PL137018B1 - Method of manufacturing sealing inserts for gas turbines - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wkladek uezczelniajecych do turbin gazowych, a zwlaszcza lotniczych turbin napedowych stopnia drugiego, metodami stoso¬ wanymi w metalurgii proszków.Znany sposób wytwarzania wkladek uszczelniajacych polega na tym, ze mieszanke wsadowe sporzadza sie z proszków metelowo-ceramicznych, skladajacych sie z osnowy me¬ talowej o zawartosci 92 % wagowych proszku nichromu 1 z proszków niemetalicznych w ilosci 8 % wagowych. Po wymieszeniu tych skladników, do mieszanki wsadowej dodaj© sie srodek poslizgowy w postaci gliceryny, srodek poslizgowy wprowadza sie w ilosci 1,5 % wagowych w stosunku do calosci wsadu, który nastepnie poddaje sie mieszaniu ujednorodniajecemu. Tak przygotowany wsad poddaje eie procesowi dwukrotnego prasowa¬ nia i dwukrotnego spiekania.W znanym sposobie jako proszki niemetaliczne stosuje sie azotek boru, mike lub dwusiarczek molibdenu, natomiast osnowe metaliczne stanowi proszek nichromu o duzej czyetoóci zawierajecy wagowo okolo 80 % Ni, okolo 20 % Cr oraz nie wiecej niz 0,06 % Si, 0,1 % Mn, 0,1 % C i 0,2 % Ce. Proszek ten otrzymuje sie metode wspólredu- kcji tlenków Ni 1 Cr, wodorkiem wapniowym. Posiada on gestosc nasypowe od 2,3 do 2,8 g/cm3 oraz ziarna o rozwinietej powierzchni. Kazdy z dwóch procesów presowania prowadzi eie pod cisnieniem 700-800 MPa, a kazdy z dwóch procesów spiskenia w tempe¬ raturze okolo 1470 K w czasie 3-4 godzin.Wkladki uszczelniajece wykonane znanym sposobem wykazuje niedostateczna zaro- odpornosc, w wyniku czego pod wplywem gorecych gazów ulegaja w czasis eksploatacji szybklsmu niszczeniu erozyjnemu. Znany sposób posiada równiez szereg niedogodnosci technologicznych. Mieszanka wsadowa pomimo duzej zawartosci azotku boru charakteryzu¬ je sie zle prasowalnoscie, w zwiezku z czym wystepuje koniecznosc stosowania wysokich2 137 018 cisnien prasowanie, co powoduje szybkie zacieranie eie matryc, e w efekcie szybkie ich zuzycie.Zgodnie z wynalazkiem, sposób wytwarzania wkladek uszczelniajacych do turbin ga¬ zowych, metodami stosowanymi w metalurgii proszków, polegajecy na tym, ze do proszku nichromu zawierajecego w swym skladzie nikiel, okolo 20 % wagowych chromu, nie wie¬ cej niz 0,1 % wagowych wegla oraz krzem i mangan, dodaje sie dodatek niemetaliczny w postaci proszku azotku boru, po czym calosc miesza sie, e w koncowej fazie przygo¬ towania mieszanki wsadowej dodaje sie do niej srodek poslizgowy i calosc poddaje sie procesowi mieszania ujednorodniajecego oraz korzystnie procesowi przesiewania, po czym przygotowane mieszanke wsadowe prasuje eie i spieka, charakteryzuje sie tym, ze mieszanke wsadowe sporzadza sie z proszku stopowego nichromu, o gestosci od 3,1 do 3,3 g/cm3, który otrzymuje sie metode rozpylania stopu metali, przy czym proszek ten zawiera w swym skladzie dodatkowo od 0,1 do 0,2 % wagowych tytanu lub cyrkonu przy zawartosci wagowej krzemu od 0,4 do 1,0 %, manganu od 0,4 do 1,0 % i nie wiecej niz 0,6 % wagowych tlenu. Mieszanke wsadowe sporzedza sie w nastepujacych proporcjach wa¬ gowych: 97*98 % proszku nichromu i 2-3 % proszku azotku boru. Przed dodaniem srodka poslizgowego do mieszanki wsadowej wprowadza sie srodek wiezecy w postaci polialkoho¬ lu winylowego i poddaje sie ja. procesowi granulacji, przesiewanie i podsusza sie je w temperaturze otoczenia.Alkohol dodaje sie w Ilosci od 0,4 do 0,7 % wagowych, w przeliczeniu na suche mase, w stosunku do ilosci wsadu, przy czym wprowadza sie go w postaci roztworu wod¬ nego, korzystnie o stezeniu 20 %. Gotowy wsad poddaje sie procesowi jednokrotnego prasowania pod cisnieniem 300-400 MPa i jednokrotnego spiekania w temperaturze 1410- 1440 K w czasie okolo 1 godziny.Wytwarzanie wkladek sposobem wedlug wynalazku eliminuje z procesu technologicz¬ nego koniecznosc dwukrotnego prasowania i spiekania. Nalezy równiez zaznaczyc, ze po¬ mimo zastosowania w procesie prasowania znacznie nizszych cisnien, wkladki wykonane sposobem wedlug wynalazku charakteryzuje sie bardzo dobrymi parametrami fizyko-mecha- nicznymi i wykazuje duzo wieksze odpornosc na dzialanie erozyjne gorecych gazów od wkladek wykonanych znanym sposobem.Sposób wedlug wynalazku przedstawiono dokladnie w ponizszym przykladzie.Przyklad. Do 97,5 % wagowych proszku stopowego nichromu o skladzie: 19 % Cr, 0,9 % Si, 0,8 % Mn, 0,15 % Ti, 0,08 % C, 0,5 % 0_ reszta nikiel, i o gesto- 3 » sci nasypowej 3,2 g/cm , dodaje sie 2,5 % wagowych proszku azotku boru, Celosc mie¬ sza sie w mieszalniku lopatkowym przez okres 15 minut. Do tak przygotowanej mieszan¬ ki dodaje sie polialkohol winylowy, w postaci 20 % roztworu wodnego, w ilosci 2 % wagowych w stosunku do calosci wsadu. Mieszanke wsadowe miesza sie w mieszalniku z ruchome komore o predkosci okolo 30 obrotów/minute i przez 1 godzine prowadzi sie w tych warunkach granulacje mieszanki.Zgranulowene mieszanke podsusza sie na powietrzu przez 12 godzin, dodaje sie do niej stearynian cynku i kwas stearynowy w ilosci O,3 58 wagowych w stosunku do calko¬ witej masy 1 miesza sie je ponownie w mieszalniku przez 30 minut, po czym przesiewa eie je przez sito o wielkosci oczek 0,3 mm. Tak przygotowane mieszanke wsadowe pra¬ suje sie pod cisnieniem 350 MPa, a nastepnie spieka sie je w czasie 1 godziny w tem¬ peraturze 1430 K w atmosferze wodoru o punkcie rosy 243 K.Oak wykazaly przeprowadzone próby, wkladki uszczelniajece wykonane sposobem wed¬ lug wynalazku charakteryzuje sie duze odpornoscle na dzialanie gorecych gazów oraz odpowiednimi dla tego typu materialów wlasnosciami fizykomechenlcznymi. Gotowy wyrób charakteryzuje sie strukture porowate o gestosci od 75 do 80 % gestosci teoretycznej, twardoscie 40-55 HB, wytrzymaloscie na zginanie powyzej 8,0 daN/mm , malym przyros¬ tem masy po utlenieniu w powietrzu w temperaturze 1070 K w czasie 100 godz. wynosze* cym do 1,4 % oraz malym specznieniem do 1,0 %.Wkladki wykonane sposobem wedlug wynalazku poddane próbie eksploatacyjnej dlugo¬ trwalej 1200 godzin, nie wykazaly uszkodzen mechanicznych ani zmian struktury, co swiadczy o stabilnosci materialu i mozliwosci dluzszego czasu pracy.137 018 3 Zastrzezenia patentowa 1. Sposób wytwarzanie wkladek uszczelniajecych do turbin gazowych, metodami sto¬ sowanymi w metalurgii proszków, polegajecy na tym, ze do proszku nichromu zawieraje¬ cego w swym skladzie nikiel, okolo 20 % wagowych chromu, nie wiecej niz 0,1 % wago¬ wych wegla oraz krzem 1 mangan, dodaje sie proszek azotku boru, po czym calosc mie¬ sza sie, a w koncowej fazie przygotowania mieszanki wsadowej dodaje sie do niej sro¬ dek