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Der Artikel diskutiert Methoden zur Herstellung von Hochdruckverdichterschaufeln für Gasturbinentriebwerke. Die erste Methode besteht darin, das Profil des Schaufelblatts durch Fräsen auf Koordinatenmaschinen mit numerischer Steuerung und anschließender manueller Endbearbeitung zu bearbeiten. Die zweite Methode ist die elektrochemische Bearbeitung, die eine mechanische und manuelle Bearbeitung der Blattfedern überflüssig macht. Die Probleme bei der Herstellung von Kompressorschaufeln im Fräsverfahren wurden untersucht. Es werden aktuelle Probleme vorgestellt, deren Lösung die Genauigkeit und Qualität verbessert und manuelle Schleif- und Polierarbeiten überflüssig macht. Die Vorteile der elektrochemischen Verarbeitung sind gegeben. Dargestellt und analysiert werden die Kosten und der Arbeitsaufwand für die Produktionsvorbereitung, die Kosten und der Arbeitsaufwand für die Herstellung von Schaufeln. Die Arbeit präsentiert auch die Ergebnisse von Messungen an Kompressorschaufeln. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Genauigkeit und Stabilität der Federprofilgeometrie wurden durch die elektrochemische Bearbeitung erzielt.

elektrochemische Verarbeitung

Mahlen

vergleichende Analyse

Gasturbinentriebwerk

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Verdichterschaufeln sind kritische und massive Teile eines Gasturbinentriebwerks. Die Lebensdauer und die Endkosten des Motors hängen von der richtig gewählten Technologie zur Herstellung der Schaufeln ab.

Die Sicherstellung einer bestimmten Schaufellebensdauer hängt maßgeblich von einer Reihe technologischer Faktoren ab. Der Zustand der Oberflächenschicht der Schaufeln und das Vorhandensein von Spuren früherer Bearbeitung (Oberflächenrauheit), die Spannungskonzentrationen darstellen, haben einen erheblichen Einfluss auf die Langzeit- und Ermüdungsfestigkeit der Schaufeln im Betrieb.

Daher erfordert die Herstellung von Rotorblättern, auch in kleinen Mengen, den Einsatz moderner technologischer Verfahren, leistungsstarker Geräte und die Automatisierung des Herstellungs- und Steuerungsprozesses.

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

Geringe Genauigkeit und Leistung;

Die Notwendigkeit, manuelle Vorgänge zu verwenden;

Hochqualifizierter Arbeiter in den letzten manuellen Arbeiten zur Endbearbeitung des Profils der Schaufeln;

Schädliche Bedingungen für Arbeitnehmer bei manuellen Schleif- und Polierarbeiten;

Hohe Kosten und schneller Verschleiß der Schneidwerkzeuge;

100 % Kontrolle erforderlich.

Aktuelle Aufgaben bei der Herstellung von Verdichterschaufeln für Gasturbinentriebwerke sind:

Automatisierung von Endbearbeitungsvorgängen zur Bearbeitung des Stiftprofils. Durch den Wegfall manueller Vorgänge werden Qualität und Stabilität verbessert technologischer Prozess Herstellung von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke;

Der Einsatz physikalischer und chemischer Bearbeitungsmethoden macht den Einsatz teurer Schneidwerkzeuge überflüssig und erhöht die Bearbeitungsproduktivität;

Automatisierung der Inspektion von Gasturbinentriebwerksschaufeln.

Einer der effektivsten und vielversprechendsten Bereiche für die Klingenherstellung ist die elektrochemische Bearbeitung. Die Vorteile der elektrochemischen Verarbeitung sind:

Verkürzung der Produktionszeit von Klingen und der Fähigkeit, schwer zu verarbeitende Materialien effektiv zu verarbeiten;

Die Oberflächenqualität nach der elektrochemischen Behandlung erfordert nur eine minimale Nachbearbeitung;

Hohe Standzeit;

Darüber hinaus wird festgestellt, dass Schaufeln nach 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 General Electric Company, MTU Aero Engines GmbH, Volvo Aero Corporation usw.) ECM erfolgreich sowohl als Verfahren zur Vorformung des Zwischenschaufelkanals von Monorädern unter Verwendung von nicht- profilierte Elektroden und zur maßlichen Bearbeitung des Schaufelblatts mit profilierten Elektroden und Instrumenten.

Die Arbeiten in diesem Bereich haben begonnen und an den Schulen für elektrochemische Verarbeitung usw. des NIID (Moskau), Kasan (KAI, KSTU), Samara (SAI) und Ufa (Forschungsinstitut für Petrologie und Technologie ECHO an der UGATU) usw. wurden erhebliche Fortschritte erzielt.

Für die Analyse wurden zwei Methoden zur Herstellung von Hochdruckverdichterschaufeln eines Gasturbinentriebwerks ausgewählt.

Erster Weg. Herstellung von Schaufeln auf Koordinatenfräsmaschinen, Abb. 1. Als Ausgangswerkstück dient ein gefräster Quader, gefertigt mit einer Genauigkeit von 0,1 mm. Die Schwalbenschwanzverriegelung wird auf einer horizontalen Räummaschine geformt. Anschließend wird das komplexe Fräsen aller Elemente des Strömungsteils der Schaufel auf numerisch gesteuerten Koordinatenmaschinen unter Berücksichtigung der Endbearbeitung durchgeführt. Bei dem aufwendigen Fräsvorgang wird das Werkstück durch einen Schwalbenschwanzschaft unterstützt. Der letzte Schritt der Klingenherstellung ist die manuelle Bearbeitung oder Endlosbandbearbeitung.

Zweiter Weg. Herstellung von Klingen auf elektrochemischen Maschinen, Abb. 2. Als Ausgangswerkstück dient ein polierter Parallelepiped, gefertigt mit einer Genauigkeit von 0,02 mm. Bei der elektrochemischen Bearbeitung werden Traktoberflächen mit Aufmaß für die Endbearbeitung geformt. Anschließend wird der Schwalbenschwanzschaft auf einer horizontalen Räummaschine geformt. Der letzte Arbeitsgang erfolgt auf einer Vibrationsschleifmaschine.

Lassen Sie uns beide Methoden zur Herstellung von Kompressorschaufeln analysieren. Das umfassendste Bild erhält man, wenn man die Kosten und Arbeitsintensität für die Produktionsvorbereitung, die Kosten und Arbeitsintensität für die Herstellung des Teils sowie die Genauigkeit und Stabilität der Klingenherstellung vergleicht. Zur Analyse wurden zwei Chargen Klingen mit den oben genannten Methoden hergestellt.

Reis. 1. Hauptschritte bei der Herstellung von Kompressorschaufeln

Reis. 2. Hauptschritte bei der Herstellung von Kompressorschaufeln

Tabelle 1

Grundkosten für die Produktionsvorbereitung

	Geplante Arbeitsintensität n.h.		Kosten 1 Stück. reiben.		inkl. Materialkosten
	Herstellung	Nachschleifen	Herstellung	Nachschleifen
Mahlen
Fräser Nr. 1
Fräser Nr. 2
Fräser Nr. 3
Fräser Nr. 4
Fräser Nr. 5
Fräser Nr. 6
Fräser Nr. 7
Gerät
Elektrochemische Verarbeitung
Elektrode Nr. 1
Elektrode Nr. 2
Gerät

Reis. 3. Kosten für die Herstellung technologischer Ausrüstung

Reis. 4. Arbeitsintensität der Herstellung technologischer Geräte

Bei der Gestaltung eines technologischen Prozesses sind Zeit und Kosten für die Produktionsvorbereitung wesentliche Faktoren (Tabelle 1). In der Tabelle 1 umfasste die Hauptkosten für die Herstellung von Geräten zum Fräsen (erste Methode) und elektrochemischen Bearbeitung (zweite Methode) von Schneidwerkzeugen und Werkzeugelektroden. Bei der Betrachtung der Tabelle. 1 wird deutlich, dass die Materialkosten und der Arbeitsaufwand für die Produktionsvorbereitung für die elektrochemische Bearbeitung höher sind als für das Mahlen.

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

Die Komplexität und Kosten der Hauptvorgänge zur Herstellung von Rotorblättern sind in der Tabelle dargestellt. 2. Hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Herstellung eines Werkstücks für die elektrochemische Bearbeitung führen zum Einsatz eines zusätzlichen Arbeitsgangs „Flachschleifen“. Der Zeitaufwand für die Bearbeitung eines Komplexes von Verdichterschaufeloberflächen mit dem elektrochemischen Verfahren ist geringer als beim Fräsen. Auch vom Tisch. 2 zeigt, dass die „Fräs“-Technologie den Einsatz manueller Nacharbeiten erfordert, was die Kosten des Endprodukts erhöht.

Der Gesamtarbeitsaufwand und die Kosten für die Herstellung einer Klinge sind in Abb. dargestellt. 4 und 5.

Tabelle 2

Arbeitsintensität und Kosten der Hauptvorgänge der Klingenherstellung

		Arbeitsintensität, n.h.		Kosten, reiben.
		Mahlen		Mahlen
	Mahlen			93 Rubel. 90,3 Kopeken.	93 Rubel. 90,30 Kopeken
	Schleifen				26 Rubel. 27,50 Kopeken
	Das Schloss ziehen			7 reiben. 43,10 Kopeken.	7 reiben. 43,10 Kopeken.
	Behandlung von Traktoberflächen			100 Rubel. 00 Kop.	70 Rubel. 00 Kop.
	Manueller Betrieb			40 Rubel. 30,20 Kopeken
	Vibrationsschleifen				5 reiben. 40 Kopeken

Reis. 5. Gesamtkomplexität der Herstellung eines Teils

Reis. 6. Gesamtkosten für die Herstellung eines Teils

In Abb. Abbildung 7 zeigt eine vergleichende Analyse der Herstellungskosten eines Teils. Bei der Kostenberechnung haben wir die Kosten für die Herstellung technologischer Geräte mit anschließendem Nachschleifen und Reparieren berücksichtigt. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, werden durch die Erweiterung des Teileproduktionsprogramms die Kosten für ein Teil gesenkt. Allerdings fallen bei der Herstellung von Schaufeln im Fräsverfahren erhebliche Kosten an. Dieses Phänomen wird durch den schnellen Verschleiß des Schneidwerkzeugs erklärt.

Da bei der elektrochemischen Bearbeitung praktisch kein Verschleiß der Elektroden auftritt, sinken die Kosten für die Herstellung der Klingen.

Genauigkeit der Klingenherstellung und Stabilität technologischer Prozesse Abb. 1 und 2 sind in Abb. zusammengefasst. 8.

Messungen an fertigen Schaufeln wurden auf einer Kontrollmessmaschine durchgeführt. Die Messungen wurden entlang der Ein- und Austrittskanten in vier Abschnitten durchgeführt. Aus der Abbildung geht hervor, dass die größte Genauigkeit und Wiederholbarkeit bei der Erlangung der geometrischen Abmessungen der Schaufelkanten durch die Methode der elektrochemischen Bearbeitung erreicht wird. Eine deutliche Steigerung der Stabilität und Genauigkeit der Klingenherstellung mittels elektrochemischer Bearbeitung ist auf den Wegfall manueller Vorgänge zurückzuführen.

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

Der Einsatz komplexerer Geräte im Prozess der elektrochemischen Verarbeitung erhöht die Kosten und den Zeitaufwand für die Produktionsvorbereitung erheblich. Somit ist das Fräsen eine flexiblere und schneller anpassbare Bearbeitungsmethode. Die Kosten und der Arbeitsaufwand für die Produktionsvorbereitung der Fräsbearbeitung sind geringer als bei der elektrochemischen Bearbeitung (Abb. 1 und 2).

Die Kosten für die Herstellung von Klingen mithilfe der Frästechnologie sind höher als bei der elektrochemischen Bearbeitung. Der Kostenanstieg ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass nach dem Fräsvorgang manuelle Vorgänge erforderlich sind.

Reis. 7. Vergleichsdiagramm der Kosten für die Herstellung eines Teils in Abhängigkeit von der Anzahl der produzierten Schaufeln

Reis. 8. Präzisionskantenfertigung

Die Kosten für die Herstellung von Schaufeln mit der Frästechnologie sind höher als bei der elektrochemischen Bearbeitung (Abb. 7). Ein erheblicher Kostenfaktor ist die Anschaffung teurer Schneidwerkzeuge.

Die Genauigkeit und Stabilität der elektrochemischen Verarbeitung ist viel höher.

