RU2177862C1 - Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine - Google Patents

Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2177862C1
RU2177862C1 RU2001105143A RU2001105143A RU2177862C1 RU 2177862 C1 RU2177862 C1 RU 2177862C1 RU 2001105143 A RU2001105143 A RU 2001105143A RU 2001105143 A RU2001105143 A RU 2001105143A RU 2177862 C1 RU2177862 C1 RU 2177862C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solder
restored
blade
minutes
carried out
Prior art date
Application number
RU2001105143A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Сизов
М.Н. Бычков
Н.Ф. Григорьев
Э.А. Шкаликов
Original Assignee
Сизов Виктор Иванович
Бычков Михаил Николаевич
Григорьев Николай Филиппович
Шкаликов Эдуард Анатольевич
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 Сизов Виктор Иванович, Бычков Михаил Николаевич, Григорьев Николай Филиппович, Шкаликов Эдуард Анатольевич filed Critical Сизов Виктор Иванович
Priority to RU2001105143A priority Critical patent/RU2177862C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177862C1 publication Critical patent/RU2177862C1/en

Links

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
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors

Abstract

FIELD: machine engineering, namely turbine making, particularly restoration of damaged surfaces of flanges of vanes of jet apparatus of turbines. SUBSTANCE: method comprises steps of hydraulic shot blasting of restored surface after preliminary working of said surface for receiving rough dull surface; similarly working contact surface of joined plate member; securing nickel gauze to surface of joined member; fastening joined member at closely pressing it with formation of step to restored surface and applying solder into formed angle; placing vane in vacuum furnace in such a way that said step is turned upwards and heating it stepwise until achieving temperature of solder melting; after cooling vane subjecting it to working according to design dimensions. EFFECT: enhanced quality of restored surfaces, namely their high strength. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения и может быть использовано при ремонте лопаток соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя. The invention relates to the field of turbomachinery and can be used in the repair of blades of a nozzle apparatus of a turbine of a gas turbine engine.

Известен способ ремонта деталей, включающий механическое удаление дефектов, многослойную наплавку и последующую термическую и механическую обработки. Наплавку осуществляют двумя слоями - внутренним донорским из высоколегированной стали и наружным износостойким из легированной стали (см. патент Российской Федерации 2083342 С1, МПК 6 В 23 Р 6/00,10.07.1997). A known method of repairing parts, including mechanical removal of defects, multilayer surfacing and subsequent thermal and mechanical processing. Surfacing is carried out in two layers - internal donor of high alloy steel and external wear-resistant of alloy steel (see patent of the Russian Federation 2083342 C1, IPC 6 V 23 P 6 / 00.10.07.1997).

При данном способе ремонта деталей возможно образование дефектов в виде несплавлений между слоями и при наплавке внутреннего слоя, причем способ имеет низкую производительность ремонта, связанную с дуговой наплавкой слоями. With this method of repairing parts, it is possible to form defects in the form of incomplete fusion between layers and during surfacing of the inner layer, and the method has low repair productivity associated with arc surfacing by layers.

Наиболее близким аналогом является способ ремонта лопаток газотурбинного двигателя, включающий механическое удаление дефектов с восстанавливаемой поверхности, затем лопатку устанавливают и фиксируют в приспособлении, а на указанную поверхность укладывают проволоку и закрепляют ее контактной сваркой, при этом длина проволоки превышает ширину пера лопатки на величину не менее трех диаметров проволоки, а ее диаметр превышает максимальную толщину торца лопатки. На боковые поверхности лопатки и проволоки наносят пастообразный припой. Подготовленную лопатку нагревают в вакуумной печи до температуры плавления пастообразного припоя. Происходит пайка металлов. Наплавленную лопатку подвергают механической обработке до необходимых геометрических размеров (см. патент Российской Федерации 2138382 С1, МПК 6 В 23 Р 6/00, 27.09.1999). The closest analogue is a method for repairing gas turbine engine blades, including mechanical removal of defects from the surface being restored, then the blade is installed and fixed in the fixture, and the wire is laid on the indicated surface and fixed by contact welding, while the length of the wire exceeds the blade feather width by at least three diameters of the wire, and its diameter exceeds the maximum thickness of the end of the blade. A paste-like solder is applied to the side surfaces of the scapula and wire. The prepared blade is heated in a vacuum oven to the melting temperature of the paste-like solder. Soldering of metals occurs. The deposited blade is machined to the required geometric dimensions (see patent of the Russian Federation 2138382 C1, IPC 6 V 23 P 6/00, 09/27/1999).

