×
20.05.2015
216.013.4d6b

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении лопаток из алюминиевых сплавов для монодисков компрессоров газотурбинных двигателей. Изготавливают заготовку лопатки, имеющую перо предварительной формы и хвостовик. Для этого цилиндрическую заготовку подвергают предварительному гетерогенизирующему отжигу при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз, после чего осуществляют обработку с обеспечением интенсивной пластической деформации. Затем проводят деформационно-термическую обработку. Указанная обработка включает прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз. Далее образуют профиль в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки со степенью деформации е≥0,2. Затем осуществляют искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава. В результате обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик лопаток с одновременным снижением металлоемкости за счет уменьшения толщины пера лопатки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления лопаток для монодисков компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД), применяемых в авиастроении и энергомашиностроении, из материалов, способных деформироваться в холодном или горячем состоянии, а именно из алюминиевых сплавов. Особенностью таких лопаток является наличие тонкого широкого пера и массивной технологической бобышки, предназначенной для захвата в зажимном механизме при изготовлении монодисков.

Известны традиционные технологии производства лопаток ГТД, включающие многопереходную изотермическую штамповку с большим припуском и последующим удалением припуска мехобработкой (Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. «Производство лопаток газотурбинных двигателей». - М:. Машиностроение / Машиностроение-Полет, 2002. - стр. 66, 100, 101-197). Традиционные технологии являются трудоемкими и металлоемкими.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя из алюминиевых сплавов, включающий изготовление заготовки, имеющей перо лопатки предварительной формы и хвостовик, и последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки изотермической штамповкой в штампе (патент РФ №2403119, МПК В21К 3/04, опубл. 10.11.2010 г.).

Недостатком прототипа является высокая металлоемкость и трудоемкость изготовления лопаток.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик лопаток ГТД, в частности повышение прочностных, усталостных и весовых качеств, а также снижение трудоемкости и металлоемкости процесса изготовления за счет уменьшения толщины пера лопатки.

Технический результат от применения изобретения - снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления лопаток, повышение их прочностных и усталостных свойств.

Поставленная задача решается способом изготовления лопаток газотурбинного двигателя из алюминиевых сплавов, включающим изготовление заготовки, имеющей перо лопатки предварительной формы и хвостовик, и последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки изотермической штамповкой в штампе. В отличие от прототипа изготовление заготовки осуществляют путем проведения предварительного гетерогенизирующего отжига цилиндрической заготовки при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз и последующей обработки с обеспечением интенсивной пластической деформации, после чего осуществляют деформационно-термическую обработку, включающую прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз, а последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки осуществляют со степенью деформации е≥2, после чего проводят искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава.

Согласно изобретению:

- интенсивную пластическую деформацию осуществляют методом всесторонней ковки, или равноканальным угловым прессованием, или изотермической прокаткой;

- выдавливают перо лопатки предварительной формы, имеющее в поперечном сечении удлиненную эллипсоидную или восьмерообразную форму, обеспечивающую однородное распределение смазки и необходимую величину деформации в процессе последующей изотермической штамповки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - схема изотермического выдавливания пера лопатки с поперечным сечением эллипсоидной формы (а) или восьмерообразной формы (б); на фиг. 2 - компьютерная модель изготовленной лопатки, а - вид спереди, 6 - вид сверху.

На чертежах обозначено: 1 - перо лопатки предварительной формы, 2 - хвостовик, 3 - пресс-остаток, 4 - тонкое перо окончательной формы, 5 - технологическая бобышка.

Предлагаемый согласно изобретению способ изготовления лопаток ГТД осуществляют следующим образом.

Цилиндрическую заготовку подвергают гетерогенизирующему отжигу при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз и последующей интенсивной пластической деформации, которую можно проводить методом всесторонней ковки, или равноканальным угловым прессованием, или изотермической прокаткой. Такая обработка обеспечивает получение ультрамелкозернистой структуры материала и направлена на повышение прочности без снижения пластичности. Это позволяет уменьшить толщину пера лопатки, что приводит к снижению металлоемкости и, соответственно, взлетного веса, шумности двигателя, повышению его ресурса.