Bibliografischer Link

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URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41503 (Zugriffsdatum: 28.03.2019). Wir machen Sie auf Zeitschriften des Verlags „Academy of Natural Sciences“ aufmerksam.

Wahrscheinlich weiß jeder, dass die Chinesen, egal wie sehr sie sich bemühen, moderne Düsentriebwerke nicht kopieren können. Alle. Sie kopierten, was sie konnten, und bekamen ihren eigenen SUSHKA, aber der Motor muss noch in der Russischen Föderation gekauft werden. Ich habe gerade einen Artikel auf ViMe gelesen: http://www.warandpeace.ru/ru/news/view/74298/ „China kann ein modernes Düsentriebwerk immer noch nicht kopieren.“ Darüber hinaus verstehe ich, dass es hochmoderne Technologien, Entwicklungen, Mathematik usw. usw. usw. gibt. Um jedoch genauer zu verstehen, was hier tatsächlich vor sich geht, empfehle ich die Lektüre des folgenden Artikels.

Motoren und Materialien

Die Leistung jeder Wärmekraftmaschine wird durch die Temperatur des Arbeitsmediums bestimmt – im Fall eines Strahltriebwerks ist dies die Temperatur des aus den Brennkammern strömenden Gases. Je höher die Gastemperatur, desto leistungsstärker der Motor, desto größer sein Schub, desto höher der Wirkungsgrad und desto besser die Gewichtseigenschaften. Ein Gasturbinentriebwerk enthält einen Luftkompressor. Der Antrieb erfolgt durch eine auf derselben Welle sitzende Gasturbine. Der Kompressor komprimiert atmosphärische Luft auf 6-7 Atmosphären und leitet sie in Brennkammern, wo Kraftstoff – Kerosin – eingespritzt wird. Der aus den Kammern strömende heiße Gasstrom – Produkte der Kerosinverbrennung – dreht die Turbine und erzeugt beim Ausströmen durch die Düse einen Strahlschub und treibt das Flugzeug an. Die in den Brennkammern auftretenden hohen Temperaturen erforderten die Entwicklung neuer Technologien und den Einsatz neuer Materialien für den Bau eines der kritischsten Triebwerkselemente – der Stator- und Rotorschaufeln der Gasturbine. Sie müssen über viele Stunden hinweg enormen Temperaturen standhalten, ohne an mechanischer Festigkeit zu verlieren, bei der viele Stähle und Legierungen bereits schmelzen. Dies gilt zunächst für Turbinenschaufeln – sie nehmen einen Strom heißer Gase wahr, die auf Temperaturen über 1600 K erhitzt werden. Theoretisch kann die Gastemperatur vor der Turbine 2200 K (1927 °C) erreichen. Zum Zeitpunkt der Geburt der Düsenflugzeugfliegerei – unmittelbar nach dem Krieg – gab es in unserem Land lange Zeit keine Materialien, aus denen Rotorblätter hergestellt werden konnten, die hohen mechanischen Belastungen standhalten.
Kurz nach dem Ende des Großen Vaterländischen Krieges begann ein Speziallabor bei VIAM mit der Herstellung von Legierungen für die Herstellung von Turbinenschaufeln. An der Spitze stand Sergej Timofejewitsch Kischkin.

NACH ENGLAND FÜR METALL

Der erste inländische Entwurf eines Turbostrahltriebwerks wurde bereits vor dem Krieg vom Flugzeugtriebwerkskonstrukteur Arkhip Mikhailovich Lyulka in Leningrad entworfen. Ende der 1930er-Jahre wurde er unterdrückt, doch wahrscheinlich im Vorgriff auf seine Verhaftung gelang es ihm, die Motorenzeichnungen im Innenhof 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 Fluglabor konzipiert wurde; das erste serienmäßige Kampfflugzeug war ein zweimotoriges Flugzeug). Messerschmitt Me-262 Dann rief Stalin L.P. Beria an, der neue militärische Entwicklungen beaufsichtigte, und verlangte, diejenigen zu finden, die in unserem Land an Düsentriebwerken arbeiteten, und gab ihm Räumlichkeiten für das erste Konstruktionsbüro in Moskau in der Galushkina-Straße . Arkhip Mikhailovich hat seine Zeichnungen gefunden und ausgegraben, aber das Triebwerk nach seinem Entwurf hat nicht sofort funktioniert. Dann haben sie einfach das von den Briten gekaufte Turbostrahltriebwerk genommen, aber es kam auf die Materialien an, die es waren in der Sowjetunion nicht verfügbar, und ihre Zusammensetzung wurde natürlich geheim gehalten. Und doch gelang es ihnen, sie zu entschlüsseln.
Nachdem S. T. Kishkin nach England gekommen war, um sich mit der Motorenproduktion vertraut zu machen, erschien er überall in Stiefeln mit dicken mikroporösen Sohlen. Und nachdem er auf einem Rundgang ein Werk besucht hatte, in dem Turbinenschaufeln bearbeitet wurden, trat er in der Nähe der Maschine wie zufällig auf Späne, die von einem Teil gefallen waren. Ein Stück Metall prallte gegen weiches Gummi, blieb darin stecken und wurde dann herausgenommen und in Moskau einer gründlichen Analyse unterzogen. Die Ergebnisse der Analyse englischer Metalle und umfangreiche interne Forschungen bei VIAM ermöglichten die Herstellung der ersten hitzebeständigen Nickellegierungen für Turbinenschaufeln und vor allem die Entwicklung der Grundlagen der Theorie ihrer Struktur und Herstellung .

Es wurde festgestellt, dass der Hauptträger der Hitzebeständigkeit solcher Legierungen submikroskopische Partikel der intermetallischen Phase auf Basis der Ni3Al-Verbindung sind. Schaufeln aus den ersten hitzebeständigen Nickellegierungen könnten lange betrieben werden, wenn die Gastemperatur vor der Turbine 900–1000 K nicht übersteige.

Gießen statt stanzen

Die Schaufeln der ersten Motoren wurden aus einer zu einem Stab gegossenen Legierung in einer Form gestanzt, die vage an das fertige Produkt erinnerte, und anschließend lange und sorgfältig auf Maschinen bearbeitet. Doch hier trat eine unerwartete Schwierigkeit auf: Um die Betriebstemperatur des Materials zu erhöhen, wurden ihm Legierungselemente zugesetzt – Wolfram, Molybdän, Niob. Aber sie machten die Legierung so hart, dass es unmöglich wurde, sie zu stanzen – sie konnte nicht mit Heißverformungsmethoden geformt werden.
Dann schlug Kishkin vor, die Klingen zu gießen. Die Motorenkonstrukteure waren empört: Erstens müsste die Schaufel nach dem Guss noch maschinell bearbeitet werden, und vor allem: Wie lässt sich eine gegossene Schaufel in den Motor einbauen? Das Metall gestanzter Klingen ist sehr dicht und hat eine hohe Festigkeit, Gussmetall bleibt jedoch lockerer und offensichtlich weniger haltbar als gestanztes Metall. Aber Kishkin konnte die Skeptiker überzeugen und VIAM entwickelte spezielle hitzebeständige Gusslegierungen und eine Klingengusstechnologie. Es wurden Tests durchgeführt, wonach fast alle Turbostrahltriebwerke für die Luftfahrt mit gegossenen Turbinenschaufeln hergestellt wurden.
Die ersten Rotorblätter waren massiv und konnten den hohen Temperaturen nicht lange standhalten. Für sie musste ein Kühlsystem geschaffen werden. Zu diesem Zweck beschlossen sie, Längskanäle in die Schaufeln einzubauen, um Kühlluft vom Kompressor zuzuführen. Diese Idee war nicht so heiß: Je mehr Luft aus dem Kompressor zur Kühlung genutzt wird, desto weniger davon gelangt in die Brennkammern. Aber es gab keinen Ausweg – die Turbinenressource muss um jeden Preis erhöht werden.

Sie begannen, Schaufeln mit mehreren durchgehenden Kühlkanälen zu konstruieren, die entlang der Schaufelachse angeordnet waren. Es stellte sich jedoch schnell heraus, dass diese Konstruktion wirkungslos war: Die Luft strömt zu schnell durch den Kanal, die Fläche der gekühlten Oberfläche ist klein und die Wärme wird nicht ausreichend abgeführt. Sie versuchten, die Konfiguration des inneren Hohlraums des Rotorblatts zu ändern, indem sie dort einen Deflektor einfügten, der den Luftstrom ablenkt und verzögert, oder die Kanäle komplexer zu gestalten. Irgendwann kamen Flugzeugtriebwerksspezialisten auf die verlockende Idee, eine vollständig aus Keramik gefertigte Klinge zu entwickeln: Keramik hält sehr hohen Temperaturen stand und muss nicht gekühlt werden. Seitdem sind fast fünfzig Jahre vergangen, aber bisher hat niemand auf der Welt einen Motor mit Keramikschaufeln hergestellt, obwohl die Versuche fortgesetzt werden.

WIE MAN EINE GUSSKLINGE HERSTELLT

Die Technologie zur Herstellung von Turbinenschaufeln wird Wachsausschmelzguss genannt. Zunächst wird ein Wachsmodell der zukünftigen Klinge hergestellt und in eine Form gegossen, in die zunächst Quarzzylinder anstelle zukünftiger Kühlkanäle eingesetzt werden (später begann man, andere Materialien zu verwenden). Das Modell wird mit flüssiger Keramikmasse bedeckt. Nach dem Trocknen wird das Wachs geschmolzen heißes Wasser, und die Keramikmasse wird gebrannt. Das Ergebnis ist eine Form, die je nach Legierungssorte der Temperatur des geschmolzenen Metalls von 1450 bis 1500 °C standhält. In die Form wird Metall gegossen, das in Form einer fertigen Klinge aushärtet, 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 im Raumanzug mit Luftzufuhrschlauch durchgeführt. Die Technologie ist unbequem, gefährlich und schädlich.
Um diesen Vorgang zu vermeiden, begann VIAM mit der Herstellung von Stäben aus Aluminiumoxid unter Zusatz von 10–15 % Siliziumoxid, das sich in Alkali löst. Das Material der Klingen reagiert nicht mit Alkali und das verbleibende Aluminiumoxid wird mit einem starken Wasserstrahl entfernt.
Im Alltag sind wir es gewohnt, Gussprodukte als sehr rau und rau zu betrachten. Es ist uns jedoch gelungen, solche Keramikzusammensetzungen auszuwählen, deren Form völlig glatt ist und für den Guss nahezu keine mechanische 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. So praktisch die Zugabe von Siliziumoxid zum Stabmaterial auch war, darauf musste verzichtet werden. Der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid Al 2 O 3 liegt bei 2050 °C, der von Siliziumoxid SiO 2 bei nur etwa 1700 °C, und neue hitzebeständige Legierungen zerstörten die Stäbe bereits beim Gießvorgang.
Um sicherzustellen, dass 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. Darüber hinaus 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 WIR GEPRÄGTE KLINGEN ABGELEHNT HABEN

Wie bereits erwähnt, musste die Klinge nach dem Prägen bearbeitet werden. In diesem Fall gingen 90 % des Metalls in Späne über. Die Aufgabe bestand darin, eine solche Präzisionsgusstechnologie zu entwickeln, die sofort ein bestimmtes Schaufelprofil erzeugt und das fertige Produkt nur noch poliert und mit einer Hitzeschutzbeschichtung versehen werden muss. Nicht weniger wichtig ist die Struktur, die sich im Körper der Klinge bildet und die Aufgabe übernimmt, diese zu kühlen.
Daher ist es sehr wichtig, eine Schaufel herzustellen, die effizient kühlt, ohne die Temperatur des Arbeitsgases zu senken, und eine hohe Langzeitfestigkeit aufweist. Dieses Problem wurde gelöst, indem die Kanäle im Körper der Klinge und die Austrittslöcher so angeordnet wurden, dass ein dünner Luftfilm um die Klinge entstand. In diesem Fall schlagen sie zwei Fliegen mit einer Klappe: Die heißen Gase kommen nicht mit dem Material der Klinge in Kontakt, erhitzen diese also nicht und kühlen sich nicht ab.
Hier besteht 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 Gefechtskopf bedeckt, zu verdampfen und zu brennen. Es übernimmt den Hauptwärmestrom und die Verbrennungsprodukte bilden eine Art Schutzpolster. Das Design einer Turbinenschaufel basiert auf dem gleichen Prinzip, es wird nur Luft anstelle einer Opferbeschichtung verwendet. Allerdings müssen die Rotorblätter auch vor Erosion und Korrosion geschützt werden.

