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O artigo discute métodos para fabricação de pás de compressores de alta pressão para motores de turbina a gás. O primeiro método é processar o perfil do aerofólio da pá por fresamento em máquinas de controle numérico por coordenadas, seguido de acabamento manual. O segundo método é o processamento eletroquímico, que elimina o processamento mecânico e manual das penas da lâmina. Os problemas de fabricação de pás de compressor pelo método de fresagem foram estudados. São apresentados problemas atuais cuja solução melhorará a precisão, a qualidade e eliminará os trabalhos manuais de retificação e polimento. As vantagens do processamento eletroquímico são apresentadas. São apresentados e analisados ​​os custos e intensidade de mão de obra para preparação da produção, os custos e intensidade de mão de obra para fabricação de lâminas. O trabalho também apresenta os resultados de medições de pás de compressores. Os melhores resultados em termos de precisão e estabilidade da geometria do perfil da pena foram obtidos como resultado do processamento eletroquímico.

processamento eletroquímico

fresagem

análise comparativa

motor de turbina a gás

1. Galiev V.E., Fatkullina D.Z. Processo tecnológico promissor para fabricação de pás de compressores de precisão [Texto] / V.E. Galiev, D. Z. Fatkullina // Boletim da UGATU. – 2014. – Nº 3. – P. 9–105.

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As pás do compressor são peças críticas e maciças de um motor de turbina a gás. A vida útil e o custo final do motor dependerão da tecnologia de fabricação da lâmina escolhida corretamente.

Garantir uma determinada vida útil da lâmina depende em grande parte de vários fatores tecnológicos. O estado da camada superficial das pás, a presença de vestígios de processamento anterior (rugosidade superficial), que são concentradores de tensões, têm um impacto significativo no longo prazo e na resistência à fadiga das pás durante a operação.

Portanto, a fabricação de pás, mesmo em produção em pequena escala, exige a utilização de processos tecnológicos modernos, equipamentos de alto desempenho e automação do processo de fabricação e controle.

Uma das tecnologias amplamente utilizadas para a fabricação de pás de compressor de um motor de turbina a gás é o fresamento em máquinas coordenadas com posterior refinamento manual, em especial operações de acabamento. No entanto, esta tecnologia tem uma série de desvantagens:

Baixa precisão e desempenho;

A necessidade de utilizar operações manuais;

Trabalhador altamente qualificado em operações manuais finais de acabamento do perfil das lâminas;

Condições prejudiciais para os trabalhadores na realização de trabalhos manuais de lixamento e polimento;

Alto custo e rápido desgaste das ferramentas de corte;

É necessário controle de 100%.

As tarefas atuais na fabricação de pás de compressores de motores de turbina a gás são:

Automação de operações de acabamento para processamento do perfil da caneta. A eliminação de operações manuais melhorará a qualidade e a estabilidade processo tecnológico fabricação de pás de motores de turbinas a gás;

O uso de métodos de processamento físico e químico eliminará o uso de ferramentas de corte caras e aumentará a produtividade do processamento;

Automação de inspeção de pás de motores de turbinas a gás.

Uma das áreas mais eficazes e promissoras para a fabricação de lâminas é o processamento eletroquímico. As vantagens do processamento eletroquímico são:

Redução do tempo de produção de lâminas e capacidade de processamento eficaz de materiais difíceis de processar;

A qualidade da superfície após tratamento eletroquímico requer pós-acabamento mínimo;

Alta vida útil da ferramenta;

Além disso, observa-se que as pás após o ECM aumentaram a estabilidade dinâmica dos gases, reduziram a propagação das frequências naturais de vibração e aumentaram a resistência à fadiga devido à diminuição das tensões residuais.

Sabe-se que fabricantes estrangeiros de motores de turbina a gás (como General Electric Company, MTU Aero Engines GmbH, Volvo Aero Corporation, etc.) utilizam com sucesso o ECM tanto como uma operação para moldagem preliminar do canal entre pás de monowheels usando não- eletrodos perfilados e para processamento dimensional do aerofólio da pá com eletrodos e instrumentos perfilados.

O trabalho começou nesta área e progressos significativos foram alcançados nas escolas de processamento eletroquímico do NIID (Moscou), Kazan (KAI, KSTU), Samara (SAI) e Ufa (Instituto de Pesquisa de Petrologia e Tecnologia ECHO na UGATU), etc.

Para análise, foram escolhidos dois métodos para fabricação de pás de compressor de alta pressão de um motor de turbina a gás.

Primeira maneira. Fabricação de lâminas em fresadoras coordenadas, Fig. 1. Um paralelepípedo fresado, fabricado com precisão de 0,1 mm, é utilizado como peça inicial. A trava em cauda de andorinha é formada em uma brochadeira horizontal. Além disso, o fresamento complexo de todos os elementos da parte de fluxo da lâmina é realizado em máquinas coordenadas numericamente controladas com tolerância para acabamento. No processo de fresamento complexo, a peça é suportada por uma haste em cauda de andorinha. O estágio final da fabricação da lâmina é o processamento manual ou processamento de correia sem fim.

Segunda maneira. Fabricação de lâminas em máquinas eletroquímicas, Fig. 2. Um paralelepípedo polido, fabricado com precisão de 0,02 mm, é utilizado como peça inicial. No processo de processamento eletroquímico, as superfícies do trato são formadas com margem para acabamento. Em seguida, a haste em cauda de andorinha é formada em uma brochadeira horizontal. A operação final é realizada em uma retificadora vibratória.

Vamos analisar os dois métodos de fabricação de pás de compressor. O quadro mais completo pode ser obtido comparando os custos e a intensidade de trabalho da preparação da produção, os custos e a intensidade de trabalho da fabricação da peça, bem como a precisão e estabilidade da fabricação da lâmina. Para análise, dois lotes de lâminas foram fabricados utilizando os métodos acima.

Arroz. 1. Principais etapas da fabricação de pás de compressor

Arroz. 2. Principais etapas da fabricação de pás de compressor

tabela 1

Custos básicos para preparação da produção

	Intensidade de trabalho planejada n.h.		Custo 1 peça. esfregar.		Inclui. Custos de material
	fabricação	reafiação	fabricação	reafiação
Fresagem
Fresa nº 1
Fresa nº 2
Fresa nº 3
Fresa nº 4
Fresa nº 5
Fresa nº 6
Fresa nº 7
Dispositivo
Processamento eletroquímico
Eletrodo nº 1
Eletrodo nº 2
Dispositivo

Arroz. 3. Custo de fabricação de equipamentos tecnológicos

Arroz. 4. Intensidade de mão de obra na fabricação de equipamentos tecnológicos

No processo de concepção de um processo tecnológico, fatores significativos são o tempo e os custos de preparação da produção (Tabela 1). Na tabela 1 incluiu os principais custos de fabricação de equipamentos para fresamento (primeiro método) e processamento eletroquímico (segundo método) de ferramentas de corte e eletrodos de ferramentas. Ao considerar a tabela. 1 torna-se óbvio que os custos de materiais e intensidade de mão de obra para preparação da produção para processamento eletroquímico são maiores do que para moagem.

A intensidade total de trabalho e o custo de fabricação de equipamentos tecnológicos são apresentados na Fig. 3 e 4.

A complexidade e o custo das principais operações de fabricação das lâminas são apresentados na Tabela. 2. Altos requisitos de precisão na fabricação de uma peça para processamento eletroquímico levam ao uso de uma operação adicional de “retificação de superfície”. O tempo gasto no processamento de um complexo de superfícies de pás de compressor pelo método eletroquímico é menor do que no fresamento. Também da mesa. A Figura 2 mostra que a tecnologia de “fresagem” exige a utilização de acabamento manual, o que aumenta o custo do produto acabado.

A intensidade total de trabalho e o custo de fabricação de uma lâmina são apresentados na Fig. 4 e 5.

mesa 2

Intensidade de mão de obra e custo das principais operações de fabricação de lâminas

		Intensidade de trabalho, n.h.		Custo, esfregue.
		Fresagem		Fresagem
	Fresagem			93 esfregar. 90,3 copeques.	93 esfregar. 90,30 copeques
	Esmerilhamento				26 esfregar. 27,50 copeques
	Puxando a fechadura			7 esfregar. 43,10 centavos.	7 esfregar. 43,10 centavos.
	Tratamento de superfícies do trato			100 esfregar. 00 copeques.	70 esfregar. 00 copeques.
	Operação manual			40 esfregar. 30,20 copeques
	Moagem vibratória				5 esfregar. 40 copeques

Arroz. 5. Complexidade total de fabricação de uma peça

Arroz. 6. Custo total de fabricação de uma peça

Na Fig. A Figura 7 mostra uma análise comparativa dos custos de fabricação de uma peça. No cálculo dos custos, levamos em consideração os custos de fabricação de equipamentos tecnológicos com sua posterior retificação e reparo. Como pode ser visto na figura, aumentar o programa de produção de peças reduz o custo de uma peça. No entanto, são incorridos custos significativos para lâminas fabricadas utilizando a tecnologia de fresagem. Este fenômeno é explicado pelo rápido desgaste da ferramenta de corte.

A virtual ausência de desgaste dos eletrodos durante o processamento eletroquímico reduz o custo de fabricação das lâminas.

Precisão na fabricação das lâminas e estabilidade dos processos tecnológicos Fig. 1 e 2 estão resumidos na Fig. 8.

As medições das lâminas acabadas foram realizadas em uma máquina de medição de controle. As medições foram realizadas ao longo das bordas de entrada e saída em quatro seções. Conclui-se da figura que a maior precisão e repetibilidade na obtenção das dimensões geométricas das bordas das lâminas é alcançada pelo método de processamento eletroquímico. Um aumento significativo na estabilidade e precisão da fabricação de lâminas por meio de processamento eletroquímico se deve à eliminação de operações manuais.

Em conjunto, considerando os dados obtidos, podem-se tirar as seguintes conclusões.

A utilização de equipamentos mais complexos no processo de processamento eletroquímico aumenta significativamente os custos e o tempo de preparação da produção. Assim, a fresagem é um método de processamento mais flexível e rapidamente adaptável. Os custos e a intensidade de mão de obra para preparar a produção do processamento de moagem são inferiores aos do processamento eletroquímico (Fig. 1 e 2).

O custo de fabricação de lâminas usando tecnologia de fresagem é maior do que usando processamento eletroquímico. O aumento do custo se deve ao fato de serem necessárias operações manuais após a operação de fresagem.

Arroz. 7. Gráfico comparativo de custos de fabricação de uma peça em função da quantidade de lâminas produzidas

Arroz. 8. Fabricação de bordas de precisão

Os custos de fabricação de lâminas utilizando a tecnologia de fresagem são maiores do que aqueles que utilizam processamento eletroquímico (Fig. 7). Um custo significativo é a compra de ferramentas de corte caras.