Данный способ более производителен, так как использует пайку, но не позволяет ремонтировать относительно большие по площади поверхности, так как связан с применением проволоки в качестве присоединяемого элемента. This method is more productive, since it uses soldering, but does not allow repairing relatively large surface areas, since it is associated with the use of wire as an attached element.

Задачей изобретения является обеспечение качественного ремонта плоских контактных поверхностей внутренней полки лопаток соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя после эксплуатации для получения необходимого натяга с ответной деталью для продолжения их эксплуатации. The objective of the invention is to provide high-quality repair of flat contact surfaces of the inner shelf of the blades of the nozzle apparatus of the turbine of a gas turbine engine after operation to obtain the necessary interference with the response part to continue their operation.

Указанный технический результат достигается за счет того, что при ремонте лопатки соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя осуществляют предварительную механическую обработку восстанавливаемой поверхности до удаления следов износа, сборку с присоединяемым элементом, площадь которого больше площади восстанавливаемой поверхности, выполненным из сплава, близкого по свойствам материалу лопатки, нанесение пастообразного припоя, припайку присоединяемого элемента в вакуумной печи при температуре плавления припоя и механическую обработку лопатки после ее остывания, согласно заявленному изобретению при восстановлении поверхностей упорных выступов внутренних полок лопаток после предварительной механической обработки производят гидропескоструйную обработку до получения матовой шероховатой поверхности, аналогичным образом обрабатывают контактную поверхность выполненного в виде пластины присоединяемого элемента, перед нанесением припоя к упомянутой поверхности присоединяемого элемента прикрепляют конденсаторной точечной сваркой никелевую сетку, сборку производят посредсвом плотного прижима и фиксации присоединяемого элемента ленточным хомутом и упомянутой сваркой с расположением его сетки к восстанавливаемой поверхности выступа и образованием уступа на 2-3 мм выше наружного контура упорного выступа, припой наносят в образованный угол и высушивают его, лопатку размещают в вакуумную печь в приспособлении уступом вверх, а нагрев в печи до температуры плавления припоя осуществляют ступенчато в вакууме не ниже 10-4 мм рт. ст с остыванием в печи до 150-180oС, затем извлекают из печи и производят механическую обработку полки лопатки с обеспечением чертежных размером.The specified technical result is achieved due to the fact that during the repair of the blades of the nozzle apparatus of the turbine of the gas turbine engine, preliminary mechanical processing of the restored surface is carried out until the traces of wear are removed, assembly with an attachable element, the area of which is larger than the area of the restored surface, made of an alloy similar in properties to the material of the blade, application of paste-like solder, soldering of the connected element in a vacuum furnace at a melting point of solder and mechanical processing of the blade after it has cooled, according to the claimed invention, when restoring the surfaces of the persistent protrusions of the inner shelves of the blades after preliminary machining, a sandblasting is performed to obtain a matte rough surface, the contact surface of a joining element made in the form of a plate is similarly treated before applying solder to the joining surface element is attached by a capacitor spot welding nickel mesh, sat The pipe is produced by tightly clamping and fixing the connected element with a tape clamp and the above-mentioned welding with the location of its mesh to the projected surface of the protrusion and the formation of a step 2-3 mm above the outer contour of the thrust protrusion, the solder is applied to the formed corner and dried, the blade is placed in a vacuum oven in the device, the step is upward, and heating in the furnace to the melting point of the solder is carried out stepwise in a vacuum of at least 10 -4 mm RT. article with cooling in the oven to 150-180 o C, then removed from the oven and machined shelf shelves with the provision of drawing size.