Das Verfahren zur Herstellung einer Klinge ist wie folgt. Zunächst entsteht eine Nickellegierung mit vorgegebenen Parametern für mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit, für die Legierungszusätze in das Nickel eingebracht werden: 6 % Aluminium, 6–10 % Wolfram, Tantal, Rhenium und etwas Ruthenium. Sie ermöglichen es Ihnen, die maximale Hochtemperaturleistung von Gusslegierungen auf Nickelbasis zu erreichen (es ist verlockend, diese durch die Verwendung von mehr Rhenium noch weiter zu steigern, aber das ist wahnsinnig teuer). Der Einsatz von Niobsilizid gilt als vielversprechende Richtung, liegt aber noch in ferner Zukunft.
Die Legierung wird jedoch bei einer Temperatur von 1450 °C in die Form gegossen und kühlt dabei ab. Das abkühlende Metall kristallisiert und bildet einzelne gleichachsige, also in alle Richtungen etwa gleich große Körner. Die Körner selbst können groß oder klein sein. Sie haften nicht zuverlässig und die Arbeitsmesser wurden entlang der Korngrenzen zerstört und zersprangen. Keine einzige Klinge konnte länger als 50 Stunden halten. Dann schlugen wir vor, einen Modifikator in das Material der Gussform einzubringen – Kristalle aus Kobaltaluminat. Sie dienen als Zentren, Kristallisationskeime und beschleunigen den Prozess der Kornbildung. Die Körner sind gleichmäßig und klein. Neue Klingen begannen 500 Stunden lang zu arbeiten. Diese von E. N. Kablov entwickelte Technologie funktioniert immer noch, und zwar gut. Und wir bei VIAM produzieren tonnenweise Kobaltaluminat und liefern es an Fabriken.
Die Leistung der Strahltriebwerke wuchs, Temperatur und Druck des Gasstrahls stiegen. Und es wurde klar, dass die mehrkörnige Struktur des Metalls der Klinge unter den neuen Bedingungen nicht funktionieren würde. Andere Ideen waren nötig. Sie wurden gefunden, auf die Stufe der technischen Entwicklung gebracht und als gerichtete Kristallisation bekannt. Dies bedeutet, dass das Metall beim Erstarren keine gleichachsigen Körner bildet, sondern lange säulenförmige Kristalle, die sich streng entlang der Klingenachse erstrecken. Eine Klinge mit einer solchen Struktur ist sehr bruchsicher. Ich erinnere mich sofort an das alte Gleichnis vom Besen, der nicht zerbrochen werden kann, obwohl alle seine Zweige einzeln problemlos zerbrechen können.

WIE GERICHTETE KRISTALLISATION HERGESTELLT WIRD

Um sicherzustellen, dass die Kristalle, aus denen das Paddel besteht, richtig wachsen, wird die Form mit der Metallschmelze langsam aus der Heizzone entfernt. Dabei steht die Gussform mit flüssigem Metall auf einer massiven, wassergekühlten Kupferscheibe. Das Kristallwachstum beginnt am Boden und verläuft mit einer Geschwindigkeit, die fast der Geschwindigkeit entspricht, mit der die Form die Heizung verlässt. Bei der Entwicklung der Technologie der gerichteten Kristallisation war es notwendig, viele Parameter zu messen und zu berechnen – die Kristallisationsgeschwindigkeit, die Temperatur des Heizgeräts, den Temperaturgradienten zwischen Heizgerät und Kühlschrank usw. Es war notwendig, eine solche Geschwindigkeit zu wählen Durch die Bewegung der Form würden säulenförmige Kristalle über die gesamte Länge der Klinge wachsen. Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wachsen pro Quadratzentimeter des Klingenquerschnitts 5-7 lange säulenförmige Kristalle. Diese Technologie hat die Entwicklung einer neuen Generation von Flugzeugtriebwerken ermöglicht. Aber wir gingen noch weiter.
Nachdem wir die gewachsenen säulenförmigen Kristalle mit Röntgenmethoden untersucht hatten, stellten wir fest, dass die gesamte Klinge aus einem Kristall hergestellt werden kann, der keine Zwischenkorngrenzen aufweist – die schwächsten Elemente der Struktur, entlang derer die Zerstörung beginnt. Zu diesem Zweck stellten sie einen Keim her, der nur einem Kristall das Wachstum in einer bestimmten Richtung ermöglichte (die kristallographische Formel eines solchen Keims lautet 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 hineingegossen, wobei es von unten intensiv gekühlt wurde. Der wachsende Einkristall nahm die Form einer Klinge an.
Amerikanische Ingenieure verwendeten zur Kühlung einen wassergekühlten Kupferkristallisator. Und nach mehreren Experimenten ersetzten wir es durch ein Bad aus geschmolzenem Zinn mit einer Temperatur von 600–700 K. Dadurch war es möglich, den erforderlichen Temperaturgradienten genauer auszuwählen und Produkte zu erhalten hohe Qualität. VIAM baute Anlagen mit Bädern für die Züchtung einkristalliner Schaufeln – sehr fortschrittliche Maschinen mit Computersteuerung.
In den 1990er Jahren, als die UdSSR zusammenbrach, verblieben sowjetische Flugzeuge, hauptsächlich MiG-Jäger, in Ostdeutschland. Ihre Motoren hatten Rotorblätter aus unserer Produktion. Das Metall der Klingen wurde von den Amerikanern untersucht, woraufhin ihre Spezialisten bald zu VIAM kamen und darum baten, zu zeigen, wer es wie hergestellt hat. Es stellte sich heraus, dass ihnen die Aufgabe übertragen wurde, meterlange monokristalline Rotorblätter herzustellen, die sie jedoch nicht lösen konnten. Wir haben eine Anlage zum Hochgradientengießen großer Turbinenschaufeln entworfen und versucht, unsere Technologie Gazprom und RAO UES aus Russland anzubieten, aber sie zeigten kein Interesse. Dennoch verfügen wir bereits über eine fast fertige Industrieanlage zum Gießen meterlanger Rotorblätter und werden versuchen, die Geschäftsführung dieser Unternehmen von der Notwendigkeit der Umsetzung zu überzeugen.

Eine andere Sache sind übrigens Turbinen zur Energiegewinnung interessante Aufgabe, was von VIAM beschlossen wurde. Flugzeugtriebwerke, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, wurden in Kompressorstationen für Gaspipelines und in Kraftwerken eingesetzt, die Pumpen für Ölpipelines antreiben. Jetzt ist es dringend erforderlich, spezielle Motoren für diese Anforderungen zu entwickeln, die bei viel niedrigeren Temperaturen und Arbeitsgasdrücken, aber viel länger arbeiten. Wenn die Lebensdauer eines Flugzeugtriebwerks etwa 500 Stunden beträgt, sollten die Turbinen der Öl- und Gaspipeline 20.000 bis 50.000 Stunden in Betrieb sein. Einer der ersten, der mit der Arbeit daran begann, war das Samara-Designbüro unter der Leitung von Nikolai Dmitrievich Kuznetsov.

HITZEBESTÄNDIGE LEGIERUNGEN

Die monokristalline Klinge verfestigt sich nicht – im Inneren befindet sich ein komplex geformter Hohlraum zur Kühlung. Gemeinsam mit CIAM haben wir eine Hohlraumkonfiguration entwickelt, die einen Kühleffizienzkoeffizienten (das Verhältnis der Temperaturen des Schaufelmetalls und des Arbeitsgases) von 0,8 bietet, was fast eineinhalb Mal höher ist als bei Serienprodukten.

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

Die Legierungen der ersten Generation enthielten geringe Mengen Kohlenstoff in Form von Titan- oder Tantalkarbiden. Karbide befinden sich entlang der Kristallgrenzen und verringern die Festigkeit der Legierung. Wir entfernten Karbid und ersetzten es durch Rhenium, wobei wir dessen Konzentration von 3 % in den ersten Proben auf 12 % in den letzten erhöhten. Wir haben in unserem Land nur wenige Rheniumreserven; Es gibt Vorkommen in Kasachstan, aber nach dem Zusammenbruch die Sowjetunion es wurde vollständig von den Amerikanern aufgekauft; Zurück 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 in der Tatsache, dass wir in der Lage sind, Legierungen, die Technologie zu ihrer Herstellung und die Methode zum Gießen des fertigen Produkts zu entwickeln. In allen Rotorblättern steckt viel Arbeit und Wissen aller VIAM-Mitarbeiter.

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

Die PJSC Ufa Engine Production Association (UMPO) hat am modernen Schaufelgussstandort die größte Schmelz- und Gießanlage für den 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 vielversprechende Zivilflugzeug MS-21 vorgesehen. Neue Anlagen ermöglichen das Schmelzen von 20 bis 150 kg einer Speziallegierung, die das Gießen ermöglicht große Menge Klingen in nur einem Zyklus.

Das neue ROM wird aktiv an der Umsetzung eines gemeinsamen Projekts zwischen UMPO und dem Moskauer Institut für Stahl und Legierungen (NUST MISIS) zur Entwicklung und Umsetzung ressourceneffizienter Technologien für die Herstellung hohlgegossener Turbinenschaufeln beteiligt sein. Es wird nicht nur bei der Produktion von Flugzeuggasturbinentriebwerken, sondern auch bei Öl- und Gaspumpstationen zum Einsatz kommen“, sagte Pavel Alinkin, Kurator des vielversprechenden Programms und stellvertretender Leiter der Abteilung für technische Entwicklung und Umrüstung.

Anfang November 2015 dieses Projekt gewann einen Zuschuss in einem Wettbewerb des Bildungsministeriums der Russischen Föderation gemäß Beschluss Nr. 218 der Regierung der Russischen Föderation. Der Zuschuss wird UMPO dabei helfen, die Zeit zu verkürzen, die für die Einführung von Innovationen in die Pilot- und Massenproduktion benötigt wird.

Der Verein verfügt über umfangreiche Erfahrungen in der Zusammenarbeit mit russischen Universitäten gemäß Resolution 218. Derzeit arbeitet das Unternehmen an zwei weiteren Technologien: zur Herstellung dünnwandiger großformatiger Titangussteile (mit MISiS und USATU) und Teilen aus hitzebeständigem Aluminium (mit USATU und anderen Universitäten). Zwei Projekte – ebenfalls mit MISiS und USATU – wurden erfolgreich abgeschlossen, ihre Ergebnisse werden derzeit in Produktion gebracht. Hierbei handelt es sich um die Technologie zur Herstellung der Turbinenhalterung des Hubschraubertriebwerks VK-2500 und zur Herstellung von Einrädern und Blisks mittels linearem Reibschweißen.

Zum ersten Mal war es in Russland möglich, innovative Klingen aus einer Titan-Aluminid-Legierung zu gießen (das Verfahren nennt sich Feinguss), die doppelt so leicht sind wie ihre Pendants auf Nickelbasis. Die Technologie zur Herstellung neuer Rotorblätter wurde bei der Ufa Engine Production Association (UMPO PJSC) bereits in Produktion genommen. Es wird erwartet, dass intermetallische Titanblätter im neuen russischen PD-14-Triebwerk für das russische Kurz- und Mittelstrecken-Passagierflugzeug MS-21 zum Einsatz kommen. Durch die Gewichtsreduzierung des Flugzeugs ermöglicht die Neuentwicklung die Beförderung von mehr Passagieren bei geringerem Treibstoffverbrauch.

„Heute ist die Herstellung von Produkten aus Titanaluminid in der zivilen Luftfahrt sehr gefragt. Unsere Entwicklung steht den weltweiten Pendants aus Europa und den USA in nichts nach. „Es ist sehr wichtig, dass es sich um eine vollständig heimische Entwicklung handelt: Die Klingen können mit heimischen Geräten und aus heimischen Materialien hergestellt werden“, sagte der Leiter der Forschungsgruppe, Leiter der Abteilung „Technologie der Gießereiprozesse und künstlerische Materialbearbeitung“. bei NUST MISIS, Professor Vladimir Belov im Interview. Durch den Übergang zu neuer Technologie wird das Gewicht des Motors deutlich reduziert, wodurch mehr Passagiere oder Fracht über weite Strecken transportiert werden können. Außerdem, neue Technologie Die Herstellung von Schaufeln wird die effektive Zentrifugalspannung im Kompressor und in den Turbinen von Flugzeugtriebwerken erheblich reduzieren, die Trägheit von Turbinen und Kompressoren verringern und dadurch den Treibstoffverbrauch und die Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre reduzieren.