A precisão e estabilidade do processamento eletroquímico são muito maiores.

Link bibliográfico

Valiev A.I. ANÁLISE COMPARATIVA DA FABRICAÇÃO DE PÁS DE COMPRESSOR DE MOTOR DE TURBINA A GÁS // Pesquisa básica. – 2017. – Nº 5. – P. 36-41;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41503 (data de acesso: 28/03/2019). Chamamos a sua atenção revistas publicadas pela editora "Academia de Ciências Naturais"

Provavelmente todos sabem que, por mais que os chineses tentem, eles não conseguem copiar os motores a jato modernos. Todos. eles copiaram o que puderam e conseguiram seu próprio SUSHKA, mas o motor ainda precisa ser comprado na Federação Russa. Acabei de ler um artigo no ViMe: http://www.warandpeace.ru/ru/news/view/74298/ “A China ainda não consegue copiar um motor a jato moderno”. Além disso, entendo que existem tecnologias ultramodernas, desenvolvimentos, matemática, etc., etc., etc.... Mas para entender com mais detalhes o que realmente está acontecendo aqui, recomendo a leitura do seguinte artigo.

MOTORES E MATERIAIS

A potência de qualquer motor térmico é determinada pela temperatura do fluido de trabalho - no caso de um motor a jato, esta é a temperatura do gás que flui das câmaras de combustão. Quanto mais elevada for a temperatura do gás, mais potente será o motor, maior será o seu empuxo, maior será a eficiência e melhores serão as características de peso. Um motor de turbina a gás contém um compressor de ar. Ele é colocado em rotação por uma turbina a gás situada no mesmo eixo. O compressor comprime o ar atmosférico a 6-7 atmosferas e o direciona para as câmaras de combustão, onde o combustível - querosene - é injetado. O fluxo de gás quente que sai das câmaras - produtos da combustão do querosene - gira a turbina e, voando pelo bico, cria impulso do jato e impulsiona a aeronave. As altas temperaturas surgidas nas câmaras de combustão exigiram a criação de novas tecnologias e a utilização de novos materiais para a construção de um dos elementos mais críticos do motor - o estator e as pás do rotor da turbina a gás. Devem suportar temperaturas enormes por muitas horas, sem perder a resistência mecânica, na qual muitos aços e ligas já derretem. Em primeiro lugar, isso se aplica às pás da turbina - elas percebem um fluxo de gases quentes aquecidos a temperaturas acima de 1.600 K. Teoricamente, a temperatura do gás na frente da turbina pode chegar a 2.200 K (1.927 o C). Na época do nascimento da aviação a jato - logo após a guerra - por muito tempo não existiam em nosso país materiais com os quais fosse possível fabricar pás capazes de suportar altas cargas mecânicas.
Logo após o fim da Grande Guerra Patriótica, um laboratório especial do VIAM começou a trabalhar na criação de ligas para a fabricação de pás de turbinas. Foi chefiado por Sergei Timofeevich Kishkin.

PARA A INGLATERRA PARA METAL

O primeiro projeto doméstico de um motor turbojato foi criado em Leningrado pelo projetista de motores de aeronaves Arkhip Mikhailovich Lyulka, mesmo antes da guerra. No final da década de 1930, foi reprimido, mas, provavelmente antecipando sua prisão, conseguiu enterrar os desenhos do motor no pátio do instituto. Durante a guerra, a liderança do país soube que os alemães já haviam criado aviões a jato (a primeira aeronave com motor turbojato foi o alemão Heinkel He-178, projetado em 1939 como um laboratório voador; o primeiro avião de combate de produção foi o bimotor Messerschmitt Me-262 Então Stalin ligou para L.P. Beria, que supervisionou novos desenvolvimentos militares, e exigiu encontrar aqueles que estão trabalhando em motores a jato em nosso país. A.M. Lyulka foi rapidamente libertado e lhe deu instalações para o primeiro escritório de projetos em Moscou, na rua Galushkina. . Arkhip Mikhailovich encontrou e desenterrou seus desenhos, mas o motor de acordo com seu projeto não funcionou imediatamente. Então eles simplesmente pegaram o motor turbojato comprado dos britânicos e o repetiram um por um. não estavam disponíveis na União Soviética e na Inglaterra, e sua composição, é claro, era secreta. Mesmo assim, eles conseguiram decifrá-lo.
Chegando à Inglaterra para conhecer a produção de motores, S. T. Kishkin aparecia por toda parte calçando botas com sola grossa microporosa. E, tendo visitado em um tour a fábrica onde eram processadas as pás da turbina, ele, perto da máquina, como que por acidente, pisou em lascas que haviam caído de uma peça. Um pedaço de metal bateu em uma borracha macia, ficou preso nela e foi retirado e submetido a uma análise minuciosa em Moscou. Os resultados da análise do metal inglês e das extensas pesquisas internas realizadas no VIAM permitiram criar as primeiras ligas de níquel resistentes ao calor para pás de turbinas e, o mais importante, desenvolver os fundamentos da teoria de sua estrutura e produção .

Verificou-se que o principal transportador da resistência ao calor de tais ligas são partículas submicroscópicas da fase intermetálica baseadas no composto Ni3Al. As pás feitas das primeiras ligas de níquel resistentes ao calor poderiam funcionar por muito tempo se a temperatura do gás na frente da turbina não excedesse 900-1000 K.

Fundição em vez de estampagem

As pás dos primeiros motores foram estampadas em uma liga fundida em uma haste em um formato que lembra vagamente o produto acabado, e então foram processadas por muito tempo e com cuidado em máquinas. Mas aqui surgiu uma dificuldade inesperada: para aumentar a temperatura de operação do material, foram adicionados elementos de liga - tungstênio, molibdênio, nióbio. Mas eles tornaram a liga tão dura que se tornou impossível estampar - ela não poderia ser moldada usando métodos de deformação a quente.
Então Kishkin sugeriu lançar as lâminas. Os projetistas do motor ficaram indignados: em primeiro lugar, após a fundição, a lâmina ainda teria que ser processada nas máquinas e, o mais importante, como instalar uma lâmina fundida no motor? O metal das lâminas estampadas é muito denso, sua resistência é alta, mas o metal fundido permanece mais solto e obviamente menos durável que o metal estampado. Mas Kishkin conseguiu convencer os céticos, e a VIAM criou ligas especiais resistentes ao calor e tecnologia de fundição de lâminas. Foram realizados testes, a partir dos quais quase todos os motores turbojato de aviação passaram a ser produzidos com pás de turbina fundidas.
As primeiras lâminas eram sólidas e não suportavam altas temperaturas por muito tempo. Foi necessário criar um sistema de refrigeração para eles. Para isso, decidiram fazer canais longitudinais nas pás para fornecer o ar de refrigeração do compressor. Essa ideia não era tão boa: quanto mais ar do compressor for usado para resfriamento, menos ele irá para as câmaras de combustão. Mas não havia para onde ir - o recurso da turbina deveria ser aumentado a todo custo.

Eles começaram a projetar pás com vários canais de resfriamento localizados ao longo do eixo da pá. No entanto, logo ficou claro que esse projeto era ineficaz: o ar flui através do canal muito rapidamente, a área da superfície resfriada é pequena e o calor não é removido o suficiente. Tentaram mudar a configuração da cavidade interna da lâmina inserindo ali um defletor, que desvia e retarda o fluxo de ar, ou fazer os canais com um formato mais complexo. A certa altura, os especialistas em motores de aeronaves foram tomados por uma ideia tentadora - criar uma lâmina inteiramente de cerâmica: a cerâmica pode suportar temperaturas muito altas e não precisa ser resfriada. Quase cinquenta anos se passaram desde então, mas até agora ninguém no mundo fez um motor com lâminas de cerâmica, embora as tentativas continuem.

COMO FAZER UMA LÂMINA FUNDIDA

A tecnologia de fabricação de pás de turbina é chamada de fundição por cera perdida. Primeiramente é feito um modelo de cera da futura lâmina, moldando-a em um molde, no qual são colocados primeiro cilindros de quartzo no lugar dos futuros canais de resfriamento (depois passaram a utilizar outros materiais). O modelo é coberto com massa cerâmica líquida. Depois de seca, a cera derrete água quente, e a massa cerâmica é queimada. O resultado é um molde que pode suportar a temperatura do metal fundido de 1450 a 1500 o C, dependendo do grau da liga. O metal é derramado no molde, que endurece na forma de uma lâmina acabada, mas com hastes de quartzo em vez de canais internos. As hastes são removidas dissolvendo-se em ácido fluorídrico. Esta operação é realizada em uma sala hermeticamente fechada por um trabalhador em traje espacial com mangueira de abastecimento de ar. A tecnologia é inconveniente, perigosa e prejudicial.
Para eliminar essa operação, a VIAM passou a fabricar varetas de óxido de alumínio com adição de 10-15% de óxido de silício, que se dissolve em álcali. O material das lâminas não reage com álcalis e o óxido de alumínio restante é removido com um forte jato de água.
Na vida cotidiana, estamos acostumados a considerar os produtos fundidos muito ásperos e ásperos. Mas conseguimos selecionar tais composições cerâmicas que seu formato é completamente liso e a fundição quase não requer processamento mecânico. Isso simplifica muito o trabalho: as lâminas têm um formato muito complexo e não são fáceis de processar.
Novos materiais exigiam novas tecnologias. Por mais conveniente que fosse a adição de óxido de silício ao material da haste, ela teve que ser abandonada. O ponto de fusão do óxido de alumínio Al 2 O 3 é 2.050 o C, e do óxido de silício SiO 2 é de apenas cerca de 1.700 o C, e novas ligas resistentes ao calor destruíram as hastes já durante o processo de vazamento.
Para garantir que o molde de óxido de alumínio retenha sua resistência, ele é queimado a uma temperatura superior à temperatura do metal líquido derramado nele. Além disso, a geometria interna do molde não deve mudar durante o vazamento: as paredes das lâminas são muito finas e as dimensões devem corresponder exatamente às calculadas. Portanto, a quantidade permitida de contração do molde não deve exceder 1%.