Затем из заготовки выдавливают перо лопатки предварительной формы, имеющее в поперечном сечении форму удлиненного эллипса (фиг. 1а) или форму восьмерки (фиг. 16). При этом осуществляют прямое изотермическое выдавливание, а указанная форма поперечного сечения обеспечивает однородное распределение смазки и необходимую величину деформации в процессе последующей изотермической штамповки. Одновременно с прямым выдавливанием пера осуществляется обратное выдавливание хвостовика 2. В результате выдавливания между пером и хвостовиком образуется пресс-остаток 3 объемом, обеспечивающим формирование технологической бобышки 5 (фиг. 2), предназначенной для захвата лопатки в зажимном механизме при изготовлении монодиска.

Полученную таким образом заготовку подвергают термообработке путем гомогенизирующего отжига с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз, подготавливая, таким образом, материал для дальнейшей деформационно-термической обработки, включающей изотермическую штамповку с одновременной закруткой пера и хвостовика и их калибровкой. Степень деформации при этом составляет е≥0,2. Эта операция с одной стороны обеспечивает получение окончательной формы лопатки с тонким пером 4 (фиг. 2 а, б) и с другой стороны стимулирует распад пересыщенного твердого раствора, в результате чего при последующем старении формируется повышенное количество упрочняющих фаз, равномерно распределенных в объеме материала заготовки. Затем осуществляют искусственное старение заготовки при температуре коагуляции фаз материала заготовки. Окончательный вид лопатки после обработки показан на компьютерной модели (фиг. 2).

Пример конкретного выполнения.

Проведена опытная штамповка лопатки для монодиска компрессора ГТД из высокопрочного алюминиевого сплава 2139.

Конструктивные параметры лопатки:

1. Массивная технологическая бобышка с размерами 137х35х30 для захвата сварочной машиной;

2. Тонкое широкое перо, имеющее размер в верхней части 2,9 мм; хорда 118 мм;

3. Максимальная высота лопатки 220 мм;

4. Угол закрутки при вершине 52°;

5. Угол наклона центральной оси пера относительно замка 67.

Режимы обработки:

1. Гетерогенизирующий отжиг цилиндрической заготовки при температуре 430°С в течение трех часов.

2. Интенсивная пластическая деформация методом всесторонней ковки при температуре 430°С с достижением степени деформации е≥4.

3. Операция выдавливания пера и хвостовика лопатки при температуре 380°С.

Снижение температуры обеспечивает более устойчивое течение и подготовку структуры сплава к окончательной изотермической штамповке.

4. Гомогенизирующий отжиг при температуре 525°С в течение одного часа с последующей закалкой в воду.

5. Окончательная изотермическая штамповка с одновременной закруткой пера и хвостовика лопатки при температуре искусственного старения 190°С.

6. Искусственное старение, включающее выдержку в печи при температуре 190°С в течение двух часов.

Предложенное изобретение позволяет разработать эффективную технологию изготовления лопаток ГТД с тонким пером и массивной технологической бобышкой из перспективных материалов - высокопрочных алюминиевых сплавов, со значительным снижением металлоемкости, трудоемкости, обеспечивающих уменьшение взлетного веса двигателя, увеличение его ресурса и повышение экономичности.


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 104 items.
20.02.2013
№216.012.28a8

Высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей высокоскоростных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475928
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3136

Ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты)

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. Для повышения механической прочности и электрической проводимости в алюминиевых сплавах системы Al-Mg-Si формируют два типа ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478136
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.04.2013
№216.012.3ae4

Способ изготовления антифрикционного слоя вкладышей подшипников скольжения

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к созданию поверхностного слоя с особыми свойствами на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки, и может быть использовано для изготовления и ремонта вкладышей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480637
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.40f8