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus, nämlich auf Verfahren zur Herstellung von Schaufeln für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke (GTE) aus Materialien, die im kalten oder heißen Zustand verformt werden können. Es entsteht ein Klingenrohling. Sie bilden in jedem Abschnitt der Feder ein aerodynamisches Profil. Einen Schaft formen. Es werden Endbearbeitungsarbeiten durchgeführt. Die Bildung des Schaufelblatts und des Schafts erfolgt durch gleichzeitiges Verdrehen der Feder und des Schafts und deren Kalibrierung im Stempel. Ein flaches Werkstück besteht aus Abschnitten, deren Fläche und Länge jeweils der Fläche der entsprechenden Abschnitte der geprägten Klinge und der Länge der Sehnen dieser Abschnitte entsprechen. Das Ergebnis ist eine Steigerung der Metallausnutzungsrate und der Fertigungsgenauigkeit, eine Steigerung der Qualität von Gasturbinentriebwerksschaufeln mit breiter Flügelsehne und eine Reduzierung der Zeitkosten. 2 Abb.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus, nämlich auf Verfahren zur Herstellung von Schaufeln für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke (GTE) aus Materialien, die im kalten oder heißen Zustand verformt werden können.

In modernen Konstruktionen von Flugzeugtriebwerksventilatoren werden häufig große Schaufeln mit breiter Flügelsehne verwendet, die den Ventilatorlärm deutlich reduzieren, den Schub erhöhen und allgemein den Wirkungsgrad eines Gasturbinentriebwerks steigern können.

Es sind traditionelle Technologien zur Herstellung von Klingen bekannt, darunter die Herstellung eines Klingenrohlings durch Stanzen mit schrittweisem Verdrehen des Klingenprofils und Aufmaßen für Klinge und Schloss, gefolgt von der Entfernung von Aufmaßen durch Schneiden, elektrophysikalische und andere Methoden (Krymov V.V., Eliseev Yu.S., Zudin K.I. Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln. M., „Maschinenbau / Maschinenbau – Flug“, 2002, S. 66-100, 101-197).

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

Die komplexe Konfiguration der vorläufigen Übergänge verringert die Durchführbarkeit der damit verbundenen Vorgänge, angefangen von der Bereinigung von Stanzfehlern bis hin zur Verwendung spezieller Träger zum Erhitzen vor dem nächsten Stanzübergang.

Die Verringerung des Spielraums für die Bearbeitung des Schaufelblattprofils führt zu einer Erhöhung der spezifischen Prägekräfte, und um gleichzeitig seine endgültige Konfiguration zu erhalten, ist eine Erhöhung der Steifigkeit der Prägesatzbaugruppe erforderlich, um hohe Scherkräfte während des Prägens zu dämpfen.

Die gleichzeitige Endbearbeitung des Federprofils hinsichtlich Dicke und Konfiguration ist trotz der bekannten Methoden des mechanischen, chemischen und elektrochemischen Fräsens ein äußerst arbeitsintensiver Vorgang.

Es gibt ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln (RF-Patent Nr. 2257277) – Prototyp. Der Kern der Methode besteht darin, dass in der ersten Phase des Entwurfs des technologischen Prozesses die Entwurfszeichnung des Rotorblatts überarbeitet wird, indem die Entwurfsabschnitte des Schaufelblatts abgewickelt und auseinander bewegt werden, wobei die Sehnen der ungedrehten Abschnitte in einer Ebene „gelegt“ werden. Die resultierende modifizierte Klingenzeichnung ist die Grundlage für die Gestaltung eines Stanzrohlings. Der Stanzrohling, der ein ungedrehtes Profil der Feder aufweist, wird mit den Methoden des volumetrischen Stanzens mit einer Zugabe entlang der Feder und dem Schloss für die weitere Schneidbearbeitung hergestellt. Nach dem Entfernen des Rohaufmaßes, beispielsweise durch Fräsen, wird das Schaufelprofil im heißen Zustand mit speziellen Vorrichtungen verdreht. Anschließend durchläuft das so hergestellte Werkstück alle herkömmlichen Schritte des Klingenherstellungsprozesses.

Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass die Bestimmung der Leistungsparameter durch Berechnung des Prozesses der Heißverwirbelung eines Schaufelblatts mit einem entlang der Länge variablen Schaufelblattquerschnitt problematisch ist, weil Die Analyse vorhandener mathematischer Modelle zur Bestimmung von Kraftparametern bei Torsion beschränkt sich auf die Betrachtung von Stäben mit elementaren geometrischen Querschnitten (Kreis, Ellipse, Quadrat, Rechteck). Daher führen Verformungen beim Verdrehen des Produkts zwangsläufig zu einer Verformung des Schaufelblatts, die den Toleranzbereich überschreiten kann. Die Auswahl der technologischen Modi und geometrischen Parameter des Werkstücks erfordert für jede Art von Breitsehnenblattgröße einen großen arbeitsintensiven und zeitaufwändigen Versuchsaufwand. Der Prozess ist nicht stabil, hängt von vielen Faktoren ab und erfordert spezielle Ausrüstung.

Um die oben genannten negativen Aspekte zu beseitigen, wird vorgeschlagen, die Vorgänge zu trennen: die Bildung der Lieferdicke des Federprofils und die Bildung seiner Kontur. Darüber hinaus können Sie dadurch den Geräteumfang für die Durchführung der ersten Stufe erheblich erweitern und alle begleitenden Einstell- und mechanischen Bearbeitungsvorgänge dieser Stufe werden an einer technologisch fortschrittlicheren begradigten Kontur durchgeführt.

Die vorliegende Erfindung versucht, ein neues Verfahren zur Herstellung konturierter Gasturbinentriebwerksschaufeln einzuführen, ein isothermes gratfreies Endschmiedeverfahren (Drehung + Kalibrierung) in einem Durchgang, das die oben genannten Probleme reduziert oder löst.

Die Erfindung löst das Problem der Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln mit breiter Profilsehne und komplexer geometrischer Form unter Verwendung von Standardausrüstung.

Das technische Ergebnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Herstellungsqualität von Gasturbinentriebwerksschaufeln mit breiter Profilsehne sowie die Stabilität des technologischen Prozesses zu verbessern und gleichzeitig die Kosten zu senken.

Ein Verfahren zur Herstellung von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke, das die Herstellung eines Schaufelrohlings, das Formen eines Schaufelblatts in jedem Abschnitt des Schaufelblatts, das Formen eines Schafts und das Durchführen von Endbearbeitungsvorgängen, das Formen eines Schaufelblatts in jedem Abschnitt des Schaufelblatts und das Formen des Schafts umfasst, ist Dies erfolgt durch gleichzeitiges Verdrehen des Schaufelblatts und des Schafts und deren Kalibrierung in einem isothermen Stanzwerkzeug, bei dem ein flaches Werkstück hergestellt wird, das aus Abschnitten besteht, deren Fläche und Länge jeweils der Fläche der entsprechenden Abschnitte des Schafts entsprechen gestanzte Klinge und die Länge der Sehnen dieser Abschnitte.

Das Wesentliche der Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert, die zeigen:

Abbildung 1 - Breitsehnenklinge 1, beispielsweise aus Titan oder einer seiner Legierungen;

Abbildung 2 – begradigter Rohling einer Breitsehnenklinge.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln wird wie folgt durchgeführt.

1. Herstellung des flachen Werkstücks 4 (Abb. 2) durch Strangpressen und (oder) Präzisionsstanzen sowie Walzen und (oder) Stauchen und (oder) mechanische Bearbeitung von Flach- oder Langprodukten.

2. Vorbereitung der Grundelemente 3 für die anschließende mechanische Endbearbeitung der Feder und gleichzeitiges Verlegen von Elementen für die Einzelübergangsprägung oder im Stadium der Präzisionsprägung des Werkstücks und (oder) des Zusatzfells. Bearbeitung zuvor erhaltener Werkstücke oder durch Schweißen an das Werkstück 4 und zusätzliches Fell erhalten. Verarbeitung.

3. Vorbereitung einer geplanten Projektion des Werkstücks für das Einzelübergangsstanzen oder im Stadium des Präzisionsstanzens des Werkstücks und (oder) zusätzlicher Felle. Verarbeitung zuvor erhaltener Rohlinge (dies gewährleistet die Gleichheit der Sehnen des Stiftrohlings 6 und der Sehnen des fertigen Produkts 7).

4. Vorbereitung der Höhenabmessungen des Werkstücks für das Prägen in einem Durchgang oder im Stadium des Präzisionsprägens des Werkstücks und (oder) zusätzlicher Felle. Bearbeitung zuvor erhaltener Werkstücke.

5. Anwendung von Wärme und Druck auf das Werkstück zum isothermen Prägen (gleichzeitiges Verdrehen des Flügelprofils („Feder“) 1 und des Schwanzes („Schloss“) 2 bei gleichzeitiger Kalibrierung) und Herstellung im Wesentlichen der erforderlichen fertigen Außenkonfiguration und Profilabmessungen die Feder. Zur starken Verdrehung des Schaufelblattes (mehr als 40°) und zur Kalibrierung von Fanschaufeln mit breiter Flügelsehne werden speziell eingesetzte Halteelemente der Werkzeugausrüstung verwendet (nicht dargestellt).

6. Endbearbeitung des Produkts, um überschüssiges Material von den Vorder- und Hinterkanten (5) der isotherm geprägten Außenkonfiguration zu entfernen, um das fertige Schaufelprofil zu erhalten.

7. Entfernen der Grundelemente (Verlegeelemente) 3 von Abb.1.

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

Ein Beispiel für eine konkrete Implementierung. Das experimentelle Stanzen einer Gasturbinentriebwerksschaufel mit breiter Profilsehne wurde in einer geschlossenen Matrize durchgeführt. Material: Titanlegierung der Güteklasse VT6. Die Prägetemperatur beträgt maximal 850°C. Das Instrument wurde auf eine Temperatur von maximal 850 °C erhitzt. Abmessungen der fertigen Klinge: Länge - 1200 mm, maximale Sehnenbreite 620 mm.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Breitsehnenschaufeln ermöglicht die Entwicklung einer effektiven Technologie, mit der eine Reihe von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke aus fortschrittlichen Metallen und Legierungen hergestellt werden können.

Der Vorteil der vorgeschlagenen technischen Lösung ermöglicht es, die technologischen Möglichkeiten der Standardausrüstung zu erweitern und den Prozess bei durchzuführen minimale Kosten Zeit. Der Metallausnutzungsgrad wird deutlich erhöht, die Fertigungsgenauigkeit und Prozessstabilität erhöht.

Ein Verfahren zur Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln, einschließlich der Herstellung eines Schaufelrohlings, der Bildung eines Schaufelblatts in jedem Abschnitt des Schaufelblatts, der Bildung eines Schafts und der Durchführung von Endbearbeitungsvorgängen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung eines Schaufelblatts in jedem Abschnitt des Schaufelblatts erfolgt und die Bildung des Schafts erfolgt durch gleichzeitiges Verdrehen des Schaufelblatts und des Schafts und deren Kalibrierung in einem Stempel durch isothermes Prägen, wobei ein flaches Werkstück mit Abschnitten entsteht, deren Fläche und Länge jeweils der Fläche von entsprechen ​die entsprechenden Abschnitte der geprägten Klinge und die 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 erhöhten technischen und betrieblichen Eigenschaften sowie zur Bildung abgerundeter Kanten mit variabler Dicke verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf die Metallumformung und kann in der Luftfahrtindustrie bei der Herstellung von Blattrohlingen mit zwei Schäften oder mit einem Schaft und einem Deckband eingesetzt werden. Das erhitzte Werkstück wird in einem Behälter zwischen zwei Halbmatrizen einer Verbundmatrix mit Kanal eingebaut. Dabei wird ein Teil des Werkstücks auf den Unterstempel gelegt. Durch das Schließen der Halbmatrizen wird das Werkstück zu einem Hals verformt. Dann wird einer der Klingenschäfte geformt, indem der untere Stempel nach dem Anhalten der Halbmatrizen nach oben bewegt wird. Das Werkstück wird vom Oberstempel durch den Kanal der Verbundmatrize extrudiert, während der Unterstempel in die untere Position fährt. Dabei verbleibt ein Teil des Werkstücks im Behälter und es entsteht eine Prägung variabler Abschnitt und dehnt sich in Richtung des verbleibenden Teils des Werkstücks im Behälter aus. Dadurch wird die Palette der erhaltenen Stanzteile erweitert, die Metallausnutzungsrate erhöht und die Festigkeitseigenschaften des Produkts erhöht. 2 Abb.