Ступенчатый нагрев осуществляют сначала до температуры 400-450oС, при которой комплект лопаток выдерживают в течение от 30 до 60 минут, а далее повышают температуру до 900-950oС и выдерживают в течение 20-30 минут, а затем за 20-30 минут повышают температуру до 1200oС, которую поддерживают 15-20 минут, что обеспечивает пайку.Step heating is carried out first to a temperature of 400-450 o C, at which a set of blades can withstand for 30 to 60 minutes, and then increase the temperature to 900-950 o With and maintain for 20-30 minutes, and then for 20-30 minutes increase the temperature to 1200 o C, which is maintained for 15-20 minutes, which ensures soldering.

Гидропескоструйная обработка улучшает смачиваемость поверхностей припоем, а установка тонкой никелевой сетки обеспечивает стабильность минимального капиллярного зазора под пайку между паяемыми поверхностями. Промежуточные выдержки температуры позволяют исключить разбрызгивание пастообразного припоя и обеспечить выравнивание температуры по сечению садки (комплекта лопаток). Температура пайки определяется температурой плавления припоя с небольшим забросом (превышением) температуры (~ 20-30oС). Никелевая сетка в процессе пайки усиливает капиллярный эффект, как бы засасывает расплавленный припой, при этом в процессе пайки никелевая сетка растворяется в припое, образуя монолитное паянное соединение. Лопатки остывают вместе с печью под вакуумом, а затем на воздухе.Hydro sandblasting improves the wettability of the surfaces with solder, and the installation of a thin nickel mesh ensures the stability of the minimum capillary gap for soldering between the soldered surfaces. Intermediate temperature exposure eliminates the spreading of paste-like solder and ensures equalization of temperature along the cross section of the charge (set of blades). The soldering temperature is determined by the melting point of the solder with a small temperature drop (excess) (~ 20-30 o C). A nickel mesh during the soldering process enhances the capillary effect, as if sucking in the molten solder, while in the process of soldering the nickel mesh dissolves in the solder, forming a monolithic soldered joint. The blades cool with the oven under vacuum, and then in the air.

После пайки лопатки контролируют внешним осмотром и годные по пайке лопатки подвергают механической обработке в соответствии с чертежом, а затем производят термообработку в вакуумной печи для получения необходимых свойств металла лопатки. After soldering, the blades are controlled by external inspection and the soldered blades are machined in accordance with the drawing, and then heat treated in a vacuum furnace to obtain the necessary properties of the metal of the blade.

На чертеже показано перо сопловой лопатки газотурбинного двигателя с внутренней полкой и поверхностями, подлежащими восстановлению. The drawing shows a feather nozzle vanes of a gas turbine engine with an inner shelf and surfaces to be restored.

Способ ремонта осуществляется следующим образом. The repair method is as follows.

Сопловая лопатка газотурбинного двигателя имеет перо 1 с внутренней полкой 2, на которой выполнены выступы 3 и/или 4, внутренние поверхности 5 и 6 которых изнашиваются в процессе эксплуатации и требуют восстановления. The nozzle blade of a gas turbine engine has a feather 1 with an inner shelf 2, on which protrusions 3 and / or 4 are made, the inner surfaces 5 and 6 of which wear out during operation and require restoration.

При ремонте лопатки соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя к восстанавливаемой поверхности выступа 3 и/или 4 полки 2 припаивают в вакуумной печи (например, СШВ 12/08-1200) большую по площади пластину из сплава, близкого по свойствам материалу лопатки, при этом поверхности контакта 5 и/или полки 2 фрезеруют на глубину 0,3-0,5 мм. Затем ремонтируемые поверхности гидропескоструят до получения матовой шероховатой поверхности (для улучшения смачиваемости поверхности расплавленным припоем и повышения качества пайки), предохраняя другие поверхности полки 2 с помощью технологических кожухов или экранов, а к поверхности пластины с помощью конденсаторной точечной сварки (ТКС) прикрепляют тонкую никелевую сетку (НП-2, толщиной 0,04-0,08 мм). Пластину 7 и/или 8 к поверхности 5 и/или 6 выступа 3 и/или 4 полки 2 плотно прижимают и фиксируют посредством ленточного хомута 9 и упомянутой точечной сварки (ТКС), при этом обеспечивают по наружному контуру выступа уступ от 2 до 3 мм, а в образованный угол 10 или 11 уступа наносят пастообразный припой, который высушивают, после чего лопатку устанавливают комплектом в приспособлении уступом вверх и помещают в вакуумную печь, в которой при вакууме не ниже 10-4 мм рт. ст производят ступенчатый нагрев до температуры плавления припоя, а после остывания печи до температуры 150-180oС лопатки извлекают и производят механическую обработку полки лопатки с обеспечением чертежных размеров.When repairing the blades of the nozzle apparatus of the turbine of a gas turbine engine, the large surface of the alloy plate, similar in properties to the material of the blade, is soldered in a vacuum furnace (for example, СШВ 12 / 08-1200) to the restored surface of the protrusion 3 and / or 4 of the shelf 2; 5 and / or shelves 2 are milled to a depth of 0.3-0.5 mm. Then, the surfaces to be repaired are hydro-sandblasted until a matte rough surface is obtained (to improve the wettability of the surface with molten solder and to improve the quality of soldering), protecting other surfaces of shelf 2 using technological casings or screens, and a thin nickel grid is attached to the surface of the plate using capacitor spot welding (TCS) (NP-2, thickness 0.04-0.08 mm). The plate 7 and / or 8 to the surface 5 and / or 6 of the protrusion 3 and / or 4 of the shelf 2 is pressed tightly and fixed by means of a tape clamp 9 and the mentioned spot welding (TCS), while providing a ledge from 2 to 3 mm along the outer contour of the protrusion and a pasty solder is applied to the formed corner 10 or 11 of the ledge, which is dried, after which the blade is installed as a set in the device with the step up and placed in a vacuum oven in which at a vacuum of at least 10 -4 mm RT. St. produce stepwise heating to the melting point of the solder, and after cooling the furnace to a temperature of 150-180 o With the blades are removed and machined shelf shelves with the provision of drawing dimensions.

Если производят ремонт лопаток соплового аппарата турбины, изготовленных из материала ЖС-6 УВИ, то пластины можно выполнить из сплава ЭП 648 ВИ (ВХ 4 А), из листа толщиной 1,2-1,6 мм. В качестве припоя используют ВПР 27. Припой готовится из металлического порошка в виде пасты, замешенной на растворе акриловой смолы БКМ-5 с растворителем Р-5. Нагрев сначала осуществляют до температуры 400-450oС, при которой комплект лопаток (садку) выдерживают в течение от 30 до 60 минут, а далее повышают температуру в печи до 900-950oС, при которой лопатки выдерживают в течение 20-30 минут, а затем за 20-30 минут повышают температуру до температуры пайки 1200oС, которую поддерживают 15-20 минут. Остывание лопаток в печи проводят в течение 6-8 часов (в зависимости от величины комплекта лопаток), что позволяет получить температуру порядка 150-180oС. Наличие тонкой никелевой сетки обеспечивает равномерный гарантированный зазор между поверхностями 5 и/или 6 и пластинами 7 и/или 8, что усиливает капиллярный эффект при пайке. Никелевая сетка при температуре 1200oС растворяется в жидком припое. Заполнение припоем полости фаски и выход припоя на торцевую наружную поверхность полки 2 позволяет судить о качестве проведенной пайки. После механической обработки выполняют вакуумную стабилизирующую термообработку с последующим контролем качества пайки методом цветной дефектоскопии или люминесцентной краской.If the blades of the nozzle apparatus of a turbine made of material ZhS-6 UVI are repaired, then the plates can be made of EP 648 VI (ВХ 4 А) alloy, from a sheet with a thickness of 1.2-1.6 mm. VPR 27 is used as solder. The solder is prepared from a metal powder in the form of a paste mixed in a solution of BKM-5 acrylic resin with R-5 solvent. First, the heating is carried out to a temperature of 400-450 o C, at which a set of blades (cage) is kept for 30 to 60 minutes, and then the temperature in the furnace is increased to 900-950 o C, at which the blades are kept for 20-30 minutes and then in 20-30 minutes the temperature is increased to a soldering temperature of 1200 o C, which is maintained for 15-20 minutes. The cooling of the blades in the furnace is carried out for 6-8 hours (depending on the size of the set of blades), which allows to obtain a temperature of the order of 150-180 o C. The presence of a thin Nickel mesh provides uniform guaranteed clearance between surfaces 5 and / or 6 and plates 7 and / or 8, which enhances the capillary effect when soldering. Nickel mesh at a temperature of 1200 o C is dissolved in liquid solder. Filling with solder the chamfer cavity and the output of solder on the end surface of the shelf 2 allows you to judge the quality of the soldering. After machining, vacuum stabilizing heat treatment is performed, followed by soldering quality control by color flaw detection or luminescent paint.

Claims (2)

1. Способ ремонта лопатки соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя, включающий предварительную механическую обработку восстанавливаемой поверхности до удаления следов износа, сборку с присоединяемым элементом, площадь которого больше площади восстанавливаемой поверхности, выполненным из сплава, близкого по свойствам материалу лопатки, нанесение пастообразного припоя, припайку присоединяемого элемента в вакуумной печи при температуре плавления припоя и механическую обработку лопатки после ее остывания, отличающийся тем, что при восстановлении поверхностей упорных выступов внутренних полок лопаток после предварительной механической обработки производят гидропескоструйную обработку до получения матовой шероховатой поверхности, аналогичным образом обрабатывают контактную поверхность выполненного в виде пластины присоединяемого элемента, перед нанесением припоя к упомянутой поверхности присоединяемого элемента прикрепляют конденсаторной точечной сваркой никелевую сетку, сборку производят посредством плотного прижима и фиксации присоединяемого элемента ленточным хомутом и упомянутой сваркой с расположением его сеткой к восстанавливаемой поверхности выступа и образованием уступа на 2-3 мм выше наружного контура упорного выступа, припой наносят в образованный угол и высушивают его, лопатку размещают в вакуумной печи в приспособлении уступом вверх, а нагрев в печи до температуры плавления припоя осуществляют ступенчато в вакууме не ниже 10-4мм рт. ст. с остыванием в печи до 150-180oС.1. A method of repairing a blade of a nozzle apparatus of a turbine of a gas turbine engine, comprising pre-machining the surface to be restored before removing traces of wear, assembling with an attachable element, the area of which is larger than the area of the restored surface, made of an alloy similar in properties to the material of the blade, applying a paste-like solder, soldering to be attached element in a vacuum furnace at a melting point of solder and machining of the blade after cooling, characterized in that when restoring the surfaces of the persistent protrusions of the inner shelves of the blades after preliminary machining, a hydro-sandblasting is performed until a matte rough surface is obtained, the contact surface of the connected element made in the form of a plate is treated in the same way, before applying solder to the mentioned surface of the joined element, a nickel mesh is attached by capacitor spot welding, assembly is carried out by tight clamping and fixing about the element with a tape clamp and the above-mentioned welding with its grid positioning to the restored surface of the protrusion and the formation of a step 2-3 mm above the outer contour of the thrust protrusion, the solder is applied to the formed corner and dried, the blade is placed in a vacuum oven in the device with the step upward, and heating in the furnace to the melting point of the solder is carried out stepwise in a vacuum of at least 10 -4 mm RT. Art. with cooling in an oven to 150-180 o C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ступенчатый нагрев осуществляют сначала до 400-450oС и производят выдержку лопатки в течение 30-60 мин, затем повышают температуру до 900-950oС и производят выдержку в течение 20-30 мин, а затем за 20-30 мин повышают температуру до 1200oС и поддерживают ее 15-20 мин.2. The method according to p. 1, characterized in that the stepwise heating is carried out first to 400-450 o C and the blades are aged for 30-60 minutes, then the temperature is increased to 900-950 o C and the exposure is carried out for 20-30 minutes, and then for 20-30 minutes, increase the temperature to 1200 o C and maintain it for 15-20 minutes.
RU2001105143A 2001-02-26 2001-02-26 Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine RU2177862C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105143A RU2177862C1 (en) 2001-02-26 2001-02-26 Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105143A RU2177862C1 (en) 2001-02-26 2001-02-26 Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177862C1 true RU2177862C1 (en) 2002-01-10

