität des Schaufelapparates ab. Die Komplexität der Herstellung der Schaufeln einer modernen leistungsstarken Dampfturbine erreicht 42-45% der gesamten Arbeitsintensität der Herstellung aller ihrer Teile.
Turbinenschaufeln arbeiten unter sehr schwierigen Bedingungen. Sie sind starker Zentrifugalkraft, Biegung und pulsierender Einwirkung des Arbeitsmediums ausgesetzt, was Schwingungen der Schaufeln verursacht, in denen leicht Resonanzschwingungen angeregt werden können. All dies geschieht in den ersten Stufen der Turbine bei hohen Temperaturen des Arbeitsmediums, das sowohl chemisch als auch mechanisch auf die Schaufeln einwirkt; In den letzten Stadien werden die Vorderkanten der Schaufeln durch im Nassdampf enthaltene Wasserpartikel korrodiert (abgetragen).
Diese Bedingungen erfordern eine besonders sorgfältige Herangehensweise an das Design von Klingen, die Auswahl der Materialien für sie und die Organisation ihrer Produktion. Es ist besonders darauf zu achten, dass alle Abmessungen, die die Form der Klingen bilden, eingehalten werden und dass die technischen Anforderungen eingehalten werden, die für ihre Herstellung festgelegt wurden. Abweichungen von den Zeichnungen können zusätzliche Spannungen in den Schaufeln verursachen, die von den Berechnungen nicht vorgesehen sind, was wiederum zu einem schwerwiegenden Ausfall der Turbinen führen kann.
Die Düsenvorrichtung der ersten Stufe wird mit Gas gewaschen, dessen Temperatur unter Berücksichtigung der Unebenheiten nach der Brennkammer 100-120 ° C höher sein kann als die durchschnittliche Masse vor der Turbine. Daher wird es in Hochtemperatur-Gasturbinen sehr intensiv gekühlt. Unter der Massenmitteltemperatur vor der Turbine ist die gewichtete mittlere Stillstandstemperatur direkt vor den Laufschaufeln zu berücksichtigen. Dadurch kann Luft ungehinderter zum Kühlen der Düsenschaufeln der ersten Stufe verwendet werden, jedoch sollten geringe aerodynamische Verluste in der Düsenvorrichtung selbst und eine möglichst gleichmäßige Strömung in Temperatur, Druck und Richtung direkt vor den Arbeitsschaufeln dieser Stufe erreicht werden sichergestellt werden.
Die Düsenschaufeln sind in der Regel entlang des Radius leicht verdreht, daher können die verwendeten Kühlsysteme mit nahezu allen Gesetzmäßigkeiten der Stufenverwirbelung realisiert werden.
Der Düsenapparat der ersten Stufe der Turbine wird üblicherweise mit Doppelstützdüsen zusammenklappbar ausgeführt, da er den größten Druckabfall wahrnimmt, jedoch mit der erforderlichen Wärmeausdehnungsfreiheit (Abb. 1, a). Alle neuen haben gekühlte Düsenschaufeln mit Luftaustritt meist zur Hinterkante. Diese mit dem Hauptgasstrom vermischte Luft arbeitet in den nachfolgenden Turbinenrändern, sodass ihr Verbrauch den Wirkungsgrad der Turbine nicht wesentlich beeinträchtigt. Hohle gekühlte Leitschaufeln werden durch Präzisionsguss hergestellt (entsprechend Investitionsmodellen). Die erste Turbinenstufe der GTK-16 TMZ-Einheit hat gelötete Schaufeln.
Für Düsenvorrichtungen nachfolgender Stufen in der stationären Praxis werden freitragende Schaufeln verwendet (Abb. 1, b). Im Turbomotorenwerk werden sie zu Paketen (Segmenten) von drei oder vier Stück zusammengefasst und zwischen den Paketen verlassen

Solo-Blade-Designs

a)

b)

in)

a - luftgekühltes Düsenblatt mit doppelter Stütze; b - freitragend
Turbinenleitschaufel; c - verstellbarer Düsenapparat mit sphärischen Begrenzungsflächen.

Reis. eines

Abschnitte des Profilteils der gekühlten Düsenblätter

a - Konvektionskühlung mit einem Deflektor; b - Konvektionsfilmkühlung; c - durchdringende Kühlung; d - Kühlung innerhalb der Wand;
1 - Deflektor; 2 - gegossene Klinge; 3 - poröse Beschichtung; 4 - Hitzeschutzbeschichtung.
Reis. 2

Nicht trennbare Düsenvorrichtungen werden in Form von geschweißten Membranen verwendet. Sie erfordern besondere konstruktive Maßnahmen zur Gewährleistung der Thermoelastizität und zur Vermeidung von Leash. Hohl- und dünnwandige Membranen ohne horizontale Teilung werden bevorzugt.
Es ist auch wünschenswert, dass ungekühlte Leitschaufeln hohl sind, um thermische Spannungen in den Hinterkanten während plötzlicher Stopps zu reduzieren. In allen Fällen ist es erforderlich, die Wärmeabfuhr von den Leitschaufeln zu den sie befestigenden Statorteilen zu minimieren.
Zweiwellen- und Dreiwellendüsen erfordern eine strenge Toleranz für den Bereich des Auslassabschnitts der ersten Stufe jeder Turbine, um die berechnete Verteilung der Wärmetropfen zwischen ihnen sicherzustellen. Im Arbeitszustand vergrößert sich die Fläche der Hoch- und Niederdruckturbine unterschiedlich stark.
Verstellbare Düsenvorrichtungen erfordern besondere Aufmerksamkeit bei der Konstruktion. Um die radialen Spiele an den Enden der Schaufeln zu verringern, sollten die meridionalen Oberflächen neben den rotierenden Leitschaufeln entlang von Kugeln hergestellt werden, die durch Radien von der Mitte beschrieben werden, die sich am Schnittpunkt der Schaufelzapfenachse mit der Turbinenachse befindet (Abb. 1, c). Eine Vereinfachung der Konstruktion wird mit einer relativ geringen Anzahl breiter Schaufeln erreicht, jedoch ändert sich das axiale Spiel zwischen Düse und Arbeitsschaufeln stärker, wenn sie sich drehen. Der erforderliche Betriebsbereich zum Ändern der Düsenfläche beträgt ±10 %.
Unter den verschiedenen Ausführungen gekühlter Düsenschaufeln sind Umlenkschaufeln häufiger als andere (Abb. 2, a). Die äußere tragende Schale wird üblicherweise durch Feinguss hergestellt. Der steckbare dünnwandige Deflektor ermöglicht es, eine gute Konvektionskühlung der Wände und eine Strahlkühlung von der Innenseite der Vorderkante der Schaufel zu organisieren. Das Kühlmittel verlässt die Schaufel am häufigsten durch die Vorderkante, die durch die Vertiefung oder in deren Nähe geführt wird. Bei solchen Schaufeln bewegt sich das Kühlmittel quer zur Schaufelachse. Bei den frühen Konstruktionen gekühlter Düsenvorrichtungen der ersten Stufe wurde eine Längsströmung des Kühlmittels ohne Luftaustritt in den Rand verwendet. Aufgrund der geringen Kühlwirkung werden solche Konstruktionen heute nur noch selten und nur für die zweite oder dritte Stufe verwendet.
Vorteile einer Schaufel mit steckbarem Deflektor für kühleren Querschnitt:
Konvergenz der Wärmeübertragungskoeffizienten von Luft und Gas, was eine gleichmäßige Temperatur über den Querschnitt der Schaufel ergibt;
die Möglichkeit, aufgrund der Anordnung und Anzahl der Löcher im Deflektor eine differenzierte Kühlung der Schaufelabschnitte in der Höhe und im Querschnitt zu implementieren;
die Fähigkeit, die Kühltiefe der Schaufel beim Fertigstellen oder Erhöhen der Ressource zu steuern;
vergleichsweise einfache Intensivierung des Wärmeaustausches aus der Luft durch verschiedene Turbulatoren.
Der Deflektor ist eine dünnwandige Schale aus zwei Teilen, die durch Punkt- oder Rollenschweißen, manchmal Löten, verbunden sind. Es ist möglich, einen Deflektor durch Umformen und Aufreiben eines dünnwandigen Rohrs herzustellen. Die punktuelle Perforation des Deflektors ermöglicht eine Intensivierung der konvektiven Wärmeübertragung durch Strahlkühlung. Die Konzentration der Strahlkühlung an einem Ort wird als Duschkühlung bezeichnet.
Düsenblätter mit konvektiver Filmkühlung werden bei höheren Gastemperaturen (Tg > 1200 - 1250 °C) eingesetzt als bei rein konvektiver. Dadurch wird mehr Kühlluft verbraucht als ohne aufgeblasene Kühlfolie. Für Düsenschaufeln der ersten Stufe ist dies jedoch nicht kritisch. Der Vorteil der konvektiven Filmkühlung der Schaufeln (Abb. 2, b) ist die Möglichkeit einer zusätzlichen Absenkung der Metalltemperatur um 100 °C oder mehr. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, eine lokale Überhitzung der Schaufel zu beseitigen, indem ein zusätzlicher Blasschlitz vor dem Abschnitt mit einer überschätzten Temperatur geschaffen wird. Allerdings wird die Folie schnell ausgewaschen und die Blasschlitze müssen wiederholt werden. Außerdem bewirkt die Wirkung des eingespritzten Films auf die Grenzschicht eine Erhöhung der aerodynamischen Verluste. Während der Filmkühlung herrscht normalerweise eine ungleichmäßige Temperatur über den Schaufelquerschnitt.
Im Haushalt angetriebene Düsenschaufeln mit konvektiver Filmkühlung waren Ende der 80er Jahre noch nicht weit verbreitet, erscheinen aber erst in den neuen 90er Jahren.
Unter den Kühlsystemen für Düsenschaufeln, die entwickelt, aber nicht in die Praxis umgesetzt werden, werden wir Schaufeln mit Durchdringungskühlung und Schaufeln mit Innenwandkühlung erwähnen.
Die Durchdringungskühlung, bei der Luft durch kleine Löcher (Poren) in der Schaufelwand strömt, ist für sehr hohe Temperaturen ausgelegt, beispielsweise Tg = 1600 °C. Unter diesen Bedingungen kann im Vergleich zur konvektiven Filmkühlung eine deutliche Reduzierung des Kühlluftverbrauchs erreicht werden. Durchdringungskühlung ist enger mit der Technologie zur Herstellung von Schaufelwänden verwandt als andere Kühlverfahren. Leitschaufeln mit Durchdringungskühlung sind in der Regel Hülsenschaufeln, d.h. Eine dünne Schale bedeckt den harten Kern der Klinge (Abb. 2, c). Wesentliche Nachteile sind die Notwendigkeit einer gründlichen Reinigung der Kühlluft und die Gefahr der Verstopfung der Poren durch in den Verbrennungsprodukten dispergierte Partikel.
Ein weiterer vielversprechender Typ von Mantelschaufeln sind Schaufeln mit Innenwandkühlung. Dabei wird die Längsströmung des Kühlmittels genutzt (Bild 2, d).