Die Erfindungen beziehen sich auf die Metallumformung und können bei der Herstellung von Turbinenschaufeln durch Heißprägen eingesetzt werden. Das Ausgangswerkstück wird in eine horizontale Aufnahme einer geteilten Matrize gelegt, die aus zwei Halbmatrizen mit vertikaler geteilter Ebene besteht. Die Halbmatrizen bestehen aus einem horizontalen Durchgangsloch, das eine Aufnahme bildet, und Hohlräumen für die Schaufeln, die radial relativ zur Aufnahme angeordnet sind. Über beidseitig angebrachte Stempel wird eine Axialkraft auf beide Enden des Werkstücks ausgeübt. Dadurch wird das Werkstück verformt, bis die Hohlräume unter den Schneiden vollständig ausgefüllt sind und ein mehrteiliges Schmiedestück entsteht. Das Schmiedestück besteht aus Klingen, die durch einen Pressrest verbunden sind. Das Schmiedestück wird aus dem Gesenk entnommen und die Klingen von den Pressrückständen getrennt. Das Ergebnis ist eine Erhöhung der Plastizität des Werkstückmaterials beim Einströmen in die Kavität der Halbwerkzeuge, eine Reduzierung des technologischen Aufwands sowie eine Steigerung der Genauigkeit der resultierenden Produkte und der Materialausnutzung. 2 n. und 2 Gehalt f-ly, 18 krank. 1 Allee.

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaus, nämlich auf Verfahren zur Herstellung von Flaus Werkstoffen, die sich im kalten oder heißen Zustand verformen lassen

Einführung

Die Herstellung von Gasturbinentriebwerksschaufeln nimmt im modernen Maschinenbau einen besonderen Stellenwert ein. Dies ist auf die folgenden Merkmale der Klingenherstellung zurückzuführen.
1. Der verantwortliche Zweck der Schaufeln im Motor. Schaufeln bestimmen maßgeblich die Zuverlässigkeit und den störungsfreien Betrieb von Gasturbinentriebwerken. Die Lebensdauer eines Motors wird in der Regel durch die Leistung der Schaufeln bestimmt. In diesem Zusammenhang muss die Technologie zur Herstellung und Überwachung von Schaufeln die Stabilität der Qualität ihrer Produktion gewährleisten und die Möglichkeit des Einbaus von Schaufeln mit Abweichungen in den geometrischen Abmessungen, der Oberflächenqualität, metallurgischen und anderen Mängeln im Motor ausschließen.
2. Komplexität geometrische Formen und die Anforderungen an eine hochpräzise Fertigung von Rotorblättern. Die Klingenfeder ist eine Klinge mit variablem Querschnitt, die durch komplex geformte Flächen begrenzt und im Verhältnis zum Schloss räumlich genau ausgerichtet ist. Die Herstellungsgenauigkeit des Stifts liegt innerhalb von 0,05 x 0,15 mm. Das Verriegelungsteil, mit dem die Messer an den Scheiben befestigt werden, wird mit einer Genauigkeit von 0,01–0,02 mm gefertigt.
3. Massenproduktion von Klingen. Ein moderner Motor mit Axialverdichter hat bis zu 2000 Schaufeln. In dieser Hinsicht ist die Produktion von Rotorblättern auch bei der Herstellung von Prototypenmotoren serienmäßig.
4. Die Verwendung teurer und knapper Materialien zur Herstellung von Klingen. Dabei muss der technologische Prozess zur Herstellung von Rotorblättern einen Mindestanteil an Fehlern gewährleisten.
5. Schlechte Bearbeitbarkeit der zur Herstellung der Klingen verwendeten Materialien. Turbinenschaufeln bestehen aus Nickelbasislegierungen, die eine relativ hohe Härte und hohe Viskosität aufweisen.
Die Kombination dieser Faktoren bestimmte die Besonderheit der Klingenproduktion.
Die Herstellung von Rotorblättern wird derzeit vor allem in Richtung Mechanisierung und Automatisierung verbessert. Der Wegfall manueller Arbeit verringert nicht nur die Arbeitsintensität, sondern verbessert auch die Qualität der Klingenherstellung.
Es wurden erhebliche Fortschritte erzielt in letzter Zeit auf dem Gebiet der Intensivierung der Verarbeitungsarten von hitzebeständigen Stählen und Titanstählen und -legierungen sowie auf dem Gebiet der Herstellung von Keramikklingen.

1. Zweck und Design der Düsenblätter

Führungen und Arbeitsschaufeln sind je nach Verwendungszweck 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 des rotierenden Rotors umgewandelt wird. Der Satz 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 Schaufelapparats ab. Die Arbeitsintensität bei der Herstellung der Schaufeln einer modernen leistungsstarken Dampfturbine erreicht 42-45 % der Gesamtarbeitsintensität bei der Herstellung aller ihrer Teile.
Turbinenschaufeln arbeiten unter sehr schwierigen Bedingungen. Sie sind starken Zentrifugalkräften, Biegungen und pulsierenden Einflüssen der Arbeitsumgebung ausgesetzt, was zu Vibrationen der Schaufeln führt, bei denen leicht Resonanzschwingungen angeregt werden können. All dies geschieht in den ersten Stufen der Turbine bei hohen Temperaturen der Arbeitsumgebung und wirkt sich sowohl chemisch als auch mechanisch auf die Schaufeln aus; In den letzten Stufen kommt es zu Korrosion (Erosion) der Eintrittskanten der Schaufeln durch im Nassdampf enthaltene Wasserpartikel.
Diese Bedingungen erfordern eine besonders sorgfältige Herangehensweise an die Konstruktion der Rotorblätter, die Auswahl der Materialien für sie und die Organisation ihrer Produktion. Es ist besonders darauf zu achten, dass alle Abmessungen der die Form bildenden Klingen ausgeführt werden und die für ihre Herstellung festgelegten technischen Anforderungen eingehalten werden. Abweichungen von den Zeichnungen können zu zusätzlichen, in den Berechnungen nicht berücksichtigten Belastungen der Schaufelblätter führen, die wiederum zu einem schwerwiegenden Turbinenausfall führen können.
Der Düsenapparat der ersten Stufe wird von Gas umspült, 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. Die massegemittelte Temperatur vor der Turbine ist als gewichtete mittlere Stagnationstemperatur direkt vor den Rotorblättern zu betrachten. Dies ermöglicht eine freiere Nutzung der Luft zur Kühlung der Düsenschaufeln der ersten Stufe, jedoch geringe aerodynamische Verluste im Düsenapparat selbst und eine möglichst gleichmäßige Strömung in Temperatur, Druck und Richtung direkt vor den Arbeitsschaufeln dieser Bühne muss gewährleistet sein.
Die Düsenblätter sind in der Regel entlang des Radius leicht verdreht und daher können die verwendeten Kühlsysteme unter nahezu allen Gesetzmäßigkeiten des Bühnendralls eingesetzt werden.
Der Düsenapparat der ersten Turbinenstufe wird üblicherweise mit Doppelstützdüsen zusammenklappbar ausgeführt, da er den größten Druckabfall wahrnimmt, jedoch mit der notwendigen Wärmeausdehnungsfreiheit (Abb. 1, a). Alle neuen Modelle verfügen über gekühlte Düsenblätter, bei denen die Luft hauptsächlich an der Austrittskante abgegeben wird. Diese mit dem Hauptgasstrom vermischte Luft wirkt in den nachfolgenden Rändern der Turbine, sodass ihr Verbrauch den Wirkungsgrad der Turbine nicht wesentlich beeinträchtigt. Hohle gekühlte Düsenblätter werden im Präzisionsgussverfahren (Wachsausschmelzverfahren) hergestellt. Die erste Stufe der Turbine der GTK-16 TMZ-Einheit verfügt über geschweißte und gelötete Schaufeln.
Für Düsenvorrichtungen nachfolgender Stufen werden in der stationären Praxis auslegergelagerte Schaufeln verwendet (Abb. 1, b). Im Turbomotorenwerk werden sie zu Paketen (Segmenten) von drei oder vier Stück zusammengefasst und zwischen den Paketen belassen

Designs von Salzklingen

A)

B)

V)

a - luftgekühltes Düsenblatt mit zwei Stützen; b – freitragend montiert
Turbinenleitschaufel; c – verstellbarer Düsenapparat mit kugelförmigen Begrenzungsflächen.

Reis. 1

Abschnitte des Profilteils gekühlter Düsenschaufeln

a - Konvektionskühlung mit einem Deflektor; b - Konvektionsfilmkühlung; c – durchdringende Kühlung; g - Kühlung innerhalb der Wand;
1 - Deflektor; 2 - Gussklinge; 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 Leinen. Bevorzugt werden hohle und dünnwandige Membranen ohne horizontalen Anschluss.
Es ist auch wünschenswert, ungekühlte Düsenschaufeln hohl zu machen, um thermische Spannungen an den Austrittskanten bei plötzlichen Stopps zu reduzieren. In allen Fällen ist es erforderlich, die Wärmeableitung von den Düsenschaufeln an die sie befestigenden Statorteile zu minimieren.
Düsenvorrichtungen mit zwei und drei Wellen erfordern eine strenge Toleranz der Austrittsquerschnittsfläche der ersten Stufe jeder Turbine, um die berechnete Verteilung der Wärmeabfälle zwischen ihnen sicherzustellen. Im Betriebszustand vergrößert sich die Fläche von Hoch- und Niederdruckturbinen unterschiedlich stark.
Bei Geräten mit einstellbarer Düse ist besondere Aufmerksamkeit bei der Konstruktion erforderlich. Um das Radialspiel an den Enden der Schaufeln zu verringern, müssen die meridionalen Flächen neben den rotierenden Leitschaufeln entlang von Kugeln ausgeführt werden, die durch Radien von der Mitte beschrieben werden, die sich am Schnittpunkt der Achse der Schaufelachsen mit der Turbinenachse befindet (Abb. 1, c). Eine Vereinfachung der Konstruktion wird mit einer relativ geringen Anzahl breiter Schaufeln erreicht, allerdings verändert sich der axiale Abstand zwischen Düse und Arbeitsschaufeln bei deren Drehung stärker. Der erforderliche Arbeitsbereich zur Flächenveränderung des Düsenapparates beträgt ±10 %.
Unter den verschiedenen Ausführungen gekühlter Düsenschaufeln sind Deflektorschaufeln am häufigsten (Abb. 2, a). Die äußere Krafthülle wird üblicherweise im Präzisionsgussverfahren hergestellt. Ein einsetzbarer dünnwandiger Deflektor ermöglicht eine gute konvektive Kühlung der Wände und eine Strahlkühlung von der Innenseite der Vorderkante des Rotorblatts. Das Kühlmittel verlässt die Klinge meist durch oder in der Nähe der hohlen Austrittskante. Bei solchen Schaufeln bewegt sich das Kühlmittel quer zur Schaufelachse. Bei frühen Konstruktionen gekühlter Düsenvorrichtungen der ersten Stufe wurde ein Längsstrom des Kühlmittels verwendet, ohne dass Luft in die Kante abgelassen wurde. Heutzutage werden solche Konstruktionen aufgrund der geringen Kühlwirkung nur noch selten und nur für die zweite oder dritte Stufe verwendet.
Vorteile einer Schaufel mit eingesetztem Deflektor für den Querschnitt des Kühlers:
Annäherung der Wärmeübergangskoeffizienten von Luft und Gas, was zu einer gleichmäßigen Temperatur über den gesamten Querschnitt der Schaufel führt;
die Möglichkeit, aufgrund der Lage und Anzahl der Löcher im Deflektor eine differenzierte Kühlung der Schaufelabschnitte in Höhe und Querschnitt zu realisieren;
die Möglichkeit, die Kühltiefe der Schaufel im Zuge der Feinabstimmung oder Erhöhung der Ressource zu regulieren;
vergleichsweise einfache Intensivierung des Wärmeaustausches auf der Luftseite durch verschiedene Turbulatoren.
Der Deflektor ist eine dünnwandige gestanzte Schale aus zwei Teilen, die durch Punkt- oder Rollenschweißen, manchmal auch Löten, verbunden wird. Es ist möglich, einen Deflektor durch Verformung und Bohren 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 Schauerkühlung bezeichnet.
Düsenschaufeln mit konvektiver Filmkühlung werden bei höheren Gastemperaturen (Tg > 1200 - 1250 °C) eingesetzt als bei rein konvektiver Kühlung. Dadurch wird mehr Kühlluft verbraucht als ohne Anblasen des Kühlfilms. Für die Düsenschaufeln der ersten Stufe ist dies jedoch nicht kritisch. Der Vorteil der konvektiven Filmkühlung von Schaufeln (Abb. 2, b) besteht in der Möglichkeit, die Metalltemperatur zusätzlich um 100 °C und mehr zu senken. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, eine lokale Überhitzung der Schaufel zu verhindern, indem vor dem Bereich mit erhöhter Temperatur ein zusätzlicher Blasschlitz geschaffen wird. Allerdings erodiert die Folie schnell und das Einblasen von Schlitzen muss wiederholt werden. Darüber hinaus führt der Aufprall der Blasfolie auf die Grenzschicht zu einer Erhöhung der aerodynamischen Verluste. Bei der Filmkühlung kommt es in der Regel zu ungleichmäßigen Temperaturen über den Querschnitt der Schaufel.
Bei heimischen Antriebsdüsenschaufeln mit Konvektionsfilmkühlung waren sie Ende der 80er Jahre noch nicht weit verbreitet, tauchten aber erst in den neuen 90er Jahren auf.
Unter den Kühlsystemen für Düsenschaufeln, die entwickelt, aber noch nicht in die Praxis umgesetzt werden, erwähnen wir Schaufeln mit durchdringender Kühlung und Schaufeln mit Innenwandkühlung.
Für sehr hohe Temperaturen, beispielsweise Tg = 1600 °C, ist die Durchdringungskühlung gedacht, bei der Luft durch kleine Löcher (Poren) in der Wand der Schaufel strömt. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, den Kühlluftverbrauch im Vergleich zur konvektiven Filmkühlung deutlich zu senken. Die durchdringende Kühlung ist enger mit der Technologie zur Herstellung von Schaufelwänden verbunden als andere Kühlmethoden. Düsenschaufeln mit Durchdringungskühlung sind in der Regel gesleevt, 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 dispergierte Partikel aus den Verbrennungsprodukten.
Eine weitere vielversprechende Art von Liner-(Shell-)Laufschaufeln sind Schaufeln mit Innenwandkühlung. Hierbei kommt eine longitudinale Kühlmittelströmung zum Einsatz (Abb. 2, d).

