RU2612108C1 - Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining - Google Patents

Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining Download PDF

Info

Publication number
RU2612108C1
RU2612108C1 RU2015145854A RU2015145854A RU2612108C1 RU 2612108 C1 RU2612108 C1 RU 2612108C1 RU 2015145854 A RU2015145854 A RU 2015145854A RU 2015145854 A RU2015145854 A RU 2015145854A RU 2612108 C1 RU2612108 C1 RU 2612108C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
sections
roughing
defects
gas turbine
Prior art date
Application number
RU2015145854A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Гейкин
Анатолий Яковлевич Денисов
Евгений Валерьевич Родин
Виктор Васильевич Докашев
Сергей Николаевич Козлов
Евгений Олегович Фомичев
Алексей Валерьевич Соловьев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2015145854A priority Critical patent/RU2612108C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2612108C1 publication Critical patent/RU2612108C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B23C3/16—Working surfaces curved in two directions
    • B23C3/18—Working surfaces curved in two directions for shaping screw-propellers, turbine blades, or impellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: transportation; aviation.
SUBSTANCE: method includes serial roughing machining with end cutters of upper, middle and end sections of blades and their further finishing. At the same time after roughing finishing of upper and middle sections of blades they detect defects on their surface. Sections of blades with detected defects are removed. Upper and middle sections of the blades are recovered. To recover upper and middle sections of blades at the place of their removal, a ledge is formed for blade root sections on a circular stock. A process base plate is manufactured in the form of a mount with a through cut, matching the ledge contour for blade root sections. Also a structural part is manufactured, contact plane of which is commensurate with the contact surface of the mount, and its volume complies with the volume of removed upper and middle sections of blades. With the help of electron beam bonding, the ledge for blade root sections, the mount and the structural part are connected to each other. Further roughing finishing is performed on recovered blade sections.
EFFECT: invention makes it possible to expand process capabilities to manufacture a bladed integrated disk of a gas turbine engine due to elimination of defects in process of its manufacturing.
5 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано для изготовления моноколес турбомашин.The invention relates to aircraft engine manufacturing and can be used for the manufacture of monowheels of turbomachines.

При изготовлении моноколеса газотурбинного двигателя (ГТД) из цельной заготовки случается брак при выфрезеровке из нее профиля лопаток. Брак заключается в подрезке рабочей фрезой изготавливаемого пера лопатки. Как правило, при этом подрезаются соседние лопатки. Также на поверхностях формируемых лопаток при обработке заготовки вскрываются ее внутренние дефекты (поры, микротрещины и т.п.). В этих случаях дорогостоящая заготовка забраковывается.In the manufacture of a monowheel of a gas turbine engine (GTE) from a solid billet, marriage occurs when the profile of the blades is milled from it. Marriage consists in trimming the scapular feather with a working mill. As a rule, adjacent blades are cut. Also, on the surfaces of the formed blades during processing of the workpiece, its internal defects (pores, microcracks, etc.) are revealed. In these cases, the expensive blank is rejected.

Известен способ восстановления пера лопатки турбомашины (SU №544208, B23P 6/00, опубл. 15.12.1981 г.). Согласно данному способу на пере лопатки делают цилиндрическую выемку с центром вне профиля пера, устанавливают в нее вкладыш в виде диска и ведут сварку электронным лучом, вращая лопатку с вкладышем вокруг центра выемки. Однако данный способ неприемлем для ремонта лопаток моноколеса, поскольку при неподвижном электронном луче лопатку с вкладышем приходится вращать вокруг центра вкладыша.A known method of restoring the feather of a blade of a turbomachine (SU No. 544208, B23P 6/00, publ. 15.12.1981). According to this method, a cylindrical recess is made on the blades with a center outside the profile of the pen, a liner in the form of a disk is placed in it, and electron beam welding is performed by rotating the blade with the liner around the center of the recess. However, this method is unacceptable for repairing the blades of a unicycle, since with a stationary electron beam, the blade with the insert must be rotated around the center of the insert.

Известен также способ электронно-лучевой сварки при ремонте пера лопатки, при котором линию ремонтного сечения, входную кромку пера устанавливают на полке вставки в зоне несовпадения максимальных вибрационных нагрузок, на спинке пера размещают пластину с перекрытием входной кромки пера, причем по всему ремонтному сечению суммарную толщину пластины и пера лопатки берут равной толщине профиля пера, сварку ведут в два прохода (RU №2240215, B23P 6/00, опубл. 20.11.2004 г.).There is also known a method of electron beam welding during the repair of a feather of a blade, in which the line of the repair section, the input edge of the feather is installed on the insert shelf in the zone of mismatch of maximum vibration loads, a plate is placed on the back of the feather with overlapping of the input edge of the feather, and the total thickness over the entire repair section plates and feather blades are taken equal to the thickness of the profile of the pen, welding is carried out in two passes (RU No. 2240215, B23P 6/00, publ. November 20, 2004).

Недостатком данного способа является возможность утонения и подрезов по телу пера лопатки при ведении сварки после схода электронного луча с накладной пластины.The disadvantage of this method is the possibility of thinning and undercuts along the body of the feather blade during welding after the descent of the electron beam from the invoice plate.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ изготовления моноколеса газотурбинного двигателя из кольцевой заготовки на станке с программным управлением, включающий последовательную черновую обработку концевыми фрезами верхних, средних и концевых участков лопаток и дальнейшую их чистовую обработку (RU №2482940, B23C 3/18, опубл. 27.05.2013 г.).Closest to the technical nature of the claimed is a method of manufacturing a monowheel of a gas turbine engine from an annular billet on a computer-controlled machine tool, including sequential roughing with end mills of the upper, middle and end sections of the blades and their further finishing (RU No. 2482940, B23C 3/18, published on May 27, 2013).

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что он не предусматривает какое-либо устранение дефектов заготовки при изготовлении моноколеса.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is that it does not provide for any elimination of defects in the workpiece in the manufacture of unicycle.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение технологической возможности изготовления моноколеса ГТД за счет устранения дефектов в процессе его изготовления.The technical result of the claimed invention is the expansion of the technological capabilities of manufacturing a GTE monowheel by eliminating defects in the manufacturing process.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления моноколеса газотурбинного двигателя из кольцевой заготовки на станке с программным управлением, включающем последовательную черновую обработку концевыми фрезами верхних, средних и концевых участков лопаток и дальнейшую их чистовую обработку, согласно изобретению после проведения черновой обработки верхних и средних участков лопаток выявляют дефекты на их поверхности, удаляют участки лопаток с выявленными дефектами, восстанавливают верхние и средние участки лопаток и проводят черновую обработку восстановленных участков лопаток, при этом для восстановления верхних и средних участков лопаток по месту их удаления формируют выступ под корневые участки лопаток на кольцевой заготовке, изготавливают технологическую накладку в виде платика со сквозным вырезом, совпадающим с контуром выступа под корневые участки лопаток, и конструктивную деталь, контактная плоскость которой соразмерна с контактной плоскостью платика, а ее объем соответствует объему удаленных верхних и средних участков лопаток, и с помощью электронно-лучевой сварки соединяют между собой выступ под корневые участки лопаток, платик и конструктивную деталь.The claimed technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a monowheel of a gas turbine engine from an annular billet on a computer-controlled machine tool comprising sequential roughing with end mills of the upper, middle and end sections of the blades and their further finishing processing, according to the invention, after roughing of the upper and middle sections of the blades identify defects on their surface, remove sections of the blades with identified defects, restore the upper and middle parts ki of the blades and carry out roughing of the restored sections of the blades, while to restore the upper and middle sections of the blades at the place of their removal, a protrusion is formed under the root sections of the blades on the annular blank, a technological patch is made in the form of a platik with a through cut that matches the contour of the protrusion under the root sections blades, and a structural part, the contact plane of which is commensurate with the contact plane of the plate, and its volume corresponds to the volume of the removed upper and middle sections of the shovels ok, and using electron beam welding connect a protrusion under the root sections of the blades, a platik and a structural part.