2. Materialien, die für die Herstellung von Klingen verwendet werden

Die Temperatur des Metalls der Leitschaufeln wird durch die Temperatur des Arbeitsfluids, das Waschen der Laufschaufeln einer gegebenen Stufe und durch das Kühlsystem bestimmt. Die unter Einwirkung eines Gasstroms auftretenden Biegespannungen betragen 50-80 MPa und erreichen bei vielversprechenden Hochtemperaturkräften 130 MPa.
Die Schaufeln sind statischen und dynamischen Wirkungen der Gasströmung ausgesetzt. In diesem Fall sind Temperaturabfälle wie Thermoschocks bis zu 400 ° C möglich und in vielversprechenden Fällen bis zu 600 -700 ° C. Bei Antriebsturbinen erreicht die Anzahl der Starts pro Ressource 200, bei Spitzenstarts 5000. Die Schaufeln sind auch erosiven und korrosiven Wirkungen des Stroms von Verbrennungsprodukten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 700 m/s ausgesetzt. Der Staubgehalt der Strömung mit Feststoffpartikeln bis zu einer Größe von 100 Mikron kann eine Konzentration von 0,3 mg/m3 erreichen. Unter ungünstigen atmosphärischen Bedingungen können diese Werte kurzzeitig bis auf 250 µm bzw. 2,5 mg/m3 ansteigen. Bei Vorhandensein von Luftreinigungsgeräten sollte der Staubgehalt des Luftstroms die festgelegten Normen nicht überschreiten.
Eine Analyse der Betriebsbedingungen der Schaufeln und eine Untersuchung typischer Unfälle von Schaufeln ergab folgende Anforderungen an das Material von Turbinenleitschaufeln:
A) hohe Hitzebeständigkeit, d.h. Aufrechterhaltung einer hohen Festigkeit bei hoher Betriebstemperatur;
B) hohe Plastizität, die für eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die gesamte Querschnittsfläche der Klinge erforderlich ist; gute Beständigkeit gegen lokale Belastungen;
C) hohe Ermüdungsfestigkeit (Ausdauer);
D) hoher Dämpfungsfaktor;
E) die Stabilität der Struktur, die die Unveränderlichkeit der mechanischen Eigenschaften während des Betriebs von Turbinen gewährleistet;
E) hohe Beständigkeit gegen Oxidation und Kesselsteinbildung bei hohen Temperaturen;
G) günstige technologische Eigenschaften, die die Verwendung rationellerer Methoden zur Bearbeitung der Klingen (hauptsächlich durch Schneiden) ermöglichen und die genaue Ausführung der Profilgröße und eine hohe Sauberkeit der Bearbeitung gewährleisten. Das Klingenmetall sollte gut geschmiedet, gestanzt, ohne Rissbildung genietet, gut gebogen und in kaltem Zustand gewalzt sein. Bei geschweißten Konstruktionen wird vom Metall der Schaufeln eine gute Schweißbarkeit gefordert.
H) Hohe Erosionsbeständigkeit.
Als Material für die Leitschaufeln der ersten Stufen werden gegossene oder geschmiedete Nickelbasislegierungen verwendet. Bei Gastemperaturen bis 700 °C wurden bisher austenitische Stähle eingesetzt. Für die Schaufeln der letzten Stufen bei einer Gastemperatur von weniger als 580 °C können auch legierte Chromstähle verwendet werden. Für Schaufeln, die bei Temperaturen über 650 bis 8000 C arbeiten, werden hitzebeständige Metalllegierungen auf Nickelbasis verwendet. Darunter sind ZhS6K, EI929VD, EI893, N70VMYUT, KhN80TBYu usw.
Bei Gastemperaturen von 800°C und darüber sowie bei Vorhandensein von Schwefel im Brenngas und bei 720°C ist es erforderlich, Schutzbeschichtungen auf Düsen- und Laufschaufeln mit einem Chromgehalt in der Legierung von weniger als 20 % aufzubringen. B. durch Chromaluminieren, Chromosilizieren oder Chromoaluminosilizieren usw. Die Dicke der Schutzbeschichtung beträgt 30 - 60 Mikron Es werden auch Emailbeschichtungen verwendet, und für gekühlte Schaufeln Hitzeschutzbeschichtungen.

3. Art des Werkstücks

Für die Herstellung von Klingen werden folgende Arten von Rohlingen verwendet: Flachstahl, Stahlblech, Schmiedeteile, Stanzteile, warmgewalzte Profilbänder (das sogenannte Leichtwalzprofil) und Feinguss. Die gebräuchlichsten Rohlinge für Klingen sind leichtgewalzte Profile und Schmiedestücke.
Die Art des Werkstückrenderings großen Einfluss auf den späteren technologischen Verarbeitungsprozess, daher sollten bei der Auswahl rationeller Rohlinge alle spezifischen Produktionsbedingungen und insbesondere die Form der Klingen, ihre Anzahl und der Zeitpunkt der Bestellungen berücksichtigt werden.
Das Hauptverfahren zur Herstellung von Düsenschaufeln ist der Feinguss, hauptsächlich aus den Gusslegierungen LK4, ZhS6, ZhS6-K usw.
Die Verwendung von Präzisions-Feinguss ermöglicht es, Rohlinge mit einer minimalen Federzugabe zu erhalten. Die Bearbeitung von Rohlingen solcher Klingen erfolgt hauptsächlich in der Bearbeitung der Klingenschlösser.
Wachsausschmelzverfahren hat gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Düsenschaufeln die folgenden Vorteile;
1) die Möglichkeit, Werkstücke mit komplexer Form zu erhalten, mit einer Oberflächengüte von 5-b und einer Genauigkeit innerhalb der 4. Klasse;
2) die Möglichkeit, hohle Klingen mit einer Wandstärke von bis zu 0,5 mm zu erhalten.
Zu den Nachteilen dieser Methode gehören:
1) die Notwendigkeit, teure Legierungen und Hilfsmaterialien zum Gießen zu verwenden;
2) die Dauer des Produktionszyklus.
Bei einigen Triebwerken wurden die Schaufeln der Düsenvorrichtung aus hitzebeständigem Blechmaterial durch Kaltprägen hergestellt, gefolgt von elektrischem Schweißen der Hinterkante.