2. Materialien, die zur Herstellung von Klingen verwendet werden

Die Temperatur des Metalls der Düsenschaufeln wird durch die Temperatur des Arbeitsmediums, das die Schaufeln einer bestimmten Stufe wäscht, und des Kühlsystems bestimmt. Die unter Einwirkung des Gasstroms auftretenden Biegespannungen betragen 50-80 MPa und erreichen bei vielversprechenden Hochtemperatur-Leistungsstarken 130 MPa.
Die Schaufeln sind statischen und dynamischen Einwirkungen der Gasströmung ausgesetzt. Dabei sind Temperaturänderungen wie Thermoschocks bis 400 0C möglich, in aussichtsreichen Fällen bis 600-700 0C. Bei Antriebsturbinen beträgt die Anzahl der Starts pro Ressource 200, bei Spitzenstarts 5000. Die Schaufeln sind außerdem den erosiven und korrosiven Wirkungen des Verbrennungsproduktstroms mit einer Geschwindigkeit von bis zu 700 m/s ausgesetzt. Der Staubgehalt der Strömung mit Feststoffpartikeln bis zu einer Größe von 100 Mikrometern kann eine Konzentration von 0,3 mg/m3 erreichen. Unter ungünstigen atmosphärischen Bedingungen können diese Werte kurzzeitig auf 250 Mikrometer bzw. 2,5 mg/m3 ansteigen. Wenn Luftreinigungsgeräte vorhanden sind, sollte der Staubgehalt des Luftstroms die festgelegten Standards nicht überschreiten.
Durch die Analyse der Betriebsbedingungen der Schaufeln und die Untersuchung typischer Unfälle von Schaufelapparaten wurden folgende Anforderungen an das Material der Turbinenleitschaufeln ermittelt:
A) hohe Hitzebeständigkeit, d.h. Aufrechterhaltung hoher Festigkeitswerte bei hohen Betriebstemperaturen;
B) hohe Plastizität, notwendig für eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die gesamte Querschnittsfläche der Klinge; gute Beständigkeit gegen lokale Belastungen;
B) hohe Dauerfestigkeit (Ausdauer);
D) hohe Dämpfungsabnahme;
D) Stabilität der Struktur, Gewährleistung der Konstanz der mechanischen Eigenschaften während des Turbinenbetriebs;
E) hohe Oxidations- und Zunderbeständigkeit bei hohen Temperaturen;
G) günstige technologische Eigenschaften, die den Einsatz rationellerer Methoden zur Bearbeitung von Klingen (hauptsächlich Schneiden) ermöglichen und eine genaue Ausführung der Profilgröße und eine hohe Sauberkeit der Bearbeitung gewährleisten. Das Metall für die Klingen muss gut geschmiedet, gestanzt, rissfrei genietet, gut biegbar und im kalten Zustand gewalzt sein. Bei Schweißkonstruktionen ist eine gute Schweißbarkeit des Metalls der Schaufeln erforderlich.
H) Hohe Erosionsbeständigkeit.
Als Material für die Düsenschaufeln der ersten Stufen werden Guss- oder Knetlegierungen auf Nickelbasis verwendet. Bei Gastemperaturen bis 700 °C wurden bisher austenitische Stähle eingesetzt. Für Schaufeln der letzten Stufen bei Gastemperaturen unter 580 °C können auch legierte Chromstähle verwendet werden. Für Schaufeln, die bei Temperaturen über 650 bis 8000 °C betrieben werden, werden hitzebeständige Metalllegierungen auf Nickelbasis verwendet. Darunter sind ZhS6K, EI929VD, EI893, N70VMYUT, KhN80TBYu usw.
Bei Gastemperaturen von 800 °C und mehr und bei Schwefel im Brenngas und bei 720 °C ist es erforderlich, Schutzschichten auf Düsen und Arbeitsschaufeln aufzubringen, deren Chromgehalt in der Legierung weniger als 20 % beträgt. B. durch Chromoalisieren, Chromosilicid-Beschichten oder Chromaluminium-Silizium-Beschichten usw. Die Dicke der Schutzschicht beträgt 30 - 60 Mikrometer. Es werden auch Emaillebeschichtungen verwendet, und für gekühlte Klingen werden Hitzeschutzbeschichtungen verwendet.

3. Art des Werkstücks

Für die Herstellung von Klingen werden folgende Arten von Werkstücken verwendet: Bandstahl, Stahlblech, Schmiedestücke, Stanzteile, warmgewalzte Profilbänder (das sogenannte Leichtwalzprofil) und Präzisionsfeinguss. Die gebräuchlichsten Rohlinge für Klingen sind leichtgewalzte Profile und Stanzteile.
Art des Werkstücks hat großen Einfluss Für den nachfolgenden technologischen Bearbeitungsprozess sollten daher bei der Auswahl rationeller Werkstücke alle spezifischen Produktionsbedingungen und insbesondere die Form der Klingen, deren Menge und der Zeitpunkt der Bestellungen berücksichtigt werden.
Das Hauptverfahren zur Herstellung von Düsenschaufeln ist der Präzisions-Wachsausschmelzguss, hauptsächlich aus den Gusslegierungen LK4, ZhS6, ZhS6-K usw.
Durch den Einsatz des Präzisions-Wachsausschmelzgusses ist es möglich, Werkstücke mit minimalem Federaufmaß zu erhalten. Die mechanische Bearbeitung von Rohlingen solcher Klingen besteht hauptsächlich aus der Bearbeitung der Klingenschlösser.
Der Wachsausschmelzguss bietet im Vergleich zu anderen Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Düsenschaufeln die folgenden Vorteile:
1) die Fähigkeit, Werkstücke mit komplexen Formen, einer Oberflächengüte von 5-6 und einer Genauigkeit innerhalb der 4. Klasse zu erhalten;
2) die Möglichkeit, Hohlschaufeln mit einer Wandstärke von bis zu 0,5 mm zu erhalten.
Zu den Nachteilen dieser Methode gehören:
1) die Notwendigkeit, beim Gießen teure Legierungen und Hilfsstoffe zu verwenden;
2) Dauer des Produktionszyklus.
Bei einigen Motoren begann man, die Schaufeln des Düsenapparats im Kaltprägeverfahren aus hitzebeständigem Blechmaterial herzustellen und anschließend die Austrittskante elektrisch zu verschweißen.

4. Grundvoraussetzungen für die mechanische Bearbeitung von Klingen

Wie bei allen anderen Turbinenteilen kommt es auch bei den Rotorblättern auf eine gute Qualität an korrekte Ausführung Konstruktionsmaße und Oberflächenbeschaffenheit gemäß den Zeichnungen. Jeder Teil der Klinge (Schwanz, Arbeitsteil und Kopf) hat einen anderen Zweck. Das Heck dient der sicheren Befestigung der Schaufel im Turbinengehäuse. Der Arbeitsteil dient zur Aufnahme des Dampfdrucks und der Kopf dient zum Anbringen des Verbandes. Wenn der Schwanz seinem Dienstzweck entsprechend ein Schulterblatt hat großer Wert Hat der Grad der Genauigkeit, mit der alle Landeabmessungen des Hecks hergestellt werden, dann ist für das Arbeitsteil, dessen Abmessungen keine Landeabmessungen sind, der Grad der Sauberkeit der Verarbeitung von großer Bedeutung. Eine gut polierte Oberfläche des Arbeitsteils trägt dazu bei, den Dampfverlust durch Reibung an der Oberfläche der Klinge zu reduzieren und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit der Klinge zu erhöhen.
Alle Klingengrößen lassen sich entsprechend den Anforderungen an ihre Genauigkeit in drei Gruppen einteilen.
Erstens: die Abmessungen, von denen die Art der Verbindung der Schaufeln mit anderen Teilen der Turbine abhängt, d.h. Landeteile. Dazu gehören zunächst die Größen der Schwänze und Spikes zum Anbringen von Verbandsbändern. Der Durchmesser des Zapfens (bei rundem Zapfen) sowie die Breite und Dicke des Zapfens (bei rechteckigem Zapfen) werden nach Laufpassungen der Klasse 4 ausgeführt.
Zweitens: Dimensionen, die nicht landen, aber eine erhöhte Genauigkeit erfordern. Dazu gehören die Querschnittsabmessungen 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, nicht standardmäßigen Toleranzen im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, abhängig von der Größe der Klinge, vorgenommen.
Drittens: freie Abmessungen, zu denen normalerweise die Abmessungen von Verrundungen, Fasen und anderen weniger kritischen Elementen der Schaufeln gehören. Die Genauigkeit freier Maße ist entweder gar nicht genormt oder auf Toleranzen der 7. Genauigkeitsklasse beschränkt. Auch wenn für Freimaße keine Toleranzen festgelegt sind, erfolgt die Ausführung in der Regel jedoch nach den Toleranzen, die für Freimaße durch spezielle technologische Anweisungen des jeweiligen Unternehmens festgelegt sind.
Die Sauberkeit der Bearbeitung der Sitzflächen wird innerhalb der 6. Klasse eingehalten, die Arbeitsprofile und Ausrundungen der Arbeitsteile liegen innerhalb der 8.-9. Klasse.
Am wichtigsten sind die Landeabmessungen der Heckanschlüsse. Diese Maße sowie die Sauberkeit der Bearbeitung müssen durch entsprechende Präzision der maschinellen Bearbeitung und die Qualität des Schneidwerkzeugs gewährleistet sein. Eine Zeichnung eines typischen Düsenapparatblatts ist in Abb. dargestellt. 3.

Zeichnung eines typischen Düsenblatts

A)

B)

a – schlossloses Design, b – mit Schloss.

Reis. 3

Die Fertigungsgenauigkeit der Hauptflächen der Schaufeln wird durch folgende Daten charakterisiert:
Toleranz der Dicke des Federprofils ………………… +0,5 - 0,2;
Kantendickentoleranz………………………. ±0,2;
Nichtgeradheit des Profils.……………………. 0,8 mm;
Nichtgeradheit der Hinterkante ……………. 0,8 mm;
Toleranz für die Wandstärke von Hohlschaufeln ... ± 0,3 mm;
Sauberkeit der Schlossoberfläche………………………... 4— 5.