POR QUE RECUSAMOS LÂMINAS ESTAMPADAS

Como já mencionado, após a estampagem a lâmina teve que ser usinada. Nesse caso, 90% do metal foi para cavacos. A tarefa estava definida: criar uma tecnologia de fundição de precisão que produzisse imediatamente um determinado perfil de lâmina, e o produto acabado só precisaria ser polido e aplicado um revestimento protetor térmico. Não menos importante é a estrutura que se forma no corpo da lâmina e desempenha a função de resfriá-la.
Assim, é muito importante fazer uma lâmina que resfrie eficientemente sem reduzir a temperatura do gás de trabalho e que tenha alta resistência a longo prazo. Este problema foi resolvido organizando os canais no corpo da lâmina e os orifícios de saída dela de modo que uma fina película de ar aparecesse ao redor da lâmina. Nesse caso, matam dois coelhos com uma cajadada só: os gases quentes não entram em contato com o material da lâmina e, portanto, não a aquecem e não se resfriam.
Há alguma analogia aqui com a proteção térmica de um foguete espacial. Quando um foguete entra nas camadas densas da atmosfera em alta velocidade, o chamado revestimento sacrificial que cobre a ogiva começa a evaporar e queimar. Ele assume o fluxo de calor principal e os produtos de sua combustão formam uma espécie de almofada protetora. O projeto de uma pá de turbina é baseado no mesmo princípio, apenas ar é usado em vez de um revestimento sacrificial. É verdade que as lâminas também precisam ser protegidas contra erosão e corrosão.

O procedimento para fazer uma lâmina é o seguinte. Primeiro, uma liga de níquel é criada com parâmetros específicos de resistência mecânica e resistência ao calor, para a qual são introduzidos aditivos de liga no níquel: 6% de alumínio, 6-10% de tungstênio, tântalo, rênio e um pouco de rutênio. Eles permitem que você obtenha desempenho máximo em altas temperaturas para ligas fundidas à base de níquel (é tentador aumentar ainda mais usando mais rênio, mas é extremamente caro). O uso do siliceto de nióbio é considerado uma direção promissora, mas isso é assunto de um futuro distante.
Mas a liga é despejada no molde a uma temperatura de 1450 o C e esfria junto com ela. O metal resfriado cristaliza, formando grãos individuais equiaxiais, ou seja, aproximadamente do mesmo tamanho em todas as direções. Os próprios grãos podem ser grandes ou pequenos. Eles não aderem de maneira confiável e as lâminas de trabalho foram destruídas ao longo dos limites dos grãos e quebradas em pedaços. Nem uma única lâmina poderia durar mais de 50 horas. Em seguida, propusemos a introdução de um modificador no material do molde de fundição - cristais de aluminato de cobalto. Servem como centros, núcleos de cristalização, acelerando o processo de formação dos grãos. Os grãos são uniformes e pequenos. Novas lâminas começaram a funcionar por 500 horas. Esta tecnologia, desenvolvida por E. N. Kablov, ainda funciona e funciona bem. E nós da VIAM produzimos toneladas de aluminato de cobalto e fornecemos para as fábricas.
A potência dos motores a jato cresceu, a temperatura e a pressão do jato de gás aumentaram. E ficou claro que a estrutura multigrãos do metal da lâmina não seria capaz de funcionar nas novas condições. Outras ideias eram necessárias. Eles foram encontrados, levados ao estágio de desenvolvimento tecnológico e ficaram conhecidos como cristalização direcional. Isso significa que o metal, ao solidificar, não forma grãos equiaxiais, mas longos cristais colunares alongados estritamente ao longo do eixo da lâmina. Uma lâmina com tal estrutura resistirá muito bem à fratura. Lembro-me imediatamente da velha parábola sobre uma vassoura que não pode ser quebrada, embora todos os seus galhos se quebrem sem dificuldade.

COMO É PRODUZIDA A CRISTALIZAÇÃO DIRIGIDA

Para garantir que os cristais que formam a pá cresçam adequadamente, o molde contendo o metal fundido é lentamente removido da zona de aquecimento. Neste caso, o molde com metal líquido fica sobre um enorme disco de cobre resfriado por água. O crescimento do cristal começa na parte inferior e sobe a uma velocidade quase igual à velocidade com que o molde sai do aquecedor. Ao criar a tecnologia de cristalização direcional, foi necessário medir e calcular vários parâmetros - a taxa de cristalização, a temperatura do aquecedor, o gradiente de temperatura entre o aquecedor e o refrigerador, etc. movimento do molde que os cristais colunares cresceriam ao longo de todo o comprimento da lâmina. Se todas essas condições forem atendidas, 5 a 7 cristais colunares longos crescem para cada centímetro quadrado da seção transversal da lâmina. Esta tecnologia permitiu a criação de uma nova geração de motores de aeronaves. Mas fomos ainda mais longe.
Tendo estudado os cristais colunares crescidos usando métodos de raios X, percebemos que toda a lâmina pode ser feita de um cristal, que não terá limites entre grãos - os elementos mais fracos da estrutura ao longo dos quais começa a destruição. Para fazer isso, eles fizeram uma semente que permitiu que apenas um cristal crescesse em uma determinada direção (a fórmula cristalográfica de tal semente é 0-0-1; isso significa que na direção do eixo Z o cristal cresce, e em Direção XY- Não). A semente foi colocada na parte inferior do molde e o metal foi despejado, resfriando-o intensamente por baixo. O crescente cristal único assumiu a forma de uma lâmina.
Os engenheiros americanos usaram um cristalizador de cobre resfriado a água para resfriamento. E depois de vários experimentos, o substituímos por um banho de estanho fundido a uma temperatura de 600-700 K. Isso possibilitou selecionar com mais precisão o gradiente de temperatura necessário e obter produtos Alta qualidade. A VIAM construiu instalações com banhos para cultivo de lâminas monocristalinas - máquinas muito avançadas com controle computadorizado.
Na década de 1990, quando a URSS entrou em colapso, as aeronaves soviéticas, principalmente caças MiG, permaneceram na Alemanha Oriental. Seus motores tinham pás de nossa produção. O metal das lâminas foi examinado pelos americanos, após o que logo seus especialistas vieram ao VIAM e pediram para mostrar quem o criou e como. Acontece que eles receberam a tarefa de fabricar lâminas monocristalinas com um metro de comprimento, o que não conseguiram resolver. Projetamos uma planta para fundição em alto gradiente de grandes pás para turbinas de energia e tentamos oferecer nossa tecnologia à Gazprom e à RAO UES da Rússia, mas eles não demonstraram interesse. Porém, já temos uma instalação industrial quase pronta para fundição de lâminas com um metro de comprimento e tentaremos convencer a gestão dessas empresas da necessidade de implementá-la.

Aliás, as turbinas para energia são outra tarefa interessante, que foi decidido pelo VIAM. Motores de aeronaves que chegaram ao fim de sua vida útil passaram a ser utilizados em estações de compressão de gasodutos e em usinas que acionam bombas de oleodutos. Agora tornou-se urgente criar motores especiais para estas necessidades que funcionariam a temperaturas e pressões de gás de trabalho muito mais baixas, mas por muito mais tempo. Se a vida útil de um motor de aeronave for de cerca de 500 horas, as turbinas do oleoduto e gasoduto deverão operar de 20 a 50 mil horas. Um dos primeiros a começar a trabalhar neles foi o Samara Design Bureau, sob a liderança de Nikolai Dmitrievich Kuznetsov.

LIGAS RESISTENTES AO CALOR

A lâmina monocristalina não fica sólida - dentro dela possui uma cavidade de formato complexo para resfriamento. Juntamente com o CIAM, desenvolvemos uma configuração de cavidade que proporciona um coeficiente de eficiência de resfriamento (relação entre as temperaturas do metal da lâmina e do gás de trabalho) de 0,8, quase uma vez e meia superior ao dos produtos seriados.

Estas são as pás que oferecemos para motores de nova geração. Agora a temperatura do gás na frente da turbina mal chega a 1.950 K, e nos novos motores chegará a 2.000-2.200 K. Para eles, já desenvolvemos ligas de alta resistência ao calor contendo até quinze elementos da tabela periódica, incluindo rênio e rutênio, e revestimentos de proteção térmica, que incluem níquel, cromo, alumínio e ítrio, e no futuro - cerâmica feita de óxido de zircônio estabilizado com óxido de ítrio.

As ligas de primeira geração continham pequenas quantidades de carbono na forma de titânio ou carbonetos de tântalo. Os carbonetos estão localizados ao longo dos limites do cristal e reduzem a resistência da liga. Nos livramos do carboneto e o substituímos pelo rênio, aumentando sua concentração de 3% nas primeiras amostras para 12% nas últimas. Temos poucas reservas de rénio no nosso país; existem depósitos no Cazaquistão, mas após o colapso União Soviética foi totalmente comprado pelos americanos; Resta a ilha de Iturup, reivindicada pelos japoneses. Mas temos muito rutênio e, em novas ligas, substituímos com sucesso o rênio por ele.
A singularidade da VIAM reside no fato de sermos capazes de desenvolver ligas, a tecnologia para sua produção e o método de fundição do produto acabado. Uma enorme quantidade de trabalho e conhecimento de todos os funcionários da VIAM foi colocada em todas as lâminas.

Candidato de Ciências Técnicas I. DEMONIS, Diretor Geral Adjunto do VIAM

A PJSC Ufa Engine Production Association (UMPO) lançou a maior instalação de fusão e fundição para fundição de lâminas na Europa no local de fundição avançada de lâminas. As dimensões do equipamento são 9 metros de largura, 12 metros de comprimento e 8,5 metros de altura. A instalação é destinada à produção de blanks durante a produção de peças de motor para a promissora aeronave civil MS-21. Novos equipamentos permitem fundir de 20 a 150 kg de uma liga especial, o que permite vazar grande quantidade lâminas em apenas um ciclo.

O novo ROM estará ativamente envolvido na implementação de um projeto conjunto entre a UMPO e o Instituto de Aço e Ligas de Moscou (NUST MISIS) para desenvolver e implementar tecnologia eficiente em termos de recursos para a fabricação de pás de turbina fundidas ocas. Será utilizado não apenas na produção de motores de turbina a gás para aeronaves, mas também de estações de bombeamento de petróleo e gás”, disse Pavel Alinkin, curador do programa promissor, vice-chefe do departamento de desenvolvimento técnico e reequipamento.

No início de novembro de 2015, este projeto ganhou um subsídio em um concurso do Ministério da Educação da Federação Russa sob a Resolução nº 218 do Governo da Federação Russa. A subvenção ajudará a UMPO a reduzir o tempo necessário para introduzir inovações na produção piloto e em massa.

A associação tem uma vasta experiência em cooperação com universidades russas ao abrigo da Resolução 218. Atualmente, a empresa trabalha em mais duas tecnologias: para a produção de peças fundidas de titânio de paredes finas e grandes dimensões (com MISiS e USATU) e peças de alumínio resistente ao calor (com USATU e outras universidades). Dois projetos - também com MISiS e USATU - foram concluídos com sucesso, e seus resultados estão atualmente sendo colocados em produção. Trata-se da tecnologia de fabricação do suporte da turbina do motor do helicóptero VK-2500 e da produção de monociclos e blisks por meio de soldagem por fricção linear.

