RU198476U1 - Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава - Google Patents
Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU198476U1 RU198476U1 RU2020104796U RU2020104796U RU198476U1 RU 198476 U1 RU198476 U1 RU 198476U1 RU 2020104796 U RU2020104796 U RU 2020104796U RU 2020104796 U RU2020104796 U RU 2020104796U RU 198476 U1 RU198476 U1 RU 198476U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grooves
- gas turbine
- holes
- turbine engine
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Полезная модель относится к технологии машиностроения, а именно к деталям газотурбинного двигателя из жаропрочных никелевых сплавов с отверстиями и может быть использована в авиационной и энергетической промышленности. Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава, включающий ступицу, полотно с цилиндрическими отверстиями под стяжки и обод с пазами елочного профиля под крепление лопаток. Пазы елочного профиля и цилиндрические отверстия под стяжки выполнены электроэрозионной обработкой электродом из сплава на никелевой основе, электродом из вольфрама или молибдена, электродом из молибдено-вольфрамового сплава. Технический результат заключается в снижении склонности к трещинообразованию дисков ГТД из жаропрочных никелевых сплавов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к технологии машиностроения, а именно к деталям газотурбинного двигателя из жаропрочных никелевых сплавов с отверстиями и может быть использована в авиационной и энергетической промышленности.
Известна заготовка диска из жаропрочных сплавов, включающая ступицу, полотно и обод, отформованная в специальном штампе (см. Полезная модель №146497 МПК B21K 1/32. Опубл. 10.10.2014 Бюл. №28)
Указанная заготовка не имеет ни цилиндрических отверстий в полотне, ни пазов елочного профиля в ободе.
Из уровня техники известен диск ГТД из никелевых жаропрочных сплавов, включающий ступицу, полотно с цилиндрическими отверстиями под стяжки и обод с пазами елочного профиля под крепление лопаток, в котором отверстия под стяжки и пазы елочного профиля под лопатки выполнены лезвийной обработкой (см. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей / Колл. авторов; под ред. А.Г. Братухина, Г.К. Язова, Б.Е. Карасёва. - М.: Машиностроение, 1997 - с. 225 -242, 287-307)
Недостатком диска является наличие остаточных растягивающих напряжений и слоев пластической деформации в поверхностных зонах отверстий и пазов после лезвийной обработки. То есть, эти элементы диска являются концентраторами напряжений. Эти напряжения, складываясь с рабочими растягивающими (тангенциальными и радиальными) напряжениями при вращении ротора ГТД, приводят к зарождению первых трещин в полотне и ободе диска и его разрушению в целом.
Из уровня техники известен диск ГТД из никелевых жаропрочных сплавов, включающий ступицу, полотно и обод с пазами елочного профиля под крепление лопаток, в котором пазы елочного профиля под лопатки выполнены лезвийной обработкой с окончательной обработкой поверхности диска гидроабразивной упрочняющей обработкой (см. Ф.И. Дёмин, Н.Д. Проничев, И.Л. Шитарев Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей. - Самара, Изд-во СГАУ, 2012 - с. 148-173)
Применение гидроабразивной упрочняющей обработки пазов елочного типа может в результате их поверхностного упрочнения привести не к повышению усталостной прочности диска, как утверждается в аналоге, а к снижению сопротивления сплава к трещинообразованию. Так как упрочненная зона диска у жаропрочных никелевых сплавах является зоной зарождения первичных трещин при работе ГТД.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в снижении склонности к трещинообразованию и повышении усталостных характеристик жаропрочного никелевого сплава дисков ГТД, преимущественно в местах максимальной концентрации растягивающих напряжений.
Технический результат заявленной полезной модели достигается тем, что диск ротора газотурбинного двигателя из никелевых жаропрочных сплавов, включающий ступицу, полотно с цилиндрическими отверстиями под стяжки и обод с пазами елочного профиля под крепление лопаток, при этом, пазы елочного профиля и цилиндрические отверстия под стяжки выполнены электроэрозионной обработкой.
Кроме того, отверстия и пазы елочного профиля выполнены в нем электроэрозионной обработкой электродом из сплава на никелевой основе.
Также отверстия и пазы елочного профиля выполнены в нем электроэрозионной обработкой электродом из вольфрама или молибдена.
При этом отверстия и пазы елочного профиля в нем выполнены электроэрозионной обработкой электродом из молибдено-вольфрамового сплава.
Сущность предлагаемой полезной модели представлена на чертеже фиг. 1 (пазы и отверстия диска обозначены индексом ЭЭО) и заключается в следующем.