5. Typischer Bearbeitungsprozess

Der technologische Prozess zur Verarbeitung jeder neuen Klinge kann von einem Technologen mit einem Klassifizierer und standardmäßigen technologischen Vorgängen einfach und schnell entwickelt werden.
Die Legierungen, aus denen die Klingen bestehen, lassen sich durch Schneiden (insbesondere mit Metallwerkzeugen) schlecht bearbeiten. Dabei erfolgt die Bearbeitung dieser Klingen üblicherweise durch Schleifen.
Bei Rohlingen von Düsenschaufeln, die im Präzisionsgussverfahren mit einem Aufmaß entlang der Schaufel zum Schleifen hergestellt werden, ist das Schleifen von Schlössern die Hauptart der mechanischen Bearbeitung.
Die Bearbeitung der Klingenfedern erfolgt in der Regel per Hand mithilfe von Polierscheiben. Die Erstreinigung des Stiftes erfolgt mit Schleifscheiben der Körnung 46-60.Der verfahrenstechnische Prozess der mechanischen Bearbeitung von Düsenschaufeln (mit Schlössern) besteht aus folgenden Vorgängen:

№ Operationen	Operationsname	Ausrüstung
	Werkstückkontrolle
	Schleifen der Basisebenen	Flachschleifmaschine MSZ
	Maschinentechnische Reinigung der Austrittskante bündig mit der Hauptoberfläche
	Einschleifen der Seitenebenen des Schlosses von der Trogseite her	Läppmaschine
	Schleifen der Schlossoberflächen	Flachschleifmaschine MSZ
	Anguss schleifen	Flachschleifmaschine MSZ
	Schleifen von zwei Ebenen des Schlosses von der Rückseite	Flachschleifmaschine
	Bearbeitung von Löchern im Schloss durch elektrische Entladung	Sonderinstallation
	Spülung	Waschmaschine
	Fräsen einer Nut in die Sohle des Schlosses	Vertikalfräsmaschine
	Metallbearbeitung (Abstumpfen scharfer Kanten nach der Bearbeitung)
	Waschen und Blasen	Waschmaschine
	Endkontrolle
	Erkennung von Farbfehlern	Sonderinstallation
	Reinigung von Fehlstellen nach Farbfehlererkennung	Polierkopf
	Radierung
	Inspektion nach Reinigung defekter Stellen
	Lumineszenzkontrolle
	Beseitigung von Defekten nach der Lumineszenzprüfung	Polierkopf
	Waschen und Wischen	Waschmaschine

Der verfahrenstechnische Prozess der mechanischen Bearbeitung von Schaufeln einer Düsenvorrichtung in verriegelungsloser Ausführung besteht aus folgenden Vorgängen:

Vorgang Nr.	Operationsname	Ausrüstung
	Rohling - Präzisionsguss ohne Aufmaß zur mechanischen Bearbeitung am Stift
	Das Ende des Stifts abschleifen	Flachschleifmaschine MSZ
	Radiusfräsen von der Eingangsseite­ kein Rand	Horizontalfräsmaschine
	Radiusfräsen von der Eingangsseite kein Rand	Horizontalfräsmaschine
	Anschließend mechanisches Entgraten Fräsen und Abstumpfen scharfer Kanten	Polierkopf
	Waschen und Blasen	Waschmaschine
	Endkontrolle
	Erkennung von Farbfehlern	Sonderinstallation
	Bereinigung von Fehlern nach Farbfehlererkennung	Polierkopf
	Radierung
	Kontrolle nach dem Abisolieren
	Lumineszenzkontrolle	Sonderinstallation
	Entgraten nach Fluoreszenztest	Polierkopf
	Waschen und Wischen	Waschmaschine

Anschließend wird die Feder mit Filzscheiben und aufgeklebtem Schleifmittel poliert. Das Polieren erfolgt in drei Übergängen. Die Körnung des bei dieser Bearbeitung verwendeten Schleifmittels beträgt 60, 180 bzw. 220.

6. Maschinentyp

Aufgrund der hohen Arbeitsintensität manueller Profilmontagevorgänge in einzelnen Fabriken wurde versucht, diese Vorgänge zu mechanisieren.
In Abb. Abbildung 4 zeigt eine modernisierte PSL-Maschine zum Polieren der Rückseite der Düsenapparatschaufeln. Diese Maschine kann mehrere Teile gleichzeitig bearbeiten.
Die Maschinen MSh-81 und MSh-82 des Moskauer Schleifmaschinenwerks (Abb. 5) sind für die Bearbeitung von verriegelungslosen Düsenschaufeln konzipiert, deren Rücken und Mulde in allen Abschnitten ein konstantes Profil aufweisen. Die Feder wird mit einem Profilrad bearbeitet, das mit einem speziellen Profilschneider gerichtet wird. In Abb. Abbildung 6 zeigt eine spezielle Vorrichtung, die auf Rundschleifmaschinen zum Schleifen der Rückseite der Düsenapparatschaufeln verwendet wird.
Das Gerät besteht aus einem Mechanismus zur synchronen Drehung der Schleifscheibenspindel und der Frontbalkenspindel, einem Mechanismus zum Abrichten der Schleifscheibe und einem Mechanismus zum Antrieb des Kopierers.
Die Spindelstockspindel 3 wird von der Schleifkopfspindel über ein System von Zahnrädern gedreht, um eine synchrone Drehung von Schleifscheibe und Werkstück sicherzustellen.
Von der Spindel wird die Rotation des Produkts mit einem Übersetzungsverhältnis von 2:1 auf den volumetrischen Kopierer 2 übertragen, der zum Abrichten der Schleifscheibe dient. Kreis 9 wird über einen speziellen Mechanismus verstellt. Auf der Welle 10 des Radabrichtmechanismus sitzt starr ein Hebel, der ein Profilierwerkzeug 8 trägt. Am anderen Ende der Welle 10 ist eine Rolle 11 montiert, die mit einer Rolle 6 verbunden ist, die auf dem volumetrischen Kopierer 12 aufliegt Der Abrichtmechanismus bewegt sich entlang der Drehachse der Schleifscheibe. Zum Vorschleifen des volumetrischen Kopierers wird ein Referenzmesser 6 verwendet, an dem die Scheibe 7 anliegt und die Schleifscheibe ersetzt.
Wenn sich die Referenzklinge 6 dreht, erhält die Scheibe 7 eine horizontale Bewegung, die über den Hebel der Welle 10 des Abrichtmechanismus auf den Schleifscheibenmechanismus übertragen wird, der das Profil des volumetrischen Kopierers schleift.
Nach dem Schleifen des volumetrischen Kopierers wird anstelle der Schleifscheibe eine Walze 11 eingebaut, deren Durchmesser dem Durchmesser der Scheibe entspricht. Anstelle einer Sektorscheibe ist ein Diamant 8 eingebaut, der von einer Schleifscheibe profiliert wird. Nach dem Abrichten der Schleifscheibe wird der anstelle des Referenzmessers montierte Messerrücken bearbeitet.
Die Schaufeln der Düsenvorrichtung einiger Gasturbinentriebwerke werden durch Präzisionsguss unter Verwendung von Wachsausschmelzmodellen mit einer Toleranz entlang der Schaufel zum Schleifen hergestellt.
In diesem Fall umfasst der technologische Prozess zur Bearbeitung von Schaufeln (zusätzlich zu den angegebenen Vorgängen) auch Vorgänge zum Schleifen des Schaufelblattprofils, die auf den Maschinen KhSh-185V, KhSh-186 und auf modernisierten Universalschleifmaschinen durchgeführt werden.
In Hochtemperatur-Gasturbinentriebwerken haben sich hohl ausgebildete Düsenschaufeln durchgesetzt. Solche Klingen werden ebenfalls durch Präzisionsguss hergestellt, wobei Keramik- oder andere Stäbe einen inneren Hohlraum bilden.
Die Schlösser der Düsenapparatschaufeln werden auf Flachschleifmaschinen bearbeitet. Die zu bearbeitende Klinge wird in eine spezielle Kassette eingebaut. Die Basen sind in diesem Fall die Oberfläche der Mulde und der Rand der Feder. Die Klemmung erfolgt entlang der Rückenoberfläche. Die erforderliche Anordnung der Verriegelungsebenen wird durch Drehen der Kassette und Einbau mit den entsprechenden Flächen erreicht (Abb. 7.
Die Bearbeitung der Lamellenbasen des Düsenapparates kann auf einer halbautomatischen Flachschleifmaschine Modell BS-200 erfolgen. Die Maschine arbeitet im halbautomatischen Zyklus und sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Zugabe zwischen Rücken und Mulde. Die Maschine verfügt über eine elektronische Vorrichtung zur gleichmäßigen Aufmaßverteilung entlang des Stiftprofils sowie eine Vorrichtung zum diamantfreien Abrichten der Scheibe. Die Teile werden in einer speziellen Vorrichtung mit einer Schnellspannklemme befestigt.

7. Werkstücke sichern

Während der Bearbeitung ist das Werkstück (Teil) entsprechend ausgerichtet und muss bewegungslos sein. Dies wird durch die Befestigung in einer Vorrichtung oder an einer Maschine erreicht.
Im Gegensatz zum Unterstützen eines Werkstücks, bei dem eine unterschiedliche Anzahl von Bindungen darauf aufgebracht wird und ihm drei, vier, fünf und sechs Freiheitsgrade entzogen werden, müssen dem Werkstück in allen Fällen der Befestigung sechs Freiheitsgrade entzogen werden.
Zu diesem Zweck werden verschiedene Spannvorrichtungen (mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, magnetisch, Vakuum usw.) verwendet, die auf der Nutzung von Reibungskräften basieren.
Spannvorrichtungen in Vorrichtungen müssen einen ständigen Kontakt der Untergründe mit den Referenzpunkten (sicherstellen einer korrekten Unterlage) und Unbeweglichkeit des Werkstücks während seiner Bearbeitung (Fixieren des Werkstücks) gewährleisten.
Es ist zu beachten, dass die Konstruktion der Vorrichtungen umso einfacher, produktiver und kostengünstiger ist, je kleiner die Anzahl der Stützpunkte und Auflagepunkte für die Unterlage der Werkstücke ist. Daher muss bei der Unterlage der zu bearbeitenden Werkstücke darauf geachtet werden, möglichst wenige Untergründe mit möglichst wenigen Bezugspunkten zu verwenden, um die Einhaltung der in der Zeichnung angegebenen Abmessungen und Formen des Teils sicherzustellen.

Polieren der Rückseite der Schaufeln des Düsenapparats
auf einer modernisierten PSL-Maschine

Gesamtansicht und Arbeitsbereich der Flachschleifmaschine
Modelle MSh-81 und MSh-82

Reis. 5

Schleifen der Rückseite der Düsenapparatklinge
auf einer modernisierten Kopierschleifmaschine

1 – Anschläge, 2 – Kopierer, 3 – Spindel, 4 – Rahmen zur Befestigung der Standardklinge, 5 – Klinge, 6 – Standardklinge, 7 – Scheibe, 8 – Diamant, 9 – Schleifscheibe, 10 – Wellen des Abrichtmechanismus, 11 – Walze, 12 – Kopierscheibe.
Reis. 6

Schleifen der Ebenen der Düsenklingenschlösser

Reis. 7

8. Technische Kontrolle der Klingen

Die Klingen werden sowohl während der Bearbeitung als auch nach deren Fertigstellung überprüft. Die Kontrolle des Schulterblatts umfasst:
Identifizierung äußerer und innerer Materialfehler; Überprüfung der Rauheit der bearbeiteten Oberflächen gemäß den Anforderungen der Zeichnung; Überprüfen der Abmessungen, der Form der Federprofile (Rückseite, Mulde) und Schlösser sowie ihrer relativen Position; Bestimmung der Masse und Frequenz der Eigenschwingungen der Schaufeln; Stichprobenprüfung von Turbinen- und Verdichterschaufeln auf Ermüdung. Bei hohlgekühlten LPT-Arbeitsschaufeln wird der Wasserfluss durch den inneren Hohlraum überprüft (Überlaufprüfung der Schaufeln).
Durch die Überwachung äußerer und innerer Mängel im Material der Schaufeln können Risse und Haare auf der Oberfläche, Hohlräume, Porosität, Delamination, Fremdeinschlüsse und Flocken im Material erkannt werden. Zu diesem Zweck werden Ätz-, Farbfehlererkennungs-, Lumineszenz-, Magnet- und Ultraschallprüfverfahren eingesetzt.
Die Magnetpartikelmethode basiert auf der Anziehung von Eisenpulverpartikeln zu den Magnetpolen, die sich am magnetisierten Teil an Stellen mit Diskontinuität bilden. Das Magnetpulververfahren erkennt Risse mit einer Öffnungsweite von 0,001 mm oder mehr und einer Tiefe von 0,01 mm oder mehr. Die relative Einfachheit und relativ hohe Zuverlässigkeit dieser Methode trugen zu ihrer weiten Verbreitung bei.
Farb- und Lumineszenzprüfverfahren (Kapillarfehlererkennungsmethoden) werden verwendet, um Fehler zu erkennen, die bis zur Oberfläche des Teils reichen. Die Farbfehlererkennungsmethode basiert auf der Fähigkeit spezieller roter Farbe, tief in Oberflächenfehler einzudringen, und weißer Farbe, Rot zu absorbieren Die Methode erkennt Risse ab einer Breite von 0,01 mm, einer Tiefe ab 0,05 mm und einer Länge ab 0,3 mm.
Die Lumineszenzmethode (LUM-A) basiert auf der Fähigkeit einiger Flüssigkeiten, bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zu leuchten. Das Lumineszenzverfahren LUM-A erkennt zuverlässig Oberflächenrisse, Poren, lose Stellen, Oxidschichten, Verstopfungen etc. Es erkennt Risse mit einer Breite von 0,01 mm, einer Tiefe von 0,05 mm und einer Länge von 0,2 mm. Die Empfindlichkeit der LUM-A-Methode ist etwas höher als die der Farbfehlererkennungsmethode. Interne Mängel im Material der Schaufeln werden durch Röntgen- und Ultraschallverfahren überprüft.
Das Röntgenverfahren zur Defekterkennung basiert auf der Abschwächung der Röntgenstrahlung durch das Material des Teils, bei dem das Schattenbild des durchleuchteten Teils auf einem Röntgenfilm aufgezeichnet wird. Der Vorteil der Methode ist ihre hohe Empfindlichkeit bei der Erkennung von inneren Poren, Hohlräumen, Fremdeinschlüssen usw. im Material des Teils.
Zur Untersuchung gegossener Turbinenschaufeln werden mobile Kabelröntgengeräte wie RUP-100-10, RUP-150-10-1 usw. eingesetzt.
Das Ultraschallprüfverfahren mit Oberflächenwellen ermöglicht die Erkennung von Oberflächenrissen und metallurgischen Defekten im Material. Diese Methode wird normalerweise verwendet, um Risse in der Vorder- und Hinterkante und seltener auf der Oberfläche des Rückens und der Mulde zu erkennen, die während der Herstellung und des Betriebs des Rotorblatts entstehen. Die Methode basiert auf der Sondierung des kontrollierten Materials mit Kurzschluss. Begriffsimpulse von Ultraschallschwingungen, die sich entlang der Oberfläche der Schaufel ausbreiten und deren Reflexionen (Echos) von Defekten erfassen.
Kontrolle der geometrischen Abmessungen, der Form der Stift- und Schlossprofile und ihrer relativen Position. Operationen dieser Art der technischen Kontrolle von Klingen sind die arbeitsintensivsten. Die bei diesen Vorgängen verwendeten Geräte lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: berührungslos – optische Projektion und kontaktbehaftet – mechanisch, optisch-mechanisch, pneumatisch und pneumohydraulisch.
Die Blattfeder wird in den berechneten Querschnitten berührungslos und berührend überprüft. Eine der berührungslosen Kontrollmethoden ist die Profilprüfung an Projektoren, die in der Einzelproduktion eingesetzt wird. Wir haben keine Verwendung dafür gefunden.
In der Kleinserienfertigung wird das Schaufelblattprofil teilweise anhand von Schablonen überprüft. Die Abweichung des Profils von Rücken und Mulde von der Schablone wird visuell im Gegenlicht oder mit einer Fühlerlehre ermittelt. Die Steuerung des Stifts mit Schablonen ist wenig produktiv, subjektiv und erfordert umständliche Schablonenmesseinrichtungen.
In der Massenproduktion wurden mechanische Instrumente mit Messuhren verwendet, die nach einer Standardklinge eingestellt wurden. Sie sind einfach und leicht zu bedienen, aber nicht sehr produktiv.
Mehrdimensionale Instrumente und Messgeräte sind produktiv. Mithilfe eines Referenzmessers können sie schnell angepasst werden, um andere Klingen zu steuern. Die Basis für die Befestigung der Klinge sind ein Schloss oder zentrale Aussparungen, von denen sich zwei an den Seitenflächen des Schlosses und eine am Ende der Feder befinden. Zu diesen Geräten gehören universelle mehrdimensionale optisch-mechanische Geräte vom Typ POMKL zur gleichzeitigen Überwachung des Schaufelblattprofils, der Verschiebung des Schaufelblatts von der Verriegelungsachse, des Verdrehungswinkels und der Dicke des Schaufelblatts in den Querschnitten der Verdichterschaufel.
Die wichtigsten geometrischen Parameter von Turbinen- und Verdichterschaufelverriegelungen werden üblicherweise durch mechanische Instrumente mit nach einer Norm eingestellten Anzeigeuhren überprüft.
Der Wasserfluss durch den inneren Hohlraum des Schaufelblatts der gekühlten LPT-Schaufeln wird mit einer speziellen Installation überprüft. Die Schaufel wird in das Gerät eingebaut und 20 s lang mit Wasser bei einem Überdruck von 4 ± 0,05 kgf/cm2 (0,3 ± 0,005 MPa) und einer Temperatur von 20 ± 5 °C begossen. Die Kapazität des internen Kanals wird überprüft Vergleichen Sie den gesamten ersten Messersatz für diese Stufe mit dem Ergebnis des Überlaufs jedes Messers im Satz. Der Unterschied im Wasserverbrauch der Arbeitsmesser im Satz sollte nicht mehr als 13 betragen. .. 15 % des durchschnittlichen Wasserverbrauchs im Messersatz.
Die Eigenfrequenzen von Turbinen- und Verdichterschaufeln werden auf elektrodynamischen Vibrationsständen überprüft.
Die Arbeitsschaufeln der Turbine und des Kompressors werden auf einer VTK-500-Waage mit einer Genauigkeit von 0,1 g gewogen.

9. Echte Umsetzung des technologischen Prozesses bei UTMZ

Betrachten wir einen realen technologischen Prozess am Beispiel der Leitschaufel der ersten Stufe des GTN-6U. Art des Werkstücks – Präzisionsfeinguss, Material des Werkstücks – Legierung KHN648MKYUT – USZMI – ZU.
Konkrete Prozessdurchführung in einer Fabrik für Leitschaufeln
Die 6-11 Stufen der GT-6-750-Turbine sind in der Tabelle dargestellt. 3.
Tabelle 3

Vorgang Nr.	Name und Inhalt des Vorgangs	Ausrüstung
	Eingangskontrolle
	Fräsen und Zentrieren. Schneiden Sie die Enden ab und zentrieren Sie sie auf beiden Seiten.	Center. Mahlen MR-71
	Horizontales Fräsen. Fräsen Sie die Leitwerke von der Innen- und Außenprofilseite in der Mitte.	Horizontales Fräsen 6M82G
	Schleifen. Schleifen Sie die Ebene des Schwanzes von der Seite des Außenprofils in der Mitte.	Oberflächenschleifen 3B-722
	Schleifen. Schleifen Sie die Ebene des Schwanzes von der Seite des Innenprofils aus	Oberflächenschleifen 3B-722
	Horizontales Fräsen. Fräsen Sie die Heckebene in einem Winkel von der Gasauslassseite in zwei Durchgängen.	Horizontales Fräsen 6M83G
	Vertikales Fräsen. Die Ebene des Hecks schräg von der Gasaustrittsseite her sauber fräsen.	Vertikales Fräsen 6M13P
	Horizontales Fräsen. Fräsen Sie die Ebene des Hecks zunächst schräg von der Eintrittsseite her.	Horizontales Fräsen 6M82G
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Heckebene von der Eintrittsseite her in einem sauberen Winkel	Vertikales Fräsen 6M13P
	Drehen. Schärfen Sie den Schaft für das Gewinde.	P.U. drehen 16K20F3
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Ein- und Auslassseite auf die Länge des Arbeitsteils.	Vertikales Fräsen FK-300
	Horizontales Fräsen. Das Filet von der Gaseintrittsseite her sauber fräsen.	Horizontales Fräsen 6M83G
	Horizontales Fräsen. Das Filet von der Gasaustrittsseite her sauber abfräsen.	Horizontales Fräsen 6M83G
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Hohlkehle des Innen- und Außenprofils in einem Winkel von 1050’ in 11 Linien (mit Ausnahme des 11. Schritts) bündig mit dem Hauptprofil.	Vertikales Fräsen 4FSL-4A
	Vertikales Fräsen. Fräsen Sie die Hohlkehle des Innen- und Außenprofils geradlinig in 11 Linien, bündig mit dem Hauptprofil.	Vertikales Fräsen 4FSL-4A
	Schleifen. Schleifen Sie die Innen- und Außenprofile gleichzeitig in der Mitte für 400 Linien	Schleifen LSH-1A
	Prüfen. Betriebssteuerung 16.
	Schlosserwerkstatt. Feilen Sie die Radien an den Schultern auf der Seite des Innen- und Außenprofils des Ein- und Ausgangs gemäß den Schablonen; Fase 1x450
	Schleifen. Schleifen Sie die Hohlkehle des Innen- und Außenprofils bündig mit dem Hauptprofil; Schleifen Sie die Vorderkante.	Polieren
	Schlosserwerkstatt. Feilen Sie die Kante des Ausgangs ab.
	Endkontrolle.
	Abgeschnitten. Schneiden Sie die Basis vom Ende des Arbeitsteils ab.	Schleifschneiden
	Schleifen. Polieren Sie das Außen- und Innenprofil, die Vorderkante und die Hohlkehlen.	Polieren DSh-96
	Schlosserwerkstatt. Polieren Sie die Austrittskante von Hand.
	Schlosserwerkstatt. Markieren Sie die Bezeichnung der Klinge.
	Prüfen. Auf Risse prüfen.
	Spülung
	Endkontrolle	Kontrollplatte
	Vibrationstest

10. Vorschläge zur Verbesserung des technologischen Prozesses

Die Ausweitung der Serienproduktion von Dampf- und Dampferzeugern, bedingt durch die Aufgaben zur Entwicklung der Energie- und Gasindustrie 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, kommen Spezialmaschinen und CNC-Maschinen zum Einsatz. Die wichtigste Maßnahme zur Steigerung der Arbeitsproduktivität und Verbesserung der Qualität war die Einführung von Mehrspindelmaschinen zum kreisförmigen Kreuzstichfräsen der Innen- und Außenprofile der Arbeitsteile langer Klingen.
Durch die Übertragung der Bearbeitung eines bestimmten Klingensortiments auf computergesteuerte Maschinen war es möglich, mehrere Arbeitsgänge in einem zusammenzufassen und dadurch den Klingenbeschaffungszyklus zu verkürzen, den Arbeiter von schwerer manueller Arbeit zu befreien und die Genauigkeit der Bearbeitung hinsichtlich Größe und Rauheit zu erhöhen durch den Wegfall von Neuinstallationen und das Arbeiten im Schnittmodus
Unter den vielversprechenden Arbeiten, die einer wissenschaftlichen Begründung und Umsetzung bedürfen, sind folgende zu nennen:
- Verbesserung der Produktion von gestanzten Rohlingen im Hinblick auf die Reduzierung der Bearbeitungszugabe;
- Mechanisierung der 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 Führungsschaufeln.
Bedeutende technische Fortschritte im Turbinenbau werden durch die Organisation einer zentralisierten Konstruktion und Herstellung von Rotorblättern in einem spezialisierten Werk mit einer breiten Palette von Rotorblättern und damit durch die Übertragung ihrer mechanischen Bearbeitung in kontinuierlich und automatisch arbeitende Linien erzielt, deren Vorbereitung praktisch bereits erfolgt an den Turbinenschaufeln (LZTD).
Ein wichtiger Faktor technischer Fortschritt Diese Veranstaltung wird den Prozess der Entwicklung von Rotorblättern näher an ihre Produktion heranführen. GTU-UPI 2002

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