Pela primeira vez na Rússia, foi possível fundir lâminas inovadoras (o método é chamado de fundição por cera perdida) a partir de uma liga de alumineto de titânio, que é duas vezes mais leve que suas contrapartes à base de níquel. A tecnologia para fabricação de novas pás já foi colocada em produção na Ufa Engine Production Association (UMPO PJSC). Espera-se que lâminas intermetálicas de titânio sejam usadas no novo motor russo PD-14 para a aeronave russa de passageiros de curto e médio curso MS-21. Ao reduzir o peso da aeronave, o novo desenvolvimento permitirá transportar mais passageiros com menor consumo de combustível.

“Hoje, a fabricação de produtos a partir de alumineto de titânio é muito procurada na aviação civil. O nosso desenvolvimento não é inferior aos análogos mundiais da Europa e dos EUA. É muito importante que este seja um desenvolvimento totalmente nacional: as lâminas podem ser produzidas com equipamentos nacionais e a partir de materiais nacionais”, afirmou o chefe do grupo de investigação, chefe do departamento de “Tecnologia de Processos de Fundição e Processamento Artístico de Materiais”. no NUST MISIS, Professor Vladimir Belov em entrevista. A transição para uma nova tecnologia reduzirá significativamente o peso do motor, com isso será possível transportar mais passageiros ou carga em longas distâncias. Além do mais, nova tecnologia a fabricação de pás reduzirá significativamente a tensão centrífuga efetiva no compressor e nas turbinas dos motores de aeronaves, reduzirá a inércia das turbinas e compressores e, assim, reduzirá o consumo de combustível e as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera.

A invenção refere-se ao campo da engenharia mecânica, nomeadamente a métodos de fabricação de pás de motores de turbina a gás de aeronaves (GTE) a partir de materiais que podem ser deformados no estado frio ou quente. Uma lâmina em branco é feita. Formam um perfil aerodinâmico em cada seção da pena. Forme uma haste. As operações de acabamento são realizadas. A formação do aerofólio e da haste é realizada pela torção simultânea da pena e da haste e sua calibração no carimbo. Uma peça plana é feita com seções cuja área e comprimento são iguais, respectivamente, à área das seções correspondentes da lâmina estampada e ao comprimento das cordas dessas seções. O resultado é um aumento na taxa de utilização de metal e na precisão de fabricação, um aumento na qualidade das pás de motores de turbina a gás de corda larga e uma redução nos custos de tempo. 2 doentes.

A presente invenção refere-se ao campo da engenharia mecânica, nomeadamente a métodos de fabricação de pás de motores de turbina a gás (GTE) de aeronaves a partir de materiais que podem ser deformados no estado frio ou quente.

Em projetos modernos de ventiladores de motores de aeronaves, pás largas de grande porte são amplamente utilizadas, o que pode reduzir significativamente o ruído do ventilador, aumentar o empuxo e geralmente aumentar a eficiência de um motor de turbina a gás.

São conhecidas tecnologias tradicionais para a produção de lâminas, incluindo a produção de um blank de lâmina por estampagem com torção passo a passo do perfil da lâmina e folgas para a lâmina e trava, seguida de remoção de sobras por corte, eletrofísico e outros métodos (Krymov V.V., Eliseev Yu.S., Zudin K.I. Produção de pás de motores de turbina a gás. M., "Engenharia Mecânica / Engenharia Mecânica - Voo", 2002, pp. 66-100, 101-197).

Este método torna-se extremamente trabalhoso e intensivo em metal na produção de lâminas de corda larga devido às suas grandes dimensões (o comprimento pode chegar a 1,5 m, com relação altura-corda inferior a 2) e forma geométrica complexa.

A configuração complexa das transições preliminares reduz a capacidade de fabricação das operações relacionadas, desde a limpeza de defeitos de estampagem até o uso de suportes especializados para aquecimento antes da próxima transição de estampagem.

A redução da tolerância para usinagem do perfil do aerofólio leva a um aumento nas forças específicas de estampagem e, simultaneamente, a obtenção de sua configuração final requer um aumento na rigidez do conjunto do kit de estampagem para amortecer altas forças de cisalhamento durante a estampagem.

O acabamento final simultâneo do perfil da pena em termos de espessura e configuração, apesar dos métodos conhecidos de fresagem mecânica, química e eletroquímica, é uma operação altamente trabalhosa.

Existe um método conhecido para a fabricação de pás de motores de turbina a gás (patente RF nº 2257277) - protótipo. A essência do método é que na primeira etapa do projeto do processo tecnológico, o desenho da lâmina é retrabalhado, desenrolando e separando as seções de projeto do aerofólio, “colocando” as cordas das seções não torcidas em um plano. O desenho da lâmina modificado resultante é a base para projetar uma peça bruta de estampagem. A estampagem em branco, que possui perfil de pena não torcido, é feita pelos métodos de estampagem volumétrica com folga ao longo da pena e trava para posterior processamento de corte. Depois de remover a folga bruta, por exemplo por fresagem, o perfil da lâmina é torcido a quente usando dispositivos especiais. Posteriormente, a peça assim produzida é submetida a todas as etapas tradicionais do processo de fabricação da lâmina.

A desvantagem deste método é que a determinação dos parâmetros de potência através do cálculo do processo de turbilhonamento a quente de uma pá com seção transversal de aerofólio variável ao longo do comprimento é problemática porque a análise dos modelos matemáticos existentes para determinação dos parâmetros de força durante a torção limita-se à consideração de hastes com seções geométricas elementares (círculo, elipse, quadrado, retângulo). Portanto, deformações durante a torção do produto levam inevitavelmente à distorção do aerofólio, que pode ultrapassar a faixa de tolerância. A seleção dos modos tecnológicos e parâmetros geométricos da peça requer uma grande quantidade de trabalho experimental trabalhoso e demorado para cada tipo de tamanho de lâmina de corda larga. O processo não é estável, depende de muitos fatores e requer equipamentos especiais.

Para eliminar os aspectos negativos acima, propõe-se separar as operações: a formação da espessura de entrega do perfil da pena e a formação do seu contorno. Além disso, permite ampliar significativamente a gama de equipamentos para a execução da primeira etapa, sendo que todas as operações associadas de ajuste e processamento mecânico desta etapa são realizadas em um contorno endireitado e tecnologicamente mais avançado.

A presente invenção tenta introduzir um novo método para a produção de pás contornadas de motores de turbina a gás, um método de forjamento final isotérmico sem rebarba de passagem única (torção + calibração), que reduz ou resolve os problemas acima mencionados.

A invenção resolve o problema de fabricação de pás de motores de turbina a gás de corda larga de formato geométrico complexo usando equipamento padrão.

O resultado técnico da presente invenção é melhorar a qualidade de fabricação de pás de motores de turbina a gás de corda larga, bem como a estabilidade do processo tecnológico e ao mesmo tempo reduzir custos.

Um método para fabricar pás de motor de turbina a gás, incluindo a fabricação de uma pá em bruto, formando um aerofólio em cada seção do aerofólio da pá, formando uma haste e realizando operações de acabamento, formando um aerofólio em cada seção do aerofólio da pá e formando a haste é realizado torcendo simultaneamente o aerofólio e a haste e calibrando-os em uma matriz de estampagem isotérmica, na qual é produzida uma peça plana, feita com seções cuja área e comprimento são iguais, respectivamente, à área das seções correspondentes do lâmina estampada e o comprimento das cordas dessas seções.

A essência da invenção é ilustrada por desenhos que mostram:

figura 1 - lâmina de corda larga 1, fabricada, por exemplo, em titânio ou uma de suas ligas;

figura 2 - blank endireitado de lâmina de corda larga.

O método de fabricação de pás de motores de turbina a gás proposto de acordo com a invenção é realizado da seguinte forma.

1. Produção de peças planas 4 (Fig. 2) por métodos de extrusão e (ou) estampagem de precisão, bem como laminação e (ou) recalque e (ou) processamento mecânico de produtos planos ou longos.

2. Preparação dos elementos básicos 3 para posterior processamento mecânico de acabamento da pena e ao mesmo tempo colocação de elementos para estampagem de transição única ou na fase de estampagem de precisão da peça e (ou) pele adicional. processamento de peças previamente obtidas ou obtidas por soldagem à peça 4 e pele adicional. em processamento.

3. Preparação de uma projeção planejada da peça para estampagem de transição única ou na fase de estampagem de precisão da peça e (ou) pele adicional. processamento de blanks obtidos anteriormente (isso garante a igualdade dos acordes do blank da caneta 6 e dos acordes do produto acabado 7).

4. Preparação das dimensões de altura da peça para estampagem de passagem única ou na fase de estampagem de precisão da peça e (ou) pele adicional. processamento de peças recebidas anteriormente.

5. Aplicação de calor e pressão à peça de trabalho para estampagem isotérmica (torção simultânea do aerofólio (“pena”) 1 e da cauda (“trava”) 2 com calibração simultânea) e produção essencialmente da configuração externa acabada necessária e dimensões de perfil de a pena. Para torção de alto ângulo do aerofólio (mais de 40°) e calibração de pás de ventilador de corda larga, são usados ​​elementos de fixação especialmente inseridos do equipamento de matriz (não mostrado).

6. Acabamento do produto para retirada do excesso de material dos bordos dianteiro e traseiro (5) da configuração externa estampada isotermicamente para obter o perfil da lâmina acabado.

7. Remoção dos elementos de base (assentamento) 3 da Fig.1.

8. Processamento mecânico da haste da lâmina (“trava”) 2.

Um exemplo de implementação específica. A estampagem experimental de uma pá de motor de turbina a gás de corda larga foi realizada em uma matriz fechada. Material - liga de titânio grau VT6. A temperatura de estampagem não é superior a 850°C. O instrumento foi aquecido a uma temperatura não superior a 850°C. Dimensões da lâmina acabada: comprimento - 1200 mm, largura máxima da corda 620 mm.

O método proposto para a fabricação de pás de corda larga permite desenvolver uma tecnologia eficaz que pode ser usada para produzir diversas pás para motores de turbina a gás a partir de metais e ligas avançadas.

A vantagem da solução técnica proposta permite ampliar as capacidades tecnológicas dos equipamentos padrão e conduzir o processo em custos mínimos tempo. A taxa de utilização do metal aumenta significativamente, a precisão da fabricação e a estabilidade do processo aumentam.

Método para fabricação de pás de motores de turbina a gás, incluindo a fabricação de uma lâmina bruta, formação de um aerofólio em cada seção do aerofólio da pá, formação de uma haste e realização de operações de acabamento, caracterizado pelo fato de que a formação de um aerofólio em cada seção do aerofólio da pá e a formação da haste são realizadas por torção simultânea do aerofólio e da haste e sua calibração em matriz por estampagem isotérmica, produzindo-se uma peça plana feita com seções cuja área e comprimento são iguais, respectivamente, à área de ​as seções correspondentes da lâmina estampada e o comprimento das cordas dessas seções.