Проведение указанных операций способа позволяет в процессе изготовления моноколеса ГТД заменять поврежденные участки заготовки (лопаток) ремонтной деталью и использовать последнюю для окончательной обработки моноколеса, что расширяет технологические возможности изготовления моноколеса, сокращает дорогостоящие отходы и способствует снижению себестоимости производства моноколес.Carrying out the indicated operations of the method allows the replacement of damaged sections of a workpiece (blades) with a repair part during the manufacturing of a GTE monowheel and use the latter for the final processing of a monowheel, which extends the technological capabilities of manufacturing a monowheel, reduces costly waste and helps reduce the cost of production of monowheels.

Изобретение поясняется фигурами 1-5:The invention is illustrated by figures 1-5:

на фиг. 1 представлен общий вид кольцевой заготовки моноколеса с участками последовательной обработки верхних, средних и концевых участков лопаток;in FIG. 1 shows a general view of the annular blank of a monowheel with sections of sequential processing of the upper, middle and end sections of the blades;

на фиг. 2 показан вид кольцевой заготовки моноколеса после завершения черновой обработки верхнего и среднего участков лопаток и удаления участков с дефектами;in FIG. 2 shows a view of the annular blank of a monowheel after completion of roughing of the upper and middle sections of the blades and removal of areas with defects;

на фиг. 3 представлен вид кольцевой заготовки моноколеса с выступом под корневой участок лопаток;in FIG. 3 is a view of the annular blank of a monowheel with a protrusion under the root portion of the blades;

на фиг. 4 показан платик со сквозным вырезом для выступа под корневые участки лопаток;in FIG. 4 shows a plate with a through cut for a protrusion under the root sections of the blades;

на фиг. 5 показан вид кольцевой заготовки моноколеса с установленными на выступе под корневой участок лопаток платиком и конструктивной деталью.in FIG. 5 shows a view of the annular blank of a monowheel with a plate and a structural part mounted on a ledge under the root portion of the blades.

Заявленный способ может быть осуществлен с использованием стандартного оборудования, применяемого для обработки металлов резанием и используемого при изготовлении моноколес ГТД, в том числе на станках с программным управлением (числовым программным управлением - ЧПУ).The claimed method can be carried out using standard equipment used for metal cutting and used in the manufacture of GTE monowheels, including on machines with programmed control (numerical programmed control - CNC).

Способ изготовления моноколеса газотурбинного двигателя из кольцевой заготовки на станке с программным управлением осуществляется следующим образом.A method of manufacturing a monowheel of a gas turbine engine from an annular blank on a machine with programmed control is as follows.

Кольцевую заготовку 1, из которой предполагают выфрезеровать лопатки 2, устанавливают на станок с программным управлением. Включают программу последовательной черновой обработки (формирования) участков верхнего 3, среднего 4 и корневого 5 участков лопаток 2 на кольцевой заготовке 1 (см. фиг. 1). После окончания черновой обработки верхнего 3 и среднего 4 участков лопаток 2 кольцевую заготовку 1 осматривают, выявляют дефекты на их поверхностях. Удаляют верхние 3 и средние 4 участки лопаток 2 с выявленными дефектами. Причем в случае наличия дефектов только на одном верхнем 3 или среднем 4 участке лопатки 2 удаляют полностью и верхний 3, и средний 4 участки этой лопатки 2. На фиг. 2 показан пример повреждения (из-за подрезки фрезой) двух соседних обрабатываемых лопаток 2, верхние 3 и средние 4 участки которых имели дефекты после проведения черновой обработки и были удалены. Далее осуществляют восстановление удаленных верхних 3 и средних 4 участков лопаток 2 (замену удаленных частей бракованных лопаток 2). Для чего по месту их удаления (на фиг. 2 место удаления верхних 3 и средних 4 участков лопаток 2 обозначено под цифрой 6) из материала заготовки формируют выступ 7 под корневые 5 участки лопаток 2 с контактной плоскостью 8 (см. фиг. 3). Контактную плоскость 8 выступа 7 шлифуют. После чего изготавливают технологическую накладку в виде платика 9 со сквозным внутренним вырезом 10 (см. фиг. 4), совпадающим с контуром выступа 7 (контуром шлифованной контактной плоскости 8 выступа 7) под корневые 5 участки лопаток 2. Также изготавливают (ремонтную) деталь 11, контактная плоскость которой соразмерна с контактной плоскостью платика 9, а ее объем (общие размеры) - соответствует объему (общему размеру) удаленных верхних 3 и средних 4 участков лопаток 2. Платик 9 и конструктивную деталь 11 выполняют из того же материала, что и материал кольцевой заготовки 1 моноколеса. После этого на выступ 7 насаживают платик 9 (на фиг. не показано), совмещая их контактные плоскости (при необходимости контактные плоскости совмещенных выступа 7 и платика 9 прошлифовывают), а затем на совмещенные выступ 7 и платик 9 помещают конструктивную деталь 11 (см. фиг. 5). Контактные плоскости совмещенных выступа 7, платика 9 и конструктивной детали 11 соединяют между собой с помощью электронно-лучевой сварки. После чего проводят черновую обработку восстановленных верхних 3 и средних 4 участков лопаток 2. Далее проводят черновую обработку (возобновляют программу черновой обработки) корневых 5 участков лопаток 2, после чего осуществляют чистовую обработку всех участков лопаток 2 (всего моноколеса).An annular blank 1, from which it is proposed to mill the blades 2, is installed on a machine with programmed control. The program includes sequential rough processing (formation) of the sections of the upper 3, middle 4 and root 5 sections of the blades 2 on the annular blank 1 (see Fig. 1). After roughing of the upper 3 and middle 4 sections of the blades 2, the annular blank 1 is inspected, defects on their surfaces are revealed. The upper 3 and middle 4 sections of the blades 2 with identified defects are removed. Moreover, in the case of defects only in one upper 3 or middle 4 section of the blade 2, the upper 3 and the middle 4 sections of this blade 2 are completely removed. In FIG. Figure 2 shows an example of damage (due to cutting by a mill) of two adjacent machined blades 2, the upper 3 and middle 4 sections of which had defects after roughing and were removed. Then carry out the restoration of the removed upper 3 and middle 4 sections of the blades 2 (replacement of the removed parts of the defective blades 2). Why, at the place of their removal (in Fig. 2, the place of removal of the upper 3 and middle 4 sections of the blades 2 is indicated by the number 6) from the workpiece material, a protrusion 7 is formed under the root 5 sections of the blades 2 with a contact plane of 8 (see Fig. 3). The contact plane 8 of the protrusion 7 is ground. After that, a technological patch is made in the form of a plate 9 with a through inner cutout 10 (see Fig. 4) that matches the contour of the protrusion 7 (contour of the polished contact plane 8 of the protrusion 7) under the root 5 sections of the blades 2. A (repair) part 11 is also made the contact plane of which is commensurate with the contact plane of the plate 9, and its volume (overall dimensions) corresponds to the volume (total size) of the removed upper 3 and middle 4 sections of the blades 2. The plate 9 and the structural part 11 are made of the same material as the material to ltsevoy preform 1 blisks. After that, a plate 9 is mounted on the protrusion 7 (not shown in Fig.), Combining their contact planes (if necessary, the contact planes of the combined protrusion 7 and the plate 9 are ground), and then the structural part 11 is placed on the combined protrusion 7 and the plate 9 (see. Fig. 5). The contact planes of the combined protrusion 7, the plate 9 and the structural part 11 are interconnected by electron beam welding. After that, roughing of the restored upper 3 and middle 4 sections of the blades 2 is carried out. Next, roughing (renewing the roughing program) of the root 5 sections of the blades 2 is carried out, after which finishing processing of all sections of the blades 2 (the whole monowheel) is carried out.

Таким образом, применение заявленного способа позволяет расширить технологические возможности изготовления моноколес ГТД, сократить отбраковку дорогостоящих материалов и снизить себестоимость производства моноколес ГТД.Thus, the application of the claimed method allows to expand the technological capabilities of the manufacture of GTE monowheels, reduce the rejection of expensive materials and reduce the cost of production of GTE monowheels.