Наиболее опасными местами дисков ГТД, с точки зрения трещинообразования при работе двигателя, являются отверстия в полотне диска и елочные пазы в ободе. Они являются концентраторами напряжений и, соответственно, местами наибольшей вероятности зарождения трещин разрушения. Так как жаропрочные никелевые сплавы, имея высокую прочность (1400-1500 МПа), при низких показателях пластичности и вязкости (δ=13%, ан=3 кгс м/см2), то наличие упрочненных поверхностей после лезвийной механической обработки, либо дополнительно - гидроабразивной обработкой приводят к тому, что эти поверхности становятся еще более прочными и менее вязкими. И, следовательно, вероятность образования в этих местах первых трещин при работе двигателя возрастает.
В случае же электроэрозионной вырезки отверстий в полотне под стяжки и елочных пазов под лопатки поверхностные слои никелевого сплава подвергаются высокотемпературной закалке. При этом сплав, несколько теряя в прочности, повышает свои пластические и вязкие характеристики. Тем самым снижается склонность сплава к зарождению трещин при работе двигателя. Поверхностная электроэрозионная обработка всего полотна диска повышает его трещиностойкость в целом. Так как полотно является самой тонкой, и следовательно, «наиболее слабой» зоной диска. Кроме того, учитывая, что при электроэрозионной обработке поверхность детали насыщается металлом электрода, то еще более высокая вязкость в указанных выше зонах диска может быть достигнута при использовании электрода из сплава на никелевой основе, в том числе того же химического состава, что и сплав диска или электродов из вольфрама, молибдена или молибдено-вольфрамового сплава. Так как молибден и вольфрам являются обязательными легирующими добавками жаропрочных никелевых сплавов дисков ГТД.
В таблице 1 представлены данные по механическим свойствам сплава ЭП742 ИД при температуре 20°С в состоянии поставки и после закалки с температуры 1100°С. А в таблице 2 длительная прочность при температуре 650°С.
Из данных таблицы 1 видно, что после закалки относительное удлинение сплава ЭП742 ИД повысилось более чем на 50%. А длительная прочность (Таблица 2) при требованиях ТУ не менее 50 часов превысила их более, чем в 15 раз. При этом образец, не разрушившись, был снят с испытаний из-за производственной загруженности испытательного оборудования.
В качестве примера использования предлагаемой полезной модели может служить диск ротора компрессора высокого давления из сплава ЭП742 ИД.
Диск имеет наружный диаметр 550 мм, внутренний - 140 мм, 30 отверстий для стяжек диаметром 10 мм и 32 для стяжек 4.5 мм. У отверстий диаметром 10 мм толщина полотна составляет 6 мм, а у диаметра 4,5 мм - 3,5 мм. Количество пазов елочного типа - 36 шт. По принятой технологии пазы елочного типа выполняют протяжкой, а отверстия под стяжки механической сверловкой.
То есть все обработки этих мест - лезвийные. И, следовательно, обладают всеми недостатками, указанными ранее.
С целью оценки склонности к трещинообразованию этих элементов диска в случае их выполнения по предлагаемой полезной модели были проведены испытания на изгиб образцов толщиной 5 мм и 3 мм (равной толщине полотна диска) до образования первой трещины с различным состоянием поверхности. Результаты этих испытаний приведены в таблице 3.
Полученные данные показывают эффективность предлагаемой полезной модели, так как склонность к трещинообразованию поверхностей, выполненных лезвийной обработкой с дополнительным поверхностным упрочнением у жаропрочных никелевых сплавов, более чем на 35% выше, выполненных обработкой электроэрозионной.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет существенно снизить склонность к трещинообразованию дисков ГТД из жаропрочных никелевых сплавов, увеличить их ресурс работы в двигателе и ресурс работы двигателя в целом.
Claims (4)
1. Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава, включающий ступицу, полотно с цилиндрическими отверстиями под стяжки и обод с пазами елочного профиля под крепление лопаток, отличающийся тем, что пазы елочного профиля и цилиндрические отверстия под стяжки выполнены электроэрозионной обработкой.
2. Диск ротора по п. 1, отличающийся тем, что отверстия и пазы елочного профиля выполнены в нем электроэрозионной обработкой электродом из сплава на никелевой основе.
3. Диск ротора по п. 1, отличающийся тем, что отверстия и пазы елочного профиля выполнены в нем электроэрозионной обработкой электродом из вольфрама или молибдена.