4.Grundlegende Anforderungen für die Klingenbearbeitung

Die gute Qualität der Schaufeln, wie aller anderen Teile der Turbine, hängt davon ab korrekte Ausführung die in den Zeichnungen festgelegten Konstruktionsabmessungen und Sauberkeit der Oberflächenbehandlung. Jeder Teil der Klinge (Schwanz, Arbeitsteil und Kopf) hat einen anderen Zweck. Das Heck dient der sicheren Befestigung der Schaufeln im Turbinengehäuse. Der Arbeitsteil ist für die Wahrnehmung des Dampfdrucks und der Kopf für die Fixierung der Bandage bestimmt. Wenn der Schwanz der Schulterblätter seinem offiziellen Zweck entspricht sehr wichtig hat einen Grad an Genauigkeit, mit dem alle Landeabmessungen des Hecks hergestellt werden, dann ist für das Arbeitsteil, dessen Abmessungen nicht landen, der Grad der Sauberkeit der Verarbeitung von großer Bedeutung. Eine gut polierte Oberfläche des Arbeitsteils trägt dazu bei, Dampfverluste aufgrund von Reibung auf der Klingenoberfläche zu reduzieren, während gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit der Klinge erhöht wird.
Alle Klingengrößen können entsprechend den Anforderungen an ihre Genauigkeit in drei Gruppen eingeteilt werden.
Erstens: die Abmessungen, von denen die Art der Verbindung der Schaufeln mit anderen Teilen der Turbine abhängt, d.h. Landedetails. Dazu gehören in erster Linie die Abmessungen der Schwänze und Spikes für die Befestigung von Verbandbändern. Stollendurchmesser (bei rundem Stollen) sowie Stollenbreite und -dicke (bei rechteckigem Stollen) sind nach Laufpodesten der 4. Klasse ausgeführt.
Zweitens: Dimensionen, die nicht landen, aber eine erhöhte Genauigkeit erfordern. Dazu gehören die Abmessungen der Abschnitte der Arbeitsteile; Abmessungen, die die Installation der Klingen und die Position der Löcher für den Befestigungsdraht usw. bestimmen. Diese Abmessungen werden entweder nach der dritten und vierten Genauigkeitsklasse oder nach freien Sondertoleranzen von 0,1 mm bis 0,5 mm, je nach Größe der Klinge, ausgeführt.
Drittens: freie Abmessungen, die normalerweise die Abmessungen von Rundungen, Fasen und anderen weniger kritischen Elementen der Schaufeln umfassen. Die Genauigkeit der Freimaße ist entweder gar nicht genormt oder auf Toleranzen der 7. Genauigkeitsklasse beschränkt. Aber auch wenn für Freimaße keine Toleranzen festgelegt sind, werden sie normalerweise gemäß den Toleranzen ausgeführt, die für Freimaße durch spezielle technologische Anweisungen eines bestimmten Unternehmens festgelegt wurden.
Die Sauberkeit der Bearbeitung der Sitzflächen bleibt innerhalb der 6. Klasse erhalten, Arbeitsprofile und Verrundungen an den Arbeitsteilen - 8.-9. Klasse.
Die Landemaße der Leitwerksanschlüsse sind am meisten verantwortlich. Diese Abmessungen sowie das Finish der Bearbeitung müssen durch die entsprechende Präzision der Bearbeitung und die Qualität des Schneidwerkzeugs sichergestellt werden. Eine Zeichnung eines typischen Düsenblatts ist in Fig. 1 gezeigt. 3.

Zeichnung eines typischen Düsenblatts

a)

b)

a - schlossloses Design, b-mit Schloss.

Reis. 3

Die Genauigkeit der Herstellung der Hauptflächen der Schaufeln ist durch folgende Daten gekennzeichnet:
Spitzenprofildickentoleranz ………………… +0,5 - 0,2;
Randdickentoleranz ………………………. ±0,2;
Profilkrümmung..……………………. 0,8 mm;
Hinterkantenkrümmung ……………. 0,8 mm;
Wanddickentoleranz bei Hohlschaufeln ..... ± 0,3 mm;
Sauberkeit der Schlossoberfläche …………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

5. Typischer Bearbeitungsprozess

Der technologische Prozess der Verarbeitung jeder neuen Klinge kann von einem Technologen in Gegenwart eines Klassifikators und typischer technologischer Operationen einfach und schnell entwickelt werden.
Die Legierungen, aus denen die Klingen bestehen, werden durch Schneiden (insbesondere mit einem Metallwerkzeug) schlecht bearbeitet. In dieser Hinsicht werden die Arbeitsgänge zum Bearbeiten dieser Klingen üblicherweise durch Schleifen durchgeführt.
Bei Rohlingen von Schaufeln der Düsenvorrichtung, die durch Feinguss mit einer Federzugabe zum Schleifen hergestellt werden, ist die Hauptbearbeitungsart das Schleifen von Schlössern.
Die Klingenfedern werden in der Regel von Hand auf Polierspindelstöcken nachbearbeitet. Die Erstreinigung des Stiftes erfolgt mit Schleifscheiben der Körnung 46-60.Der routentechnologische Prozess der Bearbeitung der Schaufeln des Düsenapparats (mit Schlössern) besteht aus den folgenden Vorgängen:

№ Operationen	der Name der Operation	Ausrüstung
	Werkstückkontrolle
	Bezugsebenen schleifen	Flachschleifmaschine MSZ
	Tischreinigung der Hinterkante bündig mit der Hauptoberfläche
	Läppen der Seitenflächen des Schlosses von der Seite des Trogs	Läppmaschine
	Schleifen der Flugzeuge des Schlosses	Flachschleifmaschine MSZ
	Angussschleifen	Flachschleifmaschine MSZ
	Schleifen von zwei Ebenen des Schlosses von der Rückseite	Flachschleifen MSZ
	Elektroerosive Bearbeitung von Löchern im Schloss	Sondermontage
	Spülung	Waschmaschine
	Fräsen einer Nut auf der Sohle des Schlosses	Vertikale Fräsmaschine
	Schlosser (Abstumpfen scharfer Kanten nach Bearbeitung)
	Waschen und blasen	Waschmaschine
	Ultimative Kontrolle
	Erkennung von Farbfehlern	Sondermontage
	Reinigung defekter Bereiche nach Farbfehlererkennung	Polierkopf
	Radierung
	Kontrolle nach Reinigung der Schadstellen
	Lumineszenzkontrolle
	Defektreinigung nach Lumineszenzkontrolle	Polierkopf
	Waschen und Wischen	Waschmaschine

Der routentechnologische Prozess der Bearbeitung der Schaufeln einer verriegelungslosen Düsenvorrichtung besteht aus den folgenden Vorgängen:

Betriebsnummer	der Name der Operation	Ausrüstung
	Rohling - Feinguss ohne Aufmaß für die Bearbeitung auf Stift
	Schleifen des Stiftendes	Flachschleifmaschine MSZ
	Radiusfräsen von der Eingangsseite­ Kante	Horizontale Fräsmaschine
	Radiusfräsen von der Eingangsseite Kante	Horizontale Fräsmaschine
	Bankentgraten danach Fräsen und Abstumpfen von scharfen Kanten	Polierkopf
	Waschen und blasen	Waschmaschine
	Ultimative Kontrolle
	Erkennung von Farbfehlern	Sondermontage
	Reinigungsfehler nach Farbfehlererkennung	Polierkopf
	Radierung
	Kontrolle nach dem Strippen
	Lumineszenzkontrolle	Sondermontage
	Entgraten nach fluoreszierender Inspektion	Polierkopf
	Waschen und Wischen	Waschmaschine

Als nächstes wird der Stift mit Filzkreisen mit einem geklebten Schleifmittel poliert. Das Polieren erfolgt in drei Durchgängen. Die Körnung des bei dieser Behandlung verwendeten Schleifmittels beträgt 60, 180 bzw. 220.

6. Art der Maschinen

Aufgrund der hohen Arbeitsintensität der manuellen Einstellung des Profils in einzelnen Werken wurden Versuche unternommen, diese Arbeitsgänge zu mechanisieren.
Auf Abb. 4 zeigt eine modernisierte PSL-Maschine zum Polieren der Rückseite der Schaufeln der Düsenvorrichtung. Diese Maschine kann mehrere Teile gleichzeitig bearbeiten.
Die Maschinen MSH-81 und MSH-82 des Moskauer Schleifmaschinenwerks (Abb. 5) sind für die Bearbeitung von lockless-Düsenschaufeln ausgelegt, deren Rücken und Mulde in allen Abschnitten ein konstantes Profil aufweisen. Der Stift wird mit einem Profilkreis bearbeitet, der mit einem speziellen Profilfräser korrigiert wird. Auf Abb. Fig. 6 zeigt eine spezielle Vorrichtung, die auf Rundschleifmaschinen zum Schleifen der Rückseite der Schaufeln der Düsenvorrichtung verwendet wird.
Die Vorrichtung besteht aus einem Mechanismus zum synchronen Drehen der Spindel der Schleifscheibe und der Spindel des vorderen Balkens, einem Mechanismus zum Abrichten der Schleifscheibe und einem Mechanismus zum Antreiben des Kopierers.
Die Spindel 3 des Spindelstocks wird von der Spindel des Schleifkopfs über ein Zahnradsystem gedreht, um die Synchronität der Drehung der Scheibe und des Werkstücks sicherzustellen.
Von der Spindel des Produkts wird eine Drehung mit einem Übersetzungsverhältnis von 2: 1 auf einen volumetrischen Kopierer 2 übertragen, der zum Abrichten der Schleifscheibe dient. Kreis 9 wird mit einem speziellen Mechanismus korrigiert. Auf der Welle 10 des Mechanismus zum Abrichten des Kreises sitzt starr ein Hebel, der ein Profilierungswerkzeug 8 trägt. Am anderen Ende der Welle 10 ist eine Rolle 11 montiert, die mit der Rolle 6 verbunden ist und gegen den dreidimensionalen anliegt Kopierer 12. Der Abrichtmechanismus bewegt sich entlang der Rotationsachse der Schleifscheibe. Zum Vorschleifen des Volumenkopierers wird ein Referenzmesser 6 verwendet, an dem die Scheibe 7 anstelle der Schleifscheibe anliegt.
Wenn sich die Referenzklinge 6 dreht, erfährt die Scheibe 7 eine horizontale Bewegung, die über den Hebel der Welle 10 des Abrichtmechanismus auf den Schleifradmechanismus übertragen wird, der das Profil des dreidimensionalen Kopierers schleift.
Nach dem Schleifen des volumetrischen Kopierers wird anstelle der Schleifscheibe eine Rolle 11 installiert, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des Kreises ist. Anstelle eines Scheibensektors ist Diamant 8 verbaut, der die Schleifscheibe profiliert. Nach dem Abrichten der Schleifscheibe wird der Rücken der anstelle der Referenzschneide eingebauten Schneide bearbeitet.
Die Schaufeln der Düsenvorrichtung einer Reihe von Gasturbinentriebwerken werden durch das Verfahren des Präzisionsfeingusses mit einer Zugabe zum Schleifen auf der Feder hergestellt.
In diesem Fall umfasst der technologische Prozess der Klingenbearbeitung (zusätzlich zu den angegebenen Operationen) auch Operationen zum Schleifen des Profils der Feder, die auf den Maschinen XSh-185V, XSh-186 und auf modernisierten Universalschleifmaschinen durchgeführt werden.
Düsenschaufeln in Hohlbauweise werden in Hochtemperatur-Gasturbinentriebwerken weit verbreitet verwendet. Solche Schaufeln werden auch durch Feinguss hergestellt, wobei Keramik- oder andere Stäbe einen inneren Hohlraum bilden.
Die Verriegelungen der Schaufeln des Düsenapparates werden auf Flachschleifmaschinen bearbeitet. Die bearbeitete Klinge wird in eine spezielle Kassette eingebaut. In diesem Fall dienen die Oberfläche der Wanne und der Rand des Stifts als Sockel. Die Klemmung erfolgt auf der Oberfläche des Rückens. Die erforderliche Anordnung der Schlossebenen wird erreicht, indem die Kassette gedreht und mit den entsprechenden Flächen eingebaut wird Abb. 7.
Die Bearbeitung der Basis der Schaufeln der Düsenvorrichtung kann auf einer halbautomatischen Oberflächenschleifmaschine Modell BS-200 durchgeführt werden. Die Maschine arbeitet halbautomatisch und sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Aufmaßes zwischen Rücken und Mulde. Die Maschine verfügt über eine elektronische Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des Aufmaßes entlang des Stiftprofils sowie eine Vorrichtung zum diamantfreien Abrichten des Kreises. Die Befestigung der Teile erfolgt in einer speziellen Vorrichtung mit Schnellspanner.