Claims (1)

Способ изготовления моноколеса газотурбинного двигателя из кольцевой заготовки на станке с программным управлением, включающий последовательную черновую обработку концевыми фрезами верхних, средних и концевых участков лопаток и дальнейшую их чистовую обработку, отличающийся тем, что после проведения черновой обработки верхних и средних участков лопаток выявляют дефекты на их поверхности, удаляют участки лопаток с выявленными дефектами, восстанавливают верхние и средние участки лопаток и проводят черновую обработку восстановленных участков лопаток, при этом для восстановления верхних и средних участков лопаток по месту их удаления формируют выступ под корневые участки лопаток на кольцевой заготовке, изготавливают технологическую накладку в виде платика со сквозным вырезом, совпадающим с контуром выступа под корневые участки лопаток, и конструктивную деталь, контактная плоскость которой соразмерна с контактной плоскостью платика, а ее объем соответствует объему удаленных верхних и средних участков лопаток, и путем электронно-лучевой сварки соединяют между собой выступ под корневые участки лопаток, платик и конструктивную деталь.A method of manufacturing a monowheel of a gas turbine engine from an annular billet on a computer-controlled machine tool, including sequential roughing with end mills of the upper, middle and end sections of the blades and their further finishing, characterized in that after roughing of the upper and middle sections of the blades are detected defects surfaces, remove sections of the blades with identified defects, restore the upper and middle sections of the blades and carry out roughing restored sections of the blades, while to restore the upper and middle sections of the blades at the place of their removal, a protrusion is formed for the root sections of the blades on the annular blank, a technological patch is made in the form of a plate with a through cut that matches the contour of the protrusion for the root sections of the blades, and a structural part, contact the plane of which is proportional to the contact plane of the plate, and its volume corresponds to the volume of the removed upper and middle sections of the blades, and by electron beam welding are connected between th projection under the root portions of the blades, and shelfplasty constructive item.
RU2015145854A 2015-10-26 2015-10-26 Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining RU2612108C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145854A RU2612108C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145854A RU2612108C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612108C1 true RU2612108C1 (en) 2017-03-02

Family

ID=58459698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145854A RU2612108C1 (en) 2015-10-26 2015-10-26 Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612108C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1285714A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-26 Snecma Moteurs Turbine rotor disc and manufacturing method thereof
RU2240215C1 (en) * 2003-07-15 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Vane blade restoration process
US7832968B2 (en) * 2003-07-08 2010-11-16 Mtu Aero Engines Gmbh Milling method for the production of components
RU2482940C1 (en) * 2011-10-28 2013-05-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of machining gas turbine engine blisk

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1285714A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-26 Snecma Moteurs Turbine rotor disc and manufacturing method thereof
US7832968B2 (en) * 2003-07-08 2010-11-16 Mtu Aero Engines Gmbh Milling method for the production of components
RU2240215C1 (en) * 2003-07-15 2004-11-20 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Vane blade restoration process
RU2482940C1 (en) * 2011-10-28 2013-05-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of machining gas turbine engine blisk

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11318568B2 (en) Method for manufacturing or for repairing a component of a rotary machine as well as a component manufactured or repaired using such a method
EP2050927B1 (en) Method for restoring airfoil tip contour
EP2039882B1 (en) Methods for performing gas turbine engine casing repairs
CN105269277A (en) Method for machining arc-tooth tenon blade of aircraft engine gas compressor
US8826784B2 (en) Airfoil machining method and cutting tools
CN106150570B (en) steam turbine partition plate and processing technology thereof
EP2998060B1 (en) Method of replacing damaged blade
RU2612108C1 (en) Method to manufacture bladed integrated disk of gas turbine engine from blank with defects detected during its machining
EP2943303B1 (en) Turbine shroud milling
US11845131B2 (en) Method for manufacturing or for repairing a component of a rotary machine as well as a component manufactured or repaired using such a method
CN110253233A (en) A kind of processing technology for casing class part
US20160333697A1 (en) Manufacture of blade channels of turbomachine rotors
JP6541968B2 (en) Method and system for processing difficult-to-cut materials
CN107073622A (en) The method of the upstream track of repairing turbine engine turbine case
Zhao et al. Remanufacturing of compressor blade by laser direct metal deposition and subsequent multi-axis milling
CN117680828A (en) Technological method for rounding tiny group hole orifices on surface of turbine blade
US20150231690A1 (en) Method for producing a turbine rotor
RU2635028C2 (en) Method of restoration of set of circular knives for cutting strips in tube production
RU2550055C2 (en) Reconditioning of gas turbine plant including nozzle blades from nickel or cobalt alloys composed of multibank structure
CN104999184A (en) Tool cutting edge processing method capable of reducing tipping

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191027

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210409