4. Диск ротора по п. 1, отличающийся тем, что отверстия и пазы елочного профиля выполнены в нем электроэрозионной обработкой электродом из молибдено-вольфрамового сплава.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020104796U RU198476U1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020104796U RU198476U1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU198476U1 true RU198476U1 (ru) | 2020-07-13 |
Family
ID=71616205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020104796U RU198476U1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU198476U1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2151320C1 (ru) * | 1995-06-20 | 2000-06-20 | Роберт Бош Гмбх | Клапан для впрыска топлива |
DE102007050142A1 (de) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Blisk oder eines Blings, damit hergestelltes Bauteil und Turbinenschaufel |
RU2381879C2 (ru) * | 2008-04-11 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ электрохимической обработки лопаток моноколеса |
RU2479724C2 (ru) * | 2007-06-26 | 2013-04-20 | Снекма | Ротор вентилятора и турбомашина, содержащая такой ротор |
US8925201B2 (en) * | 2009-06-29 | 2015-01-06 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method and apparatus for providing rotor discs |
RU2570088C1 (ru) * | 2014-08-22 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Рабочее колесо ротора газотурбинного двигателя с компенсацией центробежных нагрузок |
RU2704045C1 (ru) * | 2019-03-22 | 2019-10-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ изготовления полого диска из жаропрочного сплава |
-
2020
- 2020-02-03 RU RU2020104796U patent/RU198476U1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2151320C1 (ru) * | 1995-06-20 | 2000-06-20 | Роберт Бош Гмбх | Клапан для впрыска топлива |
RU2479724C2 (ru) * | 2007-06-26 | 2013-04-20 | Снекма | Ротор вентилятора и турбомашина, содержащая такой ротор |
DE102007050142A1 (de) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Blisk oder eines Blings, damit hergestelltes Bauteil und Turbinenschaufel |
RU2381879C2 (ru) * | 2008-04-11 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ электрохимической обработки лопаток моноколеса |
US8925201B2 (en) * | 2009-06-29 | 2015-01-06 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method and apparatus for providing rotor discs |
RU2570088C1 (ru) * | 2014-08-22 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Рабочее колесо ротора газотурбинного двигателя с компенсацией центробежных нагрузок |
RU2704045C1 (ru) * | 2019-03-22 | 2019-10-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ изготовления полого диска из жаропрочного сплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR950014312B1 (ko) | 가스터빈 및 그의 부품 | |
US5351395A (en) | Process for producing turbine bucket with water droplet erosion protection | |
EP1602442B9 (en) | Methods for repairing gas turbine engine components | |
CN1023140C (zh) | 制造不同材料转子部分组成的透平转子的方法 | |
KR101098059B1 (ko) | 고온 하에서 사용되는 볼트의 잔여 수명 진단 방법 | |
US8408557B2 (en) | Seal arrangement and a method of repairing a seal arrangement | |
KR20080071908A (ko) | 고강도 내식성 티타늄 합금에 관한 방법 및 제품 | |
JPS61236923A (ja) | ころがり要素軸受部材 | |
RU198476U1 (ru) | Диск ротора газотурбинного двигателя из никелевого жаропрочного сплава | |
US11592362B2 (en) | System and method for full-scale sampling to conduct material tests on a steam turbine rotor | |
US11708770B2 (en) | Turbine casing component and repair method therefor | |
RU2616691C2 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ, ВЫПОЛНЕННОЙ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА TA6Zr4DE | |
Tarasenko et al. | The analysis of the main structural and mechanical characteristics of EP800 and EI893 alloys to optimize production of the first stage of a GTE-45-3 gas-turbine power plant | |
US8663404B2 (en) | Heat treatment method and components treated according to the method | |
WO2016111249A1 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 | |
JP2017133098A (ja) | 蒸気タービン、バケット及びバケットの製造方法 | |
EP2807288B1 (de) | Strömungsmaschinenkomponente mit einer funktionsbeschichtung | |
US11066933B2 (en) | Rotor shaft and method for producing a rotor shaft | |
Holdsworth et al. | Creep-fatigue damage development during service-cycle thermo-mechanical fatigue tests of 1CrMoV rotor steel | |
CN112014219B (zh) | 基于变形程度控制gh4169合金机匣锻件验收方法 | |
RU2744005C1 (ru) | Способ электроискрового легирования лопаток из титановых сплавов паровых турбин ТЭЦ и АЭС | |
Papageorgiou et al. | Microscopic examination of a fan blade supporting system premature fractured | |
Buckle | High-temperature Alloys in Relation to Gas-turbine Design | |
JP6244179B2 (ja) | タービンロータの熱処理方法 | |
Ingistov et al. | Testing and Acceptance of Semi-Machined Turbine Rotor Forging Elements |