7. Fixieren von Werkstücken

Während der Bearbeitung wird das Werkstück (Teil) entsprechend orientiert, muss stillstehen. Dies wird durch die Befestigung in einer Vorrichtung oder an einer Maschine erreicht.
Im Gegensatz zum Sockeln des Werkstücks, wenn ihm eine andere Anzahl von Bindungen auferlegt werden und ihm drei, vier, fünf und sechs Freiheitsgrade vorenthalten werden, müssen dem Werkstück in allen Fällen der Befestigung sechs Freiheitsgrade vorenthalten werden .
Zu diesem Zweck werden verschiedene Spannvorrichtungen (mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, magnetisch, Vakuum usw.) verwendet, die auf der Nutzung von Reibungskräften basieren.
Die Spannvorrichtungen in den Vorrichtungen müssen einen ständigen Kontakt zwischen den Basen und den Referenzpunkten (sicherstellen der korrekten Basis) und einen Stillstand des Werkstücks während seiner Bearbeitung (Fixieren des Werkstücks) herstellen.
Dabei ist zu beachten, dass die Konstruktion von Vorrichtungen umso einfacher, produktiver und kostengünstiger ist, je weniger Basen und Referenzpunkte beim Sockeln von Werkstücken verwendet werden. Daher ist bei der Unterlage zu bearbeitender Werkstücke anzustreben, möglichst wenige Unterlagen mit möglichst wenigen Bezugspunkten zu verwenden, bei denen die zeichnungsbedingten Abmessungen und Formgebungen des Teils sichergestellt werden können.

Polieren der Rückseite der Federblätter des Düsenapparates
auf einer modernisierten PSL-Maschine

Gesamtansicht und Arbeitsbereich des Flachschleifers
MSh-81- und MSh-82-Modelle

Reis. 5

Schleifen der Rückseite des Düsenblatts
auf einer modernisierten Kopierschleifmaschine

1 – Anschläge, 2 – Kopierer, 3 – Spindel, 4 – Rahmen zum Befestigen des Referenzmessers, 5 – Messer, 6 – Referenzmesser, 7 – Scheibe, 8 – Diamant, 9 – Schleifscheibe, 10 – Wellen des Abrichtmechanismus , 11 – Walze, 12 – Kopierscheibe.
Reis. 6