Family

ID=20246445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001105143A RU2177862C1 (en) 2001-02-26 2001-02-26 Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177862C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11203064B2 (en) 2018-08-21 2021-12-21 Siemens Energy, Inc. Section replacement of a turbine airfoil with a metallic braze presintered preform

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11203064B2 (en) 2018-08-21 2021-12-21 Siemens Energy, Inc. Section replacement of a turbine airfoil with a metallic braze presintered preform
RU2763528C1 (en) * 2018-08-21 2021-12-30 Сименс Энерджи, Инк. Replacing the turbine aerodynamic profile section with metal pre-sintered soldering billet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1079043A (en) Method of refurbishing turbine components and the like
US6355086B2 (en) Method and apparatus for making components by direct laser processing
RU2564644C2 (en) Repair of titanium blade by laser building up and moderate hip pressing
CN1572406A (en) Process for repairing turbine components
US20090026182A1 (en) In-situ brazing methods for repairing gas turbine engine components
US20070205189A1 (en) Method of repairing a stationary shroud of a gas turbine engine using laser cladding
CA2445237A1 (en) Method of repairing a stationary shroud of a gas turbine engine using plasma transferred arc welding
EP0119343A1 (en) Turbine engine seal and method for repair thereof
CN107723699B (en) Method for repairing heat-resistant alloy
CN111001808A (en) Composite additive manufacturing method of large-size In718 high-temperature alloy component
US5951792A (en) Method for welding age-hardenable nickel-base alloys
KR102550572B1 (en) Replacing Sections of Turbine Airfoils with Metallic Brazed Presintered Preforms
EP2038083B1 (en) Method for repairing and/or replacing individual elements of a gas turbine component
US7699944B2 (en) Intermetallic braze alloys and methods of repairing engine components
JP2015531039A (en) Stud welding repair of superalloy parts
CN111218584B (en) Large-gap brazing repair method for DZ40M alloy part
RU2177862C1 (en) Method for repairing vane of jet apparatus of turbine of gas-turbine engine
RU2281845C1 (en) Method for restoring surface-flaw zones of parts of gas turbine engines
JP2007516842A (en) High strength superalloy bonding method for preparing turbine blades
RU2676937C1 (en) Gas turbine engine part with the thin-walled element restoration method
RU2302937C2 (en) Method for restoring sectors of slit ring of nozzle apparatus of turbine of gas turbine engine
JPH03264705A (en) Repairing method for gas turbine moving blade
RU2770156C1 (en) Method for restoring the end part of the feather of a cooled turbine blade of a gas turbine engine
JPH07102996A (en) Repair of gas turbine moving blade
RU2330750C2 (en) Method of turbomachine blades repair and device for its implementation

Legal Events

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

Effective date: 20090227