poslizgowy i calosc poddaje sie procesowi mieszenia ujednorodniejecego oraz ko¬ rzystnie procesowi przesiewania, po czym przygotowane mieszanke wsadowe prasuje ele i spieka, znamienny tym, ze mieszanke wsadowe sporzedze sie z proszku nichromu o gestosci od 3,1 do 3,3 g/cm , który otrzymuje sie metode rozpylenia stopu metali, przy czym proszek nichromu zawiera w swym ekladzle dodatkowo od 0,1 do 0,2 % wagowych tytanu lub cyrkonu, przy zawartosci wagowej krzemu od 0,4 do 1,0 %, manganu od 0,4 do 1,0 % i nie wiecej niz 0,6 % wagowych tlenu, przy czym mieszanke wsadowe sporzedza sie w nastepujecych proporcjach wagowych: 97-98 % proszku nichromu i 2-3 % proszku azotku boru, a przed dodaniem srodka poslizgowego do mieszanki wsadowej, wprowadza sie srodek wiezecy w postaci polialkoholu winylowego 1 poddaje sie Je pro¬ cesowi granulacji, przesiewania i podsusza sie je w temperaturze otoczenie* a gotowy wsad poddaje sie procesowi jednokrotnego prasowanie pod cisnieniem 300-400 MPa i je¬ dnokrotnego spiekania w temperaturze 1410-1440 K w czasie okolo 1 godziny* 2. Sposób wedlug zaatrz. 1, znamienny tym, ze polialkohol winylowy dodaje sie w ilosci od 0,4 do 0,7 % wagowych w przeliczeniu na suche mase w stosunku do calosci wsadu* 3* Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze polialkohol winylowy wprowadza sie do mieszanki wsadowej w postaci roztworu wodnego, korzystnie o stezeniu 20 %. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowa 1. Sposób wytwarzanie wkladek uszczelniajecych do turbin gazowych, metodami sto¬ sowanymi w metalurgii proszków, polegajecy na tym, ze do proszku nichromu zawieraje¬ cego w swym skladzie nikiel, okolo 20 % wagowych chromu, nie wiecej niz 0,1 % wago¬ wych wegla oraz krzem 1 mangan, dodaje sie proszek azotku boru, po czym calosc mie¬ sza sie, a w koncowej fazie przygotowania mieszanki wsadowej dodaje sie do niej sro¬ dek poslizgowy i calosc poddaje sie procesowi mieszenia ujednorodniejecego oraz ko¬ rzystnie procesowi przesiewania, po czym przygotowane mieszanke wsadowe prasuje ele i spieka, znamienny tym, ze mieszanke wsadowe sporzedze sie z proszku nichromu o gestosci od 3,1 do 3,3 g/cm , który otrzymuje sie metode rozpylenia stopu metali, przy czym proszek nichromu zawiera w swym ekladzle dodatkowo od 0,1 do 0,2 % wagowych tytanu lub cyrkonu, przy zawartosci wagowej krzemu od 0,4 do 1,0 %, manganu od 0,4 do 1,0 % i nie wiecej niz 0,6 % wagowych tlenu, przy czym mieszanke wsadowe sporzedza sie w nastepujecych proporcjach wagowych: 97-98 % proszku nichromu i 2-3 % proszku azotku boru, a przed dodaniem srodka poslizgowego do mieszanki wsadowej, wprowadza sie srodek wiezecy w postaci polialkoholu winylowego 1 poddaje sie Je pro¬ cesowi granulacji, przesiewania i podsusza sie je w temperaturze otoczenie* a gotowy wsad poddaje sie procesowi jednokrotnego prasowanie pod cisnieniem 300-400 MPa i je¬ dnokrotnego spiekania w temperaturze 1410-1440 K w czasie okolo 1 godziny*
2. 2. Sposób wedlug zaatrz. 1, znamienny tym, ze polialkohol winylowy dodaje sie w ilosci od 0,4 do 0,7 % wagowych w przeliczeniu na suche mase w stosunku do calosci wsadu*
3. 3. * Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze polialkohol winylowy wprowadza sie do mieszanki wsadowej w postaci roztworu wodnego, korzystnie o stezeniu 20 %. PL