Износостойкий композиционный материал с эвтектическим инфильтрантом

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам для вставок буровых шарошечных долот. Композиционный материал содержит каркас из карбида титана и инфильтрант - сплав эвтектического состава с краевым углом смачивания менее 90°, содержащий кобальт 12-20%; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482202
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.50ca

Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486275
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.08.2013
№216.012.6195

Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания

Изобретение относится к испытательной технике. Образец содержит две соединенные внахлест пластины, образующие диффузионное соединение и имеющие совмещенные с ними накладки, расположенные с противоположных от соединения сторон. Сумма толщин первой пластины и совмещенной с ней первой накладки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490613
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.696e

Способ определения экологического состояния водоемов

Измеряют гидробиологические показатели - индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечек. Одновременно измеряют гидрохимические показатели - водородный показатель, химическое потребление кислорода, концентрация растворенного кислорода и электропроводность. Рассчитывают сводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492641
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.7a5d

Способ изготовления моноблочного лопаточного диска

Изобретение может быть использовано при изготовлении моноблочного лопаточного диска (блиска), преимущественно, для ротора газотурбинного двигателя. Получают лопатку с выступом, параметры которого обеспечивают присоединение к диску посредством линейной сварки трением. На лопатке выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496987
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a5f

Способ линейной сварки трением лопаток с диском для получения блиска

Изобретение относится к авиационной промышленности, в частности к способу изготовления моноблочного лопаточного диска преимущественно для использования в роторе газотурбинного двигателя. При изготовлении лопаточного диска, имеющего множество лопаток, присоединенных к диску радиально, формируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496989
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.801c

Способ изготовления биметаллического центрального электрода искровой свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к обработке давлением биметаллических изделий. Способ изготовления биметаллического центрального электрода искровой свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания заключается в холодном прямом выдавливании биметаллической цилиндрической заготовки с поперечной или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498469
Дата охранного документа: 10.11.2013
Showing 1-10 of 120 items.
20.02.2013
№216.012.28a8

Высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей высокоскоростных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475928
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3136

Ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты)

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. Для повышения механической прочности и электрической проводимости в алюминиевых сплавах системы Al-Mg-Si формируют два типа ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478136
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.04.2013
№216.012.3ae4

Способ изготовления антифрикционного слоя вкладышей подшипников скольжения

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к созданию поверхностного слоя с особыми свойствами на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки, и может быть использовано для изготовления и ремонта вкладышей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480637
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.40f8

Износостойкий композиционный материал с эвтектическим инфильтрантом

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам для вставок буровых шарошечных долот. Композиционный материал содержит каркас из карбида титана и инфильтрант - сплав эвтектического состава с краевым углом смачивания менее 90°, содержащий кобальт 12-20%; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482202
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.50ca

Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486275
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.08.2013
№216.012.5d55

Способ получения износостойкого покрытия на основе интерметаллида системы ti-al

Изобретение относится к получению износо-, ударо-, тепло-, трещино- и коррозионностойких покрытий и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности и деталей машин и инструмента. Обрабатываемую деталь размещают в вакуумной камере установки, содержащей плазменный источник с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489514
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.6195

Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания

Изобретение относится к испытательной технике. Образец содержит две соединенные внахлест пластины, образующие диффузионное соединение и имеющие совмещенные с ними накладки, расположенные с противоположных от соединения сторон. Сумма толщин первой пластины и совмещенной с ней первой накладки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490613
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.696e

Способ определения экологического состояния водоемов

Измеряют гидробиологические показатели - индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечек. Одновременно измеряют гидрохимические показатели - водородный показатель, химическое потребление кислорода, концентрация растворенного кислорода и электропроводность. Рассчитывают сводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492641
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e77

Матрица для высадки многогранных деталей

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица для высадки этих изделий содержит корпус, в который запрессованы последовательно расположенные коническая вставка с многогранным отверстием и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493930
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.10.2013
№216.012.78d6

Матрица для высадки многогранных деталей

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица содержит корпус, в который запрессована промежуточная втулка. В упомянутую втулку запрессована цилиндрическая вставка с многогранным отверстием, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496596
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД