Способ защиты поверхности лопатки

Изобретение относится к машиностроению, в частности к защите поверхности при ремонте охлаждаемых и неохлаждаемых лопаток стационарных энергетических установок авиационных газотурбинных двигателей методом горячего изостатического прессования. Перед проведением горячего изостатического прессования на поверхность лопатки наносят суспензию на основе микрошлифпорошков из электрокорунда с различной зернистостью и кремнеорганического связующего. Проводят сушку с последующим обжигом и получают защитную керамическую оболочку. Способ позволяет повысить качество ремонта лопаток за счет обеспечения защиты контактных поверхностей лопатки от окисления на операции ГИП. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ремонта, в частности к ремонту охлаждаемых и неохлаждаемых лопаток стационарных энергетических установок авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) методом горячего изостатического прессования (ГИП).

Известен способ защиты поверхности лопаток турбины газотурбинных двигателей из жаропрочных никелевых сплавов при ГИП (RU №2184178, C23F 17/00, опубл. 27.06.2002 г.). Согласно указанному способу для защиты поверхности лопаток на их наружную и внутреннюю поверхность наносят диффузионное защитное покрытие определенной толщины. Однако нанесение такого покрытия на лопатку приводит к изменению геометрических размеров и соответственно механических свойств поверхностного слоя, что требует последующей механической обработки, что ведет к повышению трудоемкости и стоимости ремонта.

Известен способ защиты поверхности лопаток в процессе ГИП, выбранный в качестве наиболее близкого аналога, включающий применение засыпки из порошка огнеупорных окислов с металлическим наполнителем из металлов, вступающих в реакцию с кислородом, содержащимся в атмосфере газостата (RU №2252110, B22F 3/15, опубл. 20.05.2005 г.). Недостатком известного способа является высокая газопроницаемость порошковой засыпки, не обеспечивающая защиту контактных поверхностей лопаток в процессе ГИП.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение качества ремонта лопаток за счет обеспечения защиты контактных поверхностей лопатки от окисления на операции ГИП.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе защиты поверхности лопатки перед проведением ГИП на поверхность лопатки наносят суспензию на основе микрошлифпорошков из электрокорунда с различной зернистостью и кремнеорганического связующего, затем производят сушку с последующим обжигом, получая защитную керамическую оболочку.

В качестве кремнеорганического связующего можно использовать LUDOX-SK. Использование данного связующего позволяет обеспечить более прочную защитную керамическую оболочку.

При этом суспензию можно нанести послойно, выполняя между операциями нанесения слоев сушку при температуре до 100°С. Производить сушку при более высоких температурах нецелесообразно, поскольку произойдет вскипание воды, что может привести к образованию пористости защитной керамической оболочки.

Обжиг можно произвести при температуре до 1000°С. Проведение обжига при более высоких температурах может привести к окислению поверхностного слоя лопатки.

После выполнения операции ГИП защитную керамическую оболочку можно удалить в расплаве бифторида калия и/или водном растворе щелочей.

Удаление защитной керамической оболочки в расплаве бифторида калия и/или водном растворе щелочей позволит более качественно очистить поверхность лопатки.

Такое техническое решение позволяет повысить качество ремонта лопаток за счет обеспечения защиты контактных поверхностей лопатки от окисления на операции ГИП.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана структура поверхностного слоя елочного элемента хвостовика лопатки ТВД после отработки ресурса на двигателе.

На фиг.2 показана структура поверхностного слоя елочного элемента хвостовика лопатки ТВД из сплава ЖС6У-ВИ после ремонта в соответствии с заявленным способом.

Пример реализации заявленного изобретения.

Ремонт комплекта рабочих лопаток турбины высокого давления (ТВД) из сплава ЖС6У-ВИ после отработки ресурса на двигателе выполнили с защитой контактных поверхностей елочного элемента хвостовика лопатки по заявляемому способу.

Перед выполнением ремонта был проведен анализ состояния контактных поверхностей елочного элемента хвостовика лопатки. В результате выполненных исследований установлено, что на контактных поверхностях елочного элемента хвостовика лопатки отмечается обеднение сплава в результате длительной эксплуатации лопаток в условиях воздействия высоких температур и наклеп слоя металла толщиной до 5 мкм в результате фреттинга.

Для защиты контактных поверхностей елочного элемента хвостовика лопатки изготовили суспензию.

Например, на основе 3-х микрошлифпорошков из электрокорунда с различной зернистостью при следующем соотношении (мас.%):

электрокорунд F36 35
электрокорунд F60 40
электрокорунд F220 25

и кремнеорганического связующего LUDOX-SK в пропорции к массе смеси порошков электрокорунда 1:3,5. Состав перемешивали до получения однородной суспензии.