Patentes semelhantes:

A invenção refere-se à engenharia mecânica, nomeadamente ao processamento de metais por forjamento ultrassónico, podendo ser utilizada para o fabrico de peças com características técnicas e operacionais acrescidas e para a formação de arestas arredondadas com espessura variável.

A invenção refere-se à conformação de metais e pode ser utilizada na indústria aeronáutica na fabricação de blanks de pás com duas hastes ou com uma haste e cobertura. A peça aquecida é instalada em um recipiente entre duas meias-matrizes de uma matriz composta feita com um canal. Neste caso, parte da peça é colocada no punção inferior. A peça é deformada para formar um pescoço fechando as semimatrizes. Em seguida, uma das hastes da lâmina é formada movendo o punção inferior para cima após parar as meias matrizes. A peça de trabalho é extrudada através do canal da matriz composta pelo punção superior enquanto o punção inferior se move para a posição inferior. Neste caso, parte da peça fica no recipiente e é formada uma estampagem seção variável, expandindo-se em direção à parte restante da peça no recipiente. Como resultado, a gama de peças estampadas obtidas é ampliada, a taxa de utilização do metal aumenta e as características de resistência do produto aumentam. 2 doentes.

As invenções referem-se à conformação de metais e podem ser utilizadas na fabricação de pás de turbinas por estampagem a quente. A peça inicial é colocada em um receptor horizontal de uma matriz dividida, consistindo de duas meias-matrizes com um plano de divisão vertical. As semimatrizes são confeccionadas com furo passante horizontal formando um receptor e cavidades para as lâminas localizadas radialmente em relação ao receptor. Uma força axial é aplicada em ambas as extremidades da peça por meio de punções localizados em ambos os lados. Como resultado, a peça é deformada até que as cavidades sob as lâminas sejam completamente preenchidas e seja obtido um forjamento de várias peças. O forjamento consiste em lâminas conectadas por um resíduo de prensa. O forjamento é removido da matriz e as lâminas são separadas do resíduo da prensa. O resultado é um aumento na plasticidade do material da peça quando ela flui para a cavidade das semi-matrizes, uma redução no esforço tecnológico, bem como um aumento na precisão dos produtos resultantes e na taxa de utilização do material. 2 n. e 2 salário voar, 18 doentes. 1 avenida.

A invenção refere-se ao campo da engenharia mecânica, nomeadamente a métodos para fabricar pás de motores de turbinas a gás de aeronaves a partir de materiais que podem ser deformados em estado frio ou quente

Introdução

A produção de pás de motores de turbina a gás ocupa um lugar especial na engenharia mecânica moderna. Isso se deve aos seguintes recursos de fabricação de lâminas.
1. A finalidade responsável das pás do motor. As lâminas determinam decisivamente a confiabilidade e a operação sem problemas dos motores de turbina a gás. A vida útil de um motor é determinada, via de regra, pelo desempenho das pás. Nesse sentido, a tecnologia de fabricação e monitoramento das pás deve garantir a estabilidade da qualidade de sua produção e excluir a possibilidade de instalação de pás com desvios nas dimensões geométricas, qualidade superficial, defeitos metalúrgicos e outros defeitos do motor.
2. Complexidade formas geométricas e os requisitos para fabricação de lâminas de alta precisão. A pena da lâmina é uma lâmina de seção transversal variável, limitada por superfícies de formato complexo e orientada com precisão no espaço em relação à fechadura. A precisão de fabricação da caneta está na faixa de 0,05 x 0,15 mm. A peça de travamento, com a qual as lâminas são fixadas aos discos, é fabricada com precisão de 0,01-0,02 mm.
3. Produção em massa de lâminas. Um motor moderno com compressor axial possui até 2.000 pás. Nesse sentido, mesmo com a produção de protótipos de motores, a produção de pás é de natureza seriada.
4. O uso de materiais caros e escassos para a fabricação de lâminas. Nesse sentido, o processo tecnológico de produção das lâminas deve garantir um percentual mínimo de defeitos.
5. Má usinabilidade dos materiais utilizados na fabricação das lâminas. As pás da turbina são feitas de ligas à base de níquel, que possuem dureza e viscosidade relativamente altas.
A combinação desses fatores determinou a especificidade da produção de lâminas.
A produção de pás está sendo aprimorada, principalmente no sentido de mecanização e automação. A eliminação do trabalho manual não apenas reduz a intensidade do trabalho, mas também melhora a qualidade da fabricação das lâminas.
Foram alcançados progressos significativos em Ultimamente na área de intensificação dos modos de processamento de aços e ligas resistentes ao calor e de titânio, bem como na área de fabricação de lâminas de cerâmica.

1. Finalidade e design das lâminas dos bicos

Guias e lâminas de trabalho, de acordo com a finalidade a que se destinam, são as partes principais dos motores a vapor e de pás. Juntos, eles formam a parte de fluxo da turbina, na qual a energia térmica do meio de trabalho (vapor, gás) é convertida em trabalho mecânico do rotor rotativo. O conjunto de lâminas guia e de trabalho é chamado de aparelho de lâmina de turbina.
O aparelho de lâmina é a parte mais cara e mais crítica da turbina. A eficiência de uma turbina – sua eficiência – depende antes de tudo da qualidade do aparelho de pás. A intensidade de trabalho na fabricação das pás de uma poderosa turbina a vapor moderna atinge 42-45% da intensidade total de trabalho na fabricação de todas as suas peças.
As pás da turbina operam em condições muito difíceis. Eles estão sujeitos a fortes forças centrífugas, efeitos de flexão e pulsação do ambiente de trabalho, causando vibrações nas lâminas, nas quais vibrações ressonantes podem ser facilmente excitadas. Tudo isso acontece nos primeiros estágios da turbina em altas temperaturas do ambiente de trabalho, afetando as pás tanto química quanto mecanicamente; nas últimas etapas, ocorre corrosão (erosão) das bordas de entrada das pás por partículas de água contidas no vapor úmido.
Estas condições exigem uma abordagem particularmente cuidadosa no desenho das lâminas, na seleção dos materiais para as mesmas e na organização da sua produção. Deve-se ter especial cuidado em cumprir todas as dimensões das lâminas que formam a forma e em cumprir os requisitos técnicos estabelecidos para a sua fabricação. Desvios dos desenhos podem causar tensões adicionais nas pás que não foram incluídas nos cálculos, o que, por sua vez, pode levar a uma grave falha da turbina.
O aparelho bocal do primeiro estágio é lavado com gás, cuja temperatura, levando em consideração o desnível após a câmara de combustão, pode ser 100-120 ° C superior à massa média na frente da turbina. Portanto, em turbinas a gás de alta temperatura, ele é resfriado de forma muito intensa. A temperatura média em massa na frente da turbina deve ser considerada a temperatura média ponderada de estagnação diretamente na frente das pás do rotor. Isso permite que o ar seja utilizado com mais liberdade para resfriar as pás do bocal do primeiro estágio, porém, pequenas perdas aerodinâmicas no próprio aparelho do bocal e um fluxo que é maximamente uniforme em temperatura, pressão e direção diretamente na frente das pás de trabalho deste estágio deve ser garantido.
As lâminas dos bicos são geralmente ligeiramente torcidas ao longo do raio e, portanto, os sistemas de refrigeração utilizados podem ser implementados sob quase todas as leis de torção de estágio.
O aparelho bocal do primeiro estágio da turbina costuma ser desmontável com bocais de duplo suporte, pois percebe a maior queda de pressão, mas com a necessária liberdade de expansão térmica (Fig. 1, a). Todos os novos possuem lâminas de bico resfriadas com ar liberado principalmente na borda de saída. Este ar, misturado ao fluxo de gás principal, atua nos aros subsequentes da turbina, de modo que seu consumo não causa muitos danos à eficiência da turbina. As lâminas do bico resfriado oco são fabricadas por fundição de precisão (cera perdida). O primeiro estágio da turbina da unidade GTK-16 TMZ possui pás soldadas.
Para dispositivos de bocal de estágios subsequentes, lâminas montadas em cantilever são usadas na prática estacionária (Fig. 1, b). Na fábrica de motores turbo eles são combinados em pacotes (segmentos) de três ou quatro peças, e entre os pacotes ficam

Desenhos de lâminas de sal

A)

b)

V)

a - lâmina de bico refrigerado a ar de dois suportes; b - montado em cantilever
lâmina guia da turbina; c - aparelho bocal ajustável com superfícies limitadoras esféricas.

Arroz. 1

Seções da parte do perfil das lâminas do bico resfriado

a - resfriamento convectivo com defletor; b - resfriamento de filme convectivo; c - resfriamento penetrante; g - resfriamento intraparede;
1 - defletor; 2 - lâmina fundida; 3 - revestimento poroso; 4 - revestimento protetor térmico.
Arroz. 2