Schleifen der Ebenen der Sperren der Schaufeln der Düsenvorrichtung

Reis. 7

8. Technische Kontrolle der Klingen

Die Messer werden sowohl während der Bearbeitung als auch nach ihrer Fertigstellung überprüft. Die Klingensteuerung umfasst:
Erkennung von äußeren und inneren Materialfehlern; Überprüfung der Rauheit der behandelten Oberflächen gemäß den Anforderungen der Zeichnung; Überprüfung der Abmessungen, Form der Buchtprofile (Rücken, Mulde) und Verschlüsse und ihrer relativen Position; Bestimmung der Masse und Frequenz der Eigenschwingungen der Schaufeln; selektive Ermüdungsprüfung von Turbinen- und Verdichterlaufschaufeln. Bei hohlgekühlten LPT-Arbeitsschaufeln wird der Wasserdurchfluss durch den inneren Hohlraum überprüft (Blade Shedding Tests).
Die Kontrolle äußerer und innerer Materialfehler der Schaufeln ermöglicht die Erkennung von Rissen und Haarlinien auf der Oberfläche, Schalen, Porosität, Delamination, Fremdeinschlüssen und Abplatzungen im Material. Dazu werden Ätz-, Farbfehlererkennungs-, Lumineszenz-, Magnet- und Ultraschallkontrollverfahren eingesetzt.
Die Magnetpartikelmethode basiert auf der Anziehung von Eisenpulverpartikeln zu den Magnetpolen, die sich an Stellen mit Diskontinuität in der Nähe eines magnetisierten Teils bilden. Das Magnetpulververfahren zeigt Risse mit einer Öffnungsweite von 0,001 mm oder mehr, einer Tiefe von 0,01 mm oder mehr. Die relative Einfachheit und ziemlich hohe Zuverlässigkeit dieser Methode trugen zu ihrer weitverbreiteten Implementierung bei.
Farb- und Lumineszenzprüfverfahren (Kapillarfehlerprüfverfahren) werden verwendet, um Fehler zu erkennen, die auf der Oberfläche eines Teils auftreten.Das Farbfehlerprüfverfahren basiert auf der Fähigkeit eines speziellen roten Lacks, tief in Oberflächenfehler einzudringen, und weißer Lack dazu rote Farbe von einem Defekt aufnehmen Das Verfahren erkennt Risse ab einer Breite von 0,01 mm, einer Tiefe von 0,05 mm und einer Länge von 0,3 mm.
Die Lumineszenzmethode (LUM-A) basiert auf der Fähigkeit einiger Flüssigkeiten zu leuchten, wenn sie mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden. Das LUM-A-Nachleuchtverfahren erkennt zuverlässig Risse, Poren, Brüche, Oxidschichten, Verstopfungen etc., die auf der Oberfläche entstehen. Er erkennt Risse ab einer Breite von 0,01 mm, einer Tiefe von 0,05 mm und einer Breite von 0,2 mm. Die Empfindlichkeit der LUM-A-Methode ist etwas höher als die der Farbfehlererkennungsmethode. Innere Fehler im Material der Schaufeln werden durch Röntgen- und Ultraschallverfahren geprüft.
Das Röntgenverfahren zur Fehlererkennung basiert auf der Schwächung der Röntgenstrahlung durch das Material des Teils, bei dem das Schattenbild des durchscheinenden Teils auf dem Röntgenfilm aufgezeichnet wird. Der Vorteil des Verfahrens liegt in seiner hohen Sensitivität zum Nachweis von inneren Poren, Schalen, Fremdeinschlüssen etc. im Material.
Zur Durchleuchtung gegossener Turbinenschaufeln werden mobile Kabelröntgengeräte wie RUP-100-10, RUP-150-10-1 etc. eingesetzt.
Das Ultraschallprüfverfahren mit Oberflächenwellen ermöglicht es, Oberflächenrisse und metallurgische Defekte des Materials zu erkennen. Dieses Verfahren wird normalerweise verwendet, um Risse an der Vorder- und Hinterkante, seltener an der Oberfläche des Rückens und der Mulde, die während der Herstellung und des Betriebs des Blattes auftreten, zu erkennen Echos) von Defekten.
Kontrolle der geometrischen Abmessungen, Form der Stift- und Schlossprofile und ihrer relativen Position. Operationen dieser Art der technischen Kontrolle der Schaufeln sind am zeitaufwändigsten. Die bei diesen Operationen verwendeten Geräte können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: berührungslos – optische Projektion und kontaktbehaftet – mechanisch, optisch-mechanisch, pneumatisch und pneumohydraulisch.
Die Blattfeder wird in den berechneten Querschnitten durch berührungslose und berührende Verfahren überprüft. Eine der berührungslosen Inspektionsmethoden ist die Profilprüfung an Projektoren, die in der Einzelfertigung eingesetzt werden. Wir haben keine Verwendung für sie gefunden.
Bei einer kleinen Produktion wird das Profil der Klingenfeder manchmal mit Schablonen überprüft. Die Abweichung des Profils von Rücken und Mulde von der Schablone wird visuell durch das Licht oder mit einer Sonde bestimmt. Die Stiftsteuerung durch Schablonen ist ineffizient, subjektiv und erfordert eine umständliche Schablonenmessökonomie.
In der Massenproduktion wurden mechanische Instrumente mit entsprechend der Referenzklinge eingestellten Messuhren verwendet. Sie sind einfach und leicht zu bedienen, aber ineffizient.
Mehrdimensionale Instrumente und Messmaschinen sind produktiv. Sie können schnell neu konfiguriert werden, um andere Blades mithilfe eines Referenz-Blades zu steuern. Die Basis für die Befestigung der Klinge ist ein Schloss oder mittlere Aussparungen, von denen sich zwei an den Seitenflächen des Schlosses und eine am Ende der Feder befinden. Solche Vorrichtungen umfassen universelle mehrdimensionale opto-mechanische Vorrichtungen des POMKL-Typs zur gleichzeitigen Steuerung des Schaufelblattprofils, der Verschiebung des Schaufelblatts von der Sperrachse, des Verdrehungswinkels und der Schaufelblattdicke in Querschnitten der Verdichterschaufel.
Die wichtigsten geometrischen Parameter der Turbinen- und Verdichterschaufelverriegelungen werden normalerweise mit mechanischen Instrumenten mit gemäß der Norm eingestellten Anzeigeuhren überprüft.
Der Wasserfluss durch den inneren Hohlraum der Feder der gekühlten LPT-Schaufeln wird an einer speziellen Installation überprüft. Die Klinge wird in das Gerät eingebaut und mit Wasser bei einem Überdruck von 4 ± 0,05 kgf / cm2 (0,3 ± 0,005 MPa) und einer Temperatur von 20 ± 5 "C für 20 s verschüttet. Überprüfen Sie den Durchsatz des internen Kanals für die gesamten I Satz von Schaufeln davon Vergleichen Sie die durchschnittliche Durchflussmenge mit dem Ergebnis der Strömung jeder Schaufel im Satz. Der Unterschied im Wasserdurchfluss für die Arbeitsschaufeln im Satz (Differenz) sollte 13 ... 15% nicht überschreiten der durchschnittliche Wasserdurchfluss im Lamellensatz
Auf elektrodynamischen Rüttelständen werden die Frequenzen der Eigenschwingungen der Turbinen- und Verdichterschaufeln überprüft.
Die Rotorblätter der Turbine und des Verdichters werden auf einer Waage vom Typ VTK-500 mit einer Genauigkeit von 0,1 g gewogen.