Данную суспензию нанесли на поверхность елочного элемента хвостовика лопатки и после сушки лопаток при температуре 25°С в течение 8 часов при относительной влажности воздуха 40% провели обжиг защитной керамической оболочки по режиму 1000°С, 8 часов.

Лопатки, защищенные вышеуказанным способом, прошли

- операцию ГИП по режиму - температура 1210°С, давление 160 МПа, время выдержки 2,5 часа;

- удаление защитной керамической оболочки методом обработки в расплаве бифторида калия;

- подготовку поверхности лопаток под нанесение защитного жаростойкого покрытия;

- нанесение жаростойкого защитного покрытия на наружную поверхность пера и внутреннюю поверхность охлаждаемых каналов методом двухстадийного порошкового хромоалитирования с защитой елочного элемента хвостовиков лопаток металлическими колпачками.

Применение заявленного способа позволило повысить работоспособность и надежность лопаток ГТД, а также снизить затраты на проведение ремонта за счет обеспечения защиты контактных поверхностей елочного элемента хвостовика лопаток с использованием защитной керамической оболочки на основе электрокорунда, позволившей предотвратить окисление контактных поверхностей на операции ГИП (фиг.2).

1. Способ защиты поверхности лопатки турбины при горячем изостатическом прессовании (ГИП), отличающийся тем, что перед проведением горячего изостатического прессования на поверхность лопатки наносят суспензию на основе микрошлифпорошков из электрокорунда с различной зернистостью и кремнеорганического связующего, а затем производят сушку с последующим обжигом для получения защитной керамической оболочки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнеорганического связующего используют LUDOX-SK.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию наносят послойно с выполнением между операциями нанесения слоев сушки при температуре до 100°С.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что обжиг проводят при температуре до 1000°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выполнения операции ГИП защитную керамическую оболочку удаляют в расплаве бифторида калия и/или водном растворе щелочей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защитному слою, сплаву, из которого он выполнен, и конструктивному элементу. .
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защиты пера рабочих лопаток компрессора и турбины от солевой и газовой коррозии, газоабразивной и капельно-ударной эрозии.

Изобретение относится к области газотурбостроения, а именно к конструкциям рабочих лопаток осевых вентиляторов и компрессоров турбомашин, в частности газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способам изготовления композитных механических деталей на основе металла. .

Изобретение относится к способу обработки рабочих органов, подвергающихся эрозии под воздействием жидкостей, противоэрозионному сплаву для покрытий и рабочему органу.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано во влажно-паровых турбинах или в последних ступенях конденсационных паровых турбин.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к рабочим лопаткам. .
Изобретение относится к паротурбостроению и может быть использовано во влажнопаровых турбинах при изготовлении и ремонте входных и выходных кромок рабочих лопаток, подвергающихся эрозионному разрушению или иным видам эксплуатационных повреждений.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам упрочнения жаростойких покрытий деталей из жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для увеличения прочности и долговечности лопаток турбин газотурбинных двигателей.
Изобретение относится к обработке поверхности листов из титана и его сплавов и может быть использовано для повышения их защитно-декоративных свойств. .

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано при защите стальных газовых и нефтяных трубопроводов. .

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к азотированию деталей из конструкционных сталей в газовой среде, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки поверхностей токопроводящих материалов. .
Изобретение относится к области обработки стальных изделий и может быть использовано при восстановлении изношенных поверхностных цилиндрических изделий, в частности, цилиндров штанговых глубинных насосов.
Изобретение относится к машиностроению, точнее к технологиям защиты металлов от коррозии, и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости в условиях эксплуатации при больших контактных и сдвигающих нагрузках.

Изобретение относится к химико-термической обработке преимущественно жаропрочных никелевых сплавов. .

Изобретение относится к способам защиты низкоуглеродистой стали от коррозии в нейтральных водных средах с помощью ингибиторов, добавляемых к коррозионным средам, в частности, с помощью цинк-фосфонатного ингибитора, содержащего 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновую кислоту и растворимую соль цинка.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке, химическому нанесению никельфосфористого покрытия и последующей термической обработке специального мелкоразмерного и тонколезвийного режущего инструмента для обработки минералов, конструкционных керамик и деталей из прецизионных сплавов при изготовлении ЭРД МТ (космических микродвигателей) и может найти применение также в электронике, приборостроении, ювелирном деле.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения литых высокоармированных алюмоматричных композиционных материалов. .
Наверх