Dispositivos de bicos não separáveis ​​são usados ​​na forma de diafragmas soldados. Eles exigem medidas especiais de projeto para garantir a termoelasticidade e evitar trelas. Diafragmas ocos e de paredes finas sem conector horizontal são preferidos.
Também é desejável tornar ocas as lâminas do bocal não resfriado para reduzir tensões térmicas nas bordas de saída durante paradas repentinas. Em todos os casos, é necessário minimizar a dissipação de calor das pás dos bicos para as peças do estator que as prendem.
Dispositivos de bico de dois e três eixos requerem uma tolerância estrita na área da seção transversal de saída do primeiro estágio de cada turbina para garantir a distribuição calculada das gotas de calor entre eles. Em condições de operação, a área das turbinas de alta e baixa pressão aumenta em quantidades diferentes.
Dispositivos de bico ajustável requerem atenção especial no design. Para reduzir as folgas radiais nas extremidades das pás, as superfícies meridionais adjacentes às pás guia rotativas devem ser feitas ao longo de esferas descritas por raios a partir do centro localizado na intersecção do eixo dos eixos das pás com o eixo da turbina (Fig. 1, c). A simplificação do projeto é alcançada com um número relativamente pequeno de lâminas largas, entretanto, a folga axial entre o bico e as lâminas de trabalho muda mais fortemente quando elas são giradas. A faixa operacional necessária para alterar a área do bocal é de ±10%.
Entre os vários designs de lâminas de bicos resfriados, as lâminas defletoras são as mais comuns (Fig. 2, a). O invólucro externo geralmente é feito por fundição de precisão. Um defletor inserível de parede fina permite um bom resfriamento convectivo das paredes e resfriamento a jato de dentro da borda principal da lâmina. O refrigerante sai da lâmina com mais frequência através ou próximo à borda de saída oca. Nessas lâminas, o refrigerante se move ao longo do eixo da lâmina. Nos primeiros projetos de dispositivos de bocais resfriados do primeiro estágio, o fluxo longitudinal do refrigerante era usado sem liberar ar na borda. Hoje em dia, devido ao pequeno efeito de resfriamento, tais projetos raramente são utilizados e apenas para o segundo ou terceiro estágio.
Vantagens de uma lâmina com defletor inserido para a seção transversal do refrigerador:
aproximar os coeficientes de transferência de calor do ar e do gás, o que proporciona uma temperatura uniforme em toda a seção transversal da pá;
a possibilidade de implementar resfriamento diferenciado das seções das pás em altura e seção transversal devido à localização e número de furos no defletor;
a capacidade de regular a profundidade de resfriamento da lâmina no processo de ajuste fino ou aumento de recurso;
simplicidade comparativa de intensificação da troca de calor no lado do ar devido a vários turbuladores.
O defletor é uma carcaça estampada de parede fina composta por duas partes, conectadas por soldagem a ponto ou rolo, às vezes por soldagem. É possível fabricar um defletor deformando e perfurando um tubo de parede fina. A perfuração do defletor em determinados locais permite intensificar a transferência de calor por convecção devido ao resfriamento a jato. A concentração do resfriamento a jato em um local é chamada de resfriamento por chuveiro.
Lâminas de bico com resfriamento por película convectiva são usadas para temperaturas de gás mais altas (Tg > 1200 - 1250 °C) do que com resfriamento puramente convectivo. Isto consome mais ar de resfriamento do que sem soprar o filme de resfriamento. Contudo, para as lâminas de bocal do primeiro estágio isto não tem importância decisiva. A vantagem do resfriamento convectivo das lâminas por filme (Fig. 2, b) é a possibilidade de reduzir adicionalmente a temperatura do metal em 100 °C ou mais. Outra vantagem é a capacidade de eliminar o superaquecimento local da lâmina, criando uma fenda de sopro adicional na frente da área com temperatura elevada. No entanto, o filme se desgasta rapidamente e as fendas devem ser repetidas. Além disso, o impacto do filme soprado na camada limite provoca um aumento nas perdas aerodinâmicas. Durante o resfriamento do filme, geralmente há temperatura irregular na seção transversal da lâmina.
Nas lâminas de bicos de acionamento doméstico com resfriamento por filme convectivo no final da década de 80, ainda não eram difundidos, mas surgiram na nova década de 90.
Dentre os sistemas de refrigeração para pás de bicos que estão sendo desenvolvidos, mas não colocados em prática, citamos as pás com resfriamento penetrante e as pás com resfriamento intra-parede.
O resfriamento penetrante, no qual o ar passa por pequenos orifícios (poros) na parede da lâmina, é destinado a temperaturas muito altas, por exemplo Tg = 1600 °C. É nestas condições que é possível obter uma redução significativa no consumo de ar de refrigeração em comparação com o arrefecimento por película convectiva. O resfriamento penetrante está mais relacionado à tecnologia de fabricação das paredes das lâminas do que outros métodos de resfriamento. Via de regra, as lâminas dos bicos com resfriamento por penetração são do tipo luva, ou seja, uma casca fina cobre o núcleo duro da lâmina (Fig. 2, c). Desvantagens significativas são a necessidade de limpeza completa do ar de resfriamento e o perigo de os poros ficarem obstruídos com partículas dispersas contidas nos produtos de combustão.
Outro tipo promissor de lâminas de revestimento (casca) são as lâminas com resfriamento intra-parede. Aqui, um fluxo longitudinal de refrigerante é usado (Fig. 2, d).

2. Materiais utilizados na fabricação das lâminas

A temperatura do metal das pás do bico é determinada pela temperatura do fluido de trabalho que lava as pás de um determinado estágio e do sistema de refrigeração. As tensões de flexão que surgem sob a ação do fluxo de gás são de 50 a 80 MPa, e nas promissoras potências de alta temperatura chegam a 130 MPa.
As pás estão expostas aos efeitos estáticos e dinâmicos do fluxo de gás. Neste caso, mudanças de temperatura como choques térmicos são possíveis até 400 0C, e nas promissoras até 600 -700 0C. Para turbinas de acionamento, o número de partidas por recurso chega a 200, para turbinas de pico - 5.000. As pás também estão expostas aos efeitos erosivos e corrosivos do fluxo de produtos de combustão em velocidades de até 700 m/s. O teor de poeira do fluxo com partículas sólidas de até 100 mícrons de tamanho pode atingir uma concentração de 0,3 mg/m3. Sob condições atmosféricas desfavoráveis, esses valores podem aumentar brevemente para 250 mícrons e 2,5 mg/m3, respectivamente. Se existirem dispositivos de purificação de ar, o teor de poeira do fluxo de ar não deve exceder os padrões estabelecidos.
A análise das condições de operação das pás e o estudo dos acidentes típicos dos aparelhos das pás determinaram os seguintes requisitos para o material das pás dos bicos da turbina:
A) alta resistência ao calor, ou seja, manutenção de altos valores de resistência em altas temperaturas de operação;
B) alta plasticidade, necessária para distribuição uniforme de tensões em toda a seção transversal da lâmina; boa resistência a tensões locais;
B) alta resistência à fadiga (resistência);
D) alto decréscimo de atenuação;
D) estabilidade da estrutura, garantindo a constância das propriedades mecânicas durante o funcionamento das turbinas;
E) alta resistência à oxidação e incrustação em altas temperaturas;
G) propriedades tecnológicas favoráveis, permitindo a utilização de métodos mais racionais de processamento de lâminas (principalmente corte) e garantindo execução precisa do tamanho do perfil e alta limpeza de processamento. O metal das lâminas deve ser bem forjado, estampado, rebitado sem fissuras, bem dobrado e laminado a frio. No caso de estruturas soldadas, o metal das lâminas exige boa soldabilidade.
H) Alta resistência à erosão.
Ligas fundidas ou forjadas à base de níquel são utilizadas como material para as lâminas dos bicos dos primeiros estágios. Em temperaturas de gás de até 700 °C, anteriormente eram utilizados aços austeníticos. Para lâminas dos últimos estágios em temperaturas de gás inferiores a 580 °C, também é possível utilizar aços ligados ao cromo. Para lâminas que operam em temperaturas acima de 650 a 8.000 C, são utilizadas ligas metálicas resistentes ao calor à base de níquel. Entre eles estão ZhS6K, EI929VD, EI893, N70VMYUT, KhN80TBYu, etc.
A temperaturas de gás de 800°C e superiores, e se houver enxofre no gás combustível e a 720°C, é necessário aplicar revestimentos protetores em bicos e lâminas de trabalho com um teor de cromo na liga inferior a 20%, por cromoalitização, revestimento cromosilicida ou revestimento de cromoaluminossilício, etc. A espessura do revestimento protetor é de 30 a 60 mícrons. Revestimentos de esmalte também são usados, e revestimentos de proteção térmica são usados ​​para lâminas resfriadas.

3. Tipo de peça de trabalho

Os seguintes tipos de peças são utilizados para a fabricação de lâminas: tiras de aço, chapas de aço, forjadas, estampadas, tiras de perfil laminadas a quente (o chamado perfil laminado leve) e fundição de precisão. Os blanks mais comuns para lâminas são perfis laminados leves e estampados.
O tipo de peça de trabalho tem grande influência para o posterior processo de processamento tecnológico, portanto, na escolha de peças racionais, deve-se levar em consideração todas as condições específicas de produção e, em particular, o formato das lâminas, sua quantidade e o momento dos pedidos.
O principal método de fabricação de lâminas de bicos é a fundição por cera perdida de precisão, principalmente a partir de ligas de fundição LK4, ZhS6, ZhS6-K, etc.
A utilização da fundição por cera perdida de precisão permite a obtenção de peças com tolerância mínima para a pena. O processamento mecânico de peças brutas de tais lâminas consiste principalmente no processamento das travas das lâminas.
A fundição por cera perdida tem as seguintes vantagens em comparação com outros métodos para produzir peças brutas para lâminas de aparelhos de bico;
1) capacidade de obter peças de formatos complexos, com acabamento superficial de 5 a 6 e precisão dentro da 4ª classe;
2) possibilidade de obtenção de lâminas ocas com espessura de parede de até 0,5 mm.
As desvantagens deste método incluem:
1) a necessidade de utilização de ligas caras e materiais auxiliares para fundição;
2) duração do ciclo de produção.
Em alguns motores, as pás do bocal passaram a ser confeccionadas em chapa de material resistente ao calor pelo método de estampagem a frio, seguida de soldagem elétrica da borda de saída.

4. Requisitos básicos para processamento mecânico de lâminas

Pás de boa qualidade, como todas as outras peças da turbina, dependem execução correta dimensões de projeto e acabamento superficial especificados nos desenhos. Cada parte da lâmina (cauda, ​​parte funcional e cabeça) tem uma finalidade diferente. A cauda serve para fixar com segurança a pá na carcaça da turbina. A parte funcional é projetada para absorver a pressão do vapor e a cabeça é para fixar o curativo. Se a cauda possui escápula de acordo com sua finalidade de serviço grande importância tem o grau de precisão com que todas as dimensões de pouso da cauda são feitas, então para a peça de trabalho, cujas dimensões não são dimensões de pouso, o grau de limpeza do processamento é de grande importância. Uma superfície bem polida da peça de trabalho ajuda a reduzir a perda de vapor devido ao atrito na superfície da lâmina, ao mesmo tempo que aumenta a resistência anticorrosiva da lâmina.
Todos os tamanhos de lâminas, de acordo com os requisitos de precisão, podem ser divididos em três grupos.
Primeiro: as dimensões das quais depende a natureza da ligação das pás com outras partes da turbina, ou seja, peças de pouso. Estes incluem, em primeiro lugar, os tamanhos das caudas e pontas para fixar fitas de bandagem. O diâmetro da espiga (com espiga redonda) e a largura e espessura da espiga (com espiga retangular) são realizados de acordo com ajustes de corrida classe 4.
Segundo: dimensões que não são adequadas, mas exigem maior precisão. Estes incluem as dimensões da seção transversal das peças de trabalho; dimensões que determinam a instalação das lâminas e a localização dos furos para o fio de fixação, etc. Essas dimensões são feitas de acordo com a terceira e quarta classes de precisão, ou de acordo com tolerâncias livres não padronizadas que variam de 0,1 mm a 0,5 mm, dependendo do tamanho da lâmina.
Terceiro: dimensões livres, que geralmente incluem as dimensões de filetes, chanfros e outros elementos menos críticos das lâminas. A precisão das dimensões livres não é padronizada ou está limitada às tolerâncias da 7ª classe de precisão. Porém, mesmo que não sejam estabelecidas tolerâncias para dimensões livres, elas geralmente são realizadas de acordo com as tolerâncias estabelecidas para dimensões livres em instruções tecnológicas especiais emitidas por uma determinada empresa.
A limpeza do processamento das superfícies de assentamento é mantida na 6ª classe, os perfis de trabalho e filetes das peças de trabalho estão na 8ª-9ª classe.
O mais importante são as dimensões de pouso das conexões de cauda. Essas dimensões, bem como a limpeza do processamento, devem ser garantidas pela precisão adequada do processamento da máquina e pela qualidade da ferramenta de corte. Um desenho de uma lâmina típica de um aparelho bocal é mostrado na Fig. 3.

Desenho de uma lâmina de bico típica

A)

b)

a - design sem fechadura, b-com fechadura.

Arroz. 3

A precisão de fabricação das superfícies principais das lâminas é caracterizada pelos seguintes dados:
tolerância na espessura do perfil da pena ………………… +0,5 - 0,2;
tolerância de espessura da borda…………………………. ±0,2;
não retilinidade do perfil..……………………. 0,8mm;
não retilinidade da borda de fuga……………. 0,8mm;
tolerância para espessura de parede de lâminas ocas.....±0,3mm;
limpeza da superfície da fechadura……………………... 4— 5.

5. Processo de usinagem típico

O processo tecnológico de processamento de qualquer nova lâmina pode ser desenvolvido de forma fácil e rápida por um tecnólogo com classificador e operações tecnológicas padrão.
As ligas das quais as lâminas são feitas são mal processadas por corte (especialmente com ferramentas de metal). A este respeito, as operações de processamento destas lâminas são geralmente realizadas por retificação.
Para peças brutas de lâminas de aparelhos de bico feitas por fundição de precisão com folga ao longo da lâmina para retificação, o principal tipo de processamento mecânico é a retificação de travas.
As penas da lâmina geralmente são acabadas à mão com rodas de polimento. A limpeza inicial da caneta é realizada com discos abrasivos com granulometria 46-60.O processo tecnológico de rota de processamento mecânico de lâminas de aparelhos bicos (com travas) consiste nas seguintes operações:

№ operações	o nome da operação	Equipamento
	Controle da peça
	Esmerilhar os planos básicos	Retificadora de superfície MSZ
	Limpeza mecânica da borda de saída nivelada com a superfície principal
	Esmerilhamento nos planos laterais da fechadura do lado da calha	Máquina de lapidação
	Lixar as superfícies da fechadura	Retificadora de superfície MSZ
	Lixando o sprue	Retificadora de superfície MSZ
	Esmerilhar dois planos da fechadura na parte de trás	Retificadora de superfície
	Usinagem por descarga elétrica de furos na fechadura	Instalação especial
	Lavagem	Máquina de lavar
	Fresando uma ranhura na sola da fechadura	Fresadora vertical
	Metalurgia (embotamento de arestas vivas após usinagem)
	Lavando e soprando	Máquina de lavar
	Controle final
	Detecção de falhas de cor	Instalação especial
	Limpeza de áreas defeituosas após detecção de falhas de cor	Cabeça de polimento
	Gravura
	Inspeção após limpeza de áreas defeituosas
	Controle luminescente
	Limpeza de defeitos após testes luminescentes	Cabeça de polimento
	Lavando e limpando	Máquina de lavar

O processo tecnológico de rota de processamento mecânico de lâminas de um aparelho bocal sem trava consiste nas seguintes operações:

Operação nº.	o nome da operação	Equipamento
	Blank - fundição de precisão sem tolerância para processamento mecânico na caneta
	Lixar a ponta da caneta	Retificadora de superfície MSZ
	Fresamento de raio pelo lado de entrada­ sem borda	Fresadora horizontal
	Fresamento de raio do lado de entrada sem borda	Fresadora horizontal
	Rebarbação mecânica após fresagem e embotamento de arestas vivas	Cabeça de polimento
	Lavando e soprando	Máquina de lavar
	Controle final
	Detecção de falhas de cor	Instalação especial
	Limpeza de defeitos após detecção de falhas de cor	Cabeça de polimento
	Gravura
	Controle após a decapagem
	Controle luminescente	Instalação especial
	Rebarbação após teste fluorescente	Cabeça de polimento
	Lavando e limpando	Máquina de lavar

A seguir, a pena é polida com círculos de feltro com abrasivo colado. O polimento é realizado em três transições. O tamanho do grão do abrasivo utilizado neste tratamento é 60, 180 e 220, respectivamente.

6. Tipo de máquinas

Devido à alta intensidade de trabalho nas operações manuais de ajuste de perfis em fábricas individuais, foram feitas tentativas de mecanizar essas operações.
Na Fig. A Figura 4 mostra uma máquina PSL modernizada para polir a parte traseira das lâminas do aparelho bocal. Esta máquina pode processar várias peças ao mesmo tempo.
As máquinas MSh-81 e MSh-82 da fábrica de retificadoras de Moscou (Fig. 5) são projetadas para processar lâminas de bico sem travamento, cuja parte traseira e calha têm um perfil constante em todas as seções. A pena é processada com uma roda de perfil, que é endireitada com uma fresa de perfil especial. Na Fig. A Figura 6 mostra um dispositivo especial usado em retificadoras cilíndricas para retificar a parte traseira das lâminas do aparelho bocal.
O dispositivo consiste em um mecanismo de rotação síncrona do fuso do rebolo e do fuso da viga frontal, um mecanismo de dressagem do rebolo e um mecanismo de acionamento da copiadora.
O fuso do cabeçote 3 recebe rotação do fuso do cabeçote de retificação através de um sistema de engrenagens para garantir a rotação síncrona do rebolo e da peça.
Do fuso, a rotação do produto com relação de transmissão de 2:1 é transmitida para a copiadora volumétrica 2, que é utilizada para dressar o rebolo. O círculo 9 é ajustado por meio de um mecanismo especial. No eixo 10 do mecanismo de dressagem da roda, uma alavanca que transporta uma ferramenta de perfilamento 8 é montada rigidamente. Na outra extremidade do eixo 10, é montado um rolo 11, conectado a um rolo 6 que repousa sobre a copiadora volumétrica 12. mecanismo de dressagem se move ao longo do eixo de rotação do rebolo. Para o desbaste preliminar da copiadora volumétrica, é utilizada uma lâmina de referência 6, sobre a qual repousa o disco 7, substituindo o rebolo.
Quando a lâmina de referência 6 gira, o disco 7 recebe um movimento horizontal, que é transmitido através da alavanca do eixo 10 do mecanismo de retificação ao mecanismo do rebolo, que retifica o perfil da copiadora volumétrica.
Após a retificação da copiadora volumétrica, em vez do rebolo, é instalado um rolo 11, cujo diâmetro é igual ao diâmetro do rebolo. Em vez de um disco setorial, é instalado um diamante 8, que é perfilado por um rebolo. Após a dressagem do rebolo, é processada a parte traseira da lâmina instalada no lugar da lâmina de referência.
As pás do bocal de vários motores de turbina a gás são feitas por fundição de precisão usando modelos de cera perdida com uma margem ao longo da lâmina para retificação.
Neste caso, o processo tecnológico de processamento de lâminas inclui (além das operações indicadas) também operações de retificação do perfil do aerofólio, realizadas nas máquinas KhSh-185V, KhSh-186 e nas retificadoras universais modernizadas.
As lâminas dos bicos de design oco tornaram-se difundidas em motores de turbina a gás de alta temperatura. Essas lâminas também são feitas por fundição de precisão, com hastes de cerâmica ou outras formando uma cavidade interna.
As travas das lâminas do aparelho de bico são processadas em retificadoras de superfície. A lâmina a ser processada é instalada em um cassete especial. As bases neste caso são a superfície da calha e a borda da pena. A pinça é realizada ao longo da superfície das costas. A disposição necessária dos planos de travamento é obtida girando o cassete e instalando-o com as superfícies correspondentes (Fig. 7.
O processamento das bases das lâminas do aparelho bocal pode ser realizado por meio de uma retificadora de superfície semiautomática modelo BS-200. A máquina opera em ciclo semiautomático e garante distribuição uniforme da margem entre o dorso e a calha. A máquina possui um dispositivo eletrônico para distribuição uniforme da folga ao longo do perfil da caneta, além de um dispositivo para retificação da roda sem diamantes. As peças são fixadas em um acessório especial com braçadeira de liberação rápida.

7. Fixação de peças de trabalho

Durante o processamento, a peça de trabalho (peça) é orientada de acordo e deve estar imóvel. Isto é conseguido fixando-o em um acessório ou em uma máquina.
Ao contrário de basear uma peça de trabalho, quando um número diferente de ligações é aplicado a ela e ela é privada de três, quatro, cinco e seis graus de liberdade, em todos os casos de fixação a peça de trabalho deve ser privada de seis graus de liberdade.
Para tanto, são utilizados diversos dispositivos de fixação (mecânicos, hidráulicos, pneumáticos, magnéticos, a vácuo, etc.), baseados na utilização de forças de atrito.
Os dispositivos de fixação em luminárias devem criar contato constante das bases com os pontos de referência (garantir o correto assentamento) e imobilidade da peça durante seu processamento (fixação da peça).
Ressalta-se que quanto menor o número de bases e pontos de apoio utilizados no assentamento das peças, mais simples, produtivo e barato é o projeto das luminárias. Portanto, ao basear as peças a serem processadas, é necessário esforçar-se para utilizar o menor número de bases com o menor número de pontos de referência, o que pode garantir a conformidade com as dimensões e formato da peça especificada no desenho.

Polir a parte traseira das lâminas do aparelho bocal
em uma máquina PSL modernizada

Vista geral e área de trabalho da retificadora de superfície
modelos MSh-81 e MSh-82

Arroz. 5

Esmerilhar a parte traseira da lâmina do aparelho bocal
em uma copiadora modernizada

1 - batentes, 2 - copiadora, 3 - fuso, 4 - estrutura para fixação da lâmina padrão, 5 - lâmina, 6 - lâmina padrão, 7 - disco, 8 - diamante, 9 - rebolo, 10 - eixos do mecanismo de dressagem, 11 — rolo, disco de 12 copiadoras.
Arroz. 6

Esmerilhar os planos das travas da lâmina do bico

Arroz. 7

8. Controle técnico de lâminas

As lâminas são verificadas durante a usinagem e após sua conclusão. O controle da escápula inclui:
identificação de defeitos materiais externos e internos; verificar a rugosidade das superfícies processadas de acordo com os requisitos do desenho; verificação das dimensões, formato dos perfis de penas (costas, calha) e travas e sua posição relativa; determinação da massa e frequência das vibrações naturais das pás; testes aleatórios de turbinas e pás de compressores quanto à fadiga. Nas lâminas de trabalho LPT resfriadas ocas, é verificado o fluxo de água através da cavidade interna (teste de derramamento das lâminas).
O monitoramento de defeitos externos e internos no material das lâminas permite identificar trincas e pelos na superfície, cavidades, porosidade, delaminação, inclusões estranhas e escamas no material. Para tanto, são utilizados métodos de gravação, detecção de falhas de cor, testes luminescentes, magnéticos e ultrassônicos.
O método da partícula magnética baseia-se na atração de partículas de pó de ferro pelos pólos magnéticos formados na parte magnetizada em locais onde há descontinuidade. O método de partículas magnéticas detecta fissuras com largura de abertura de 0,001 mm ou mais e profundidade de 0,01 mm ou mais. A relativa simplicidade e a confiabilidade bastante alta deste método contribuíram para sua ampla adoção.
Métodos de inspeção de cores e luminescentes (métodos de detecção de falhas capilares) são usados ​​para identificar defeitos que se estendem à superfície da peça. O método de detecção de falhas de cores é baseado na capacidade da tinta vermelha especial de penetrar profundamente nos defeitos da superfície e da tinta branca de absorver o vermelho. tinta do defeito O método detecta rachaduras com largura de 0,01 mm, profundidade de 0,05 mm e comprimento de 0,3 mm.
O método luminescente (LUM-A) baseia-se na capacidade de alguns líquidos brilharem quando irradiados com luz ultravioleta. O método luminescente LUM-A detecta com segurança rachaduras superficiais, poros, pontos soltos, filmes de óxido, bloqueios, etc. Ele detecta fissuras com largura de 0,01 mm, profundidade de 0,05 mm e comprimento de 0,2 mm. A sensibilidade do método LUM-A é ligeiramente superior à do método de detecção de falhas de cor. Defeitos internos no material das lâminas são verificados por métodos de raios X e ultrassom.
O método radiográfico de detecção de defeitos é baseado na atenuação da radiação de raios X pelo material da peça, no qual a imagem sombreada da peça transiluminada é gravada em filme de raios X. A vantagem do método é sua alta sensibilidade para detectar poros internos, cavidades, inclusões estranhas, etc. no material da peça.
Para lâminas de turbina fundidas por raios X, são utilizadas máquinas de raios X de cabo móvel, como RUP-100-10, RUP-150-10-1, etc.
O teste ultrassônico usando ondas de superfície permite identificar rachaduras superficiais e defeitos metalúrgicos no material. Este método é geralmente usado para identificar trincas nas bordas de ataque e de fuga, e menos frequentemente - na superfície do dorso e da calha, que surgem durante a fabricação e operação da lâmina. O método é baseado na sondagem do material controlado com curto. -pulsos de vibração ultrassônica que se propagam ao longo da superfície da lâmina e capturam seus reflexos (ecos) de defeitos.
Controle das dimensões geométricas, formato dos perfis de caneta e fechadura e sua posição relativa. As operações deste tipo de controle técnico de lâminas são as mais trabalhosas. Os dispositivos utilizados nestas operações podem ser divididos em dois grupos principais: sem contato - projeção óptica e de contato - mecânicos, óptico-mecânicos, pneumáticos e pneumohidráulicos.
A plumagem da lâmina é verificada em seções transversais calculadas usando métodos de contato e sem contato. Um dos métodos de controle sem contato é a verificação de perfil em projetores, utilizados em produção única. Não encontramos nenhum uso para eles.
Na produção em pequena escala, o perfil do aerofólio da pá às vezes é verificado usando modelos. O desvio do perfil do dorso e da calha em relação ao gabarito é determinado visualmente contra a luz ou por meio de um calibrador de folga. O controle da caneta com modelos é de baixa produtividade, subjetivo e requer equipamentos pesados ​​de medição de modelos.
Na produção em massa, foram utilizados instrumentos mecânicos com indicadores do tipo mostrador, ajustados de acordo com uma lâmina padrão. São simples e fáceis de usar, mas não muito produtivos.
Instrumentos multidimensionais e máquinas de medição são produtivos. Eles podem ser rapidamente reconfigurados para controlar outros blades usando um blade de referência. A base para fixação da lâmina é uma trava ou reentrâncias centrais, duas das quais ficam nas superfícies laterais da trava e uma na ponta da pena. Tais dispositivos incluem dispositivos óptico-mecânicos multidimensionais universais do tipo POMKL para monitoramento simultâneo do perfil do aerofólio, do deslocamento do aerofólio do eixo de travamento, do ângulo de torção e da espessura do aerofólio nas seções transversais da pá do compressor.
Os principais parâmetros geométricos dos bloqueios das turbinas e das pás do compressor são normalmente verificados por instrumentos mecânicos com relógios indicadores ajustados de acordo com uma norma.
O fluxo de água através da cavidade interna do aerofólio das pás LPT resfriadas é verificado por meio de uma instalação especial. A lâmina é instalada no dispositivo e derramada com água com excesso de pressão de 4±0,05 kgf/cm2 (0,3±0,005 MPa) e temperatura de 20±5 "C por 20 s. A capacidade do canal interno é verificada quanto a todo o primeiro conjunto de lâminas para esta etapa compare a vazão média com o resultado do derramamento de cada lâmina do conjunto. A diferença no consumo de água das lâminas de trabalho do conjunto (diversidade) não deve ser superior a 13. .. 15% do consumo médio de água no conjunto de lâminas.
As frequências naturais das pás da turbina e do compressor são verificadas em suportes de vibração eletrodinâmica.
As pás de trabalho da turbina e do compressor são pesadas em balança VTK-500 com precisão de 0,1 g.

9. Implementação real do processo tecnológico na UTMZ

Consideremos um processo tecnológico real usando o exemplo da palheta guia do primeiro estágio do GTN-6U. Tipo de peça - fundição de precisão, material da peça - liga KHN648MKYUT - USZMI - ZU.
Execução real do processo em uma fábrica para palhetas guia
Os 6-11 estágios da turbina GT-6-750 são apresentados na tabela. 3.
Tabela 3

Operação nº.	Nome e conteúdo da operação	Equipamento
	Controle de entrada
	Fresagem e centralização. Apare as pontas e centralize dos dois lados.	Centro. fresagem MR-71
	Fresamento horizontal. Frese os planos traseiros dos lados interno e externo do perfil nos centros.	Fresamento horizontal 6M82G
	Esmerilhamento. Moa o plano da cauda na lateral do perfil externo nos centros.	Moagem de superfície 3B-722
	Esmerilhamento. Esmerilhe o plano da cauda na lateral do perfil interno	Moagem de superfície 3B-722
	Fresamento horizontal. Frese o plano da cauda em um ângulo em relação ao lado da saída do gás em 2 passagens.	Fresamento horizontal 6M83G
	Fresamento vertical. Frese o plano da cauda em um ângulo do lado da saída de gás de forma limpa.	Fresamento vertical 6M13P
	Fresamento horizontal. Frese o plano da cauda do lado de entrada primeiro em ângulo.	Fresamento horizontal 6M82G
	Fresamento vertical. Frese o plano da cauda do lado de entrada em um ângulo limpo	Fresamento vertical 6M13P
	Girando. Afie a haste para a linha.	Transformando P.U. 16K20F3
	Fresamento vertical. Frese os lados de entrada e saída no comprimento da peça de trabalho.	Fresamento vertical FK-300
	Fresamento horizontal. Moa o filé do lado da entrada de gás de forma limpa.	Fresamento horizontal 6M83G
	Fresamento horizontal. Moa o filé do lado da saída do gás de forma limpa.	Fresamento horizontal 6M83G
	Fresamento vertical. Fresar o filete do perfil interno e externo em um ângulo de 1050’ em 11 linhas (exceto no 11º passo) nivelado com o perfil principal.	Fresamento vertical 4FSL-4A
	Fresamento vertical. Fresar o filete do perfil interno e externo em linha reta em 11 linhas, nivelado com o perfil principal.	Fresamento vertical 4FSL-4A
	Esmerilhamento. Esmerilhe os perfis internos e externos simultaneamente nos centros em 400 linhas	Esmerilhamento LSH-1A
	Teste. Controle de operação 16.
	Loja de chaveiro. Lixe os raios nos ombros dos perfis interno e externo de entrada e saída conforme gabaritos; chanfro 1x450
	Esmerilhamento. Desbaste o filete do perfil interno e externo rente ao perfil principal; esmerilhe a borda principal.	Polimento
	Loja de chaveiro. Arquive a borda da saída.
	Controle final.
	Cortar. Corte a base do final da peça de trabalho.	Corte abrasivo
	Esmerilhamento. Faça o polimento do perfil externo e interno, da borda principal e dos filetes.	Polimento DSh-96
	Loja de chaveiro. Faça o polimento da borda de saída manualmente.
	Loja de chaveiro. Marque a designação da lâmina.
	Teste. Verifique se há rachaduras.
	Lavagem
	Controle final	Placa de controle
	Teste de vibração

10. Sugestões para melhoria do processo tecnológico

A expansão da produção seriada de vapor e geradores de vapor, motivada pelas tarefas de desenvolvimento da indústria de energia e gás do país, contribuiu para o progresso técnico acelerado na construção de turbinas.
Um progresso particularmente significativo nesta direção foi alcançado na produção de pás de turbina. Em todas as etapas do processo tecnológico, começando pela preparação das superfícies principais de base, são utilizadas máquinas especiais e máquinas CNC. A medida mais importante para aumentar a produtividade do trabalho e melhorar a qualidade foi a introdução de máquinas multifusos para fresamento circular em ponto cruz dos perfis internos e externos das peças de trabalho das lâminas longas.
A transferência do processamento de uma determinada gama de lâminas para máquinas controladas por computador tornou possível combinar várias operações em uma e, assim, encurtar o ciclo de aquisição das lâminas, libertar o trabalhador do trabalho manual pesado, aumentar a precisão do processamento em termos de tamanho e rugosidade eliminando reinstalações e trabalhando em modos de design cortando
Dentre os trabalhos promissores que requerem justificativa e implementação científica, destacam-se:
- melhorar a produção de peças estampadas em termos de redução de tolerâncias para usinagem;
- mecanização dos trabalhos de retificação para ajuste fino dos perfis das peças de trabalho das lâminas longas;
- realização de trabalhos de pesquisa para determinar parâmetros com base científica de desvios permitidos das dimensões de projeto das peças do perfil, respectivamente, o comprimento e a largura das lâminas de trabalho e guia.
Avanços técnicos significativos na construção de turbinas serão alcançados organizando o projeto centralizado e a fabricação de pás em uma planta especializada com ampla tipificação de pás e, assim, transferindo seu processamento mecânico em linhas contínuas e de operação automática, cuja preparação está praticamente já realizada nas pás da planta da turbina (LZTD).
Um fator importante progresso técnico Este evento aproximará o processo de projeto de lâminas de sua produção. GTU-UPI 2002

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