9. Reale Implementierung des technologischen Prozesses bei UTMZ

Betrachten wir einen realen technologischen Prozess am Beispiel der Leitschaufel der ersten Stufe GTN-6U. Werkstücktyp - Feinguss, Werkstückmaterial - Legierung KhN648MKYUT - USZMI - ZU.
Reale Ausführung des technologischen Prozesses im Werk für Leitschaufeln
6-11 Stufen der GT-6-750-Turbine sind in der Tabelle dargestellt. 3.
Tisch 3

Vorgang Nr.	Name und Inhalt der Operation	Ausrüstung
	Eingangskontrolle
	Fräsen und Zentrieren. Enden abschneiden und auf 2 Seiten zentrieren.	Center. Mahlen MP-71
	Horizontales Fräsen. Fräsen Sie die Ebenen des Hecks von der Seite des Innen- und Außenprofils in der Mitte.	Horizontales Fräsen 6M82G
	Mahlen. Schleifen Sie die Ebene des Hecks von der Seite des Außenprofils in der Mitte.	Oberflächenschleifen 3B-722
	Mahlen. Schleifen Sie die Ebene des Hecks von der Seite des Innenprofils	Oberflächenschleifen 3B-722
	Horizontales Fräsen. Fräsen Sie die Ebene des Hecks schräg von der Seite des Gasauslasses im Voraus in 2 Durchgängen.	Horizontales Fräsen 6M83G
	Vertikales Fräsen. Das Fräsen der Ebene des Hecks in einem Winkel von der Seite des Gasauslasses ist sauber.	Vertikales Fräsen 6M13P
	Horizontales Fräsen. Die Ebene des Endstücks von der Eingangsseite vorher schräg fräsen.	Horizontales Fräsen 6M82G
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Ebene des Leitwerks von der Eintrittsseite in einem sauberen Winkel	Vertikales Fräsen 6M13P
	Drehen. Schärfen Sie den Gewindeschaft.	Drehen P.U. 16K20F3
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Einlass- und Auslassseiten entlang der Länge des Arbeitsteils.	Vertikales Fräsen FK-300
	Horizontales Fräsen. Das Fräsen der Kehle auf der Gaseintrittsseite ist sauber.	Horizontales Fräsen 6M83G
	Horizontales Fräsen. Die Kehle auf der Gasaustrittsseite sauber fräsen.	Horizontales Fräsen 6M83G
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Verrundung des Innen- und Außenprofils in einem Winkel von 1050’ in 11 Reihen (außer dem 11. Schritt) bündig mit dem Hauptprofil.	Vertikales Fräsen 4FSL-4A
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Verrundung des Innen- und Außenprofils in einer geraden Linie für 11 Linien bündig mit dem Hauptprofil.	Vertikales Fräsen 4FSL-4A
	Mahlen. Schleifen Sie Innen- und Außenprofile gleichzeitig in den Zentren für 400 Linien	Mahlen LSh-1A
	Kontrolle. Betriebskontrolle 16.
	Schlosser. Die Radien an den Schultern von der Seite des Innen- und Außenprofils des Ein- und Ausgangs gemäß den Schablonen absägen; Fase 1x450
	Mahlen. Die Kehle des Innen- und Außenprofils bündig mit dem Hauptprofil schleifen; Schleifen Sie die Vorderkante.	Polieren
	Schlosser. Feilen Sie die Austrittskante.
	Ultimative Kontrolle.
	Abgeschnitten. Schneiden Sie die Basis vom Ende des Arbeitsteils ab.	Abrasives Schneiden
	Mahlen. Polieren Sie das Außen- und Innenprofil, die Vorderkante und die Filets.	Polieren DSh-96
	Schlosser. Polieren Sie die Hinterkante von Hand.
	Schlosser. Markieren Sie die Bezeichnung der Klinge.
	Kontrolle. Auf Risse prüfen.
	Spülung
	Ultimative Kontrolle	Kontrollplatte
	vibrations Test

10. Vorschläge zur Verbesserung des technologischen Prozesses

Der Ausbau der Serienfertigung von Dampf und Dampfmaschinen, bedingt durch die Aufgaben der Entwicklung der Energie- und Gaswirtschaft des Landes, trug zu einem beschleunigten technischen Fortschritt im Turbinenbau bei.
Besonders große Fortschritte in dieser Richtung wurden bei der Herstellung von Turbinenschaufeln erzielt. In allen Phasen des technologischen Prozesses, beginnend mit der Vorbereitung der Hauptgrundflächen, werden Spezialmaschinen und CNC-Maschinen eingesetzt. Die Einführung von Mehrspindelmaschinen zum Zirkularfräsen der Innen- und Außenprofile der Arbeitsteile langer Klingen mit Querlinien wurde zur wichtigsten Maßnahme zur Steigerung der Arbeitsproduktivität und Verbesserung der Qualität.
Die Übertragung der Bearbeitung eines bestimmten Klingensortiments auf Werkzeugmaschinen mit Programmsteuerung ermöglichte es, mehrere Arbeitsgänge zu einem zusammenzufassen und dadurch den Klingenvorbereitungszyklus zu verkürzen, den Arbeiter von schwerer manueller Arbeit zu befreien und die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen von Größe und Rauheit durch Eliminieren von Resets und Arbeiten im Designmodus Schneiden.
Unter den vielversprechenden Arbeiten, die einer wissenschaftlichen Untermauerung und Umsetzung bedürfen, sind zu nennen:
- Verbesserung der Produktion von gestanzten Rohlingen im Hinblick auf die Reduzierung von Bearbeitungszugaben;
- Mechanisierung von Schleifarbeiten zur Feinabstimmung der Profile der Arbeitsteile langer Klingen;
- Durchführung von Forschungsarbeiten zur Ermittlung wissenschaftlich fundierter Parameter zulässiger Abweichungen von den Konstruktionsmaßen der Profilteile bzw. der Länge und Breite der Arbeits- und Leitschaufeln.
Bedeutender technischer Fortschritt im Turbinenbau wird durch die Organisation der zentralisierten Konstruktion und Herstellung von Schaufeln in einem spezialisierten Werk mit einer breiten Typisierung von Schaufeln und damit der Übertragung ihrer Bearbeitung in fließende und automatisch arbeitende Linien erreicht, für die eine praktische Vorbereitung möglich ist derzeit bereits im Turbinenwerk Blades (LZTD) durchgeführt.
Ein wichtiger Faktor technischer Fortschritt Diese Veranstaltung bringt den Prozess der Entwicklung von Klingen näher an ihre Produktion heran. GTU-UPI 2002

Bitte lesen Sie, bevor Sie eine Frage stellen: