RU2281194C1 - Method of reconditioning of machine parts - Google Patents

Method of reconditioning of machine parts Download PDF

Info

Publication number
RU2281194C1
RU2281194C1 RU2005106045/02A RU2005106045A RU2281194C1 RU 2281194 C1 RU2281194 C1 RU 2281194C1 RU 2005106045/02 A RU2005106045/02 A RU 2005106045/02A RU 2005106045 A RU2005106045 A RU 2005106045A RU 2281194 C1 RU2281194 C1 RU 2281194C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parts
electron beam
damaged
blades
irradiation
Prior art date
Application number
RU2005106045/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Борисович Белов (RU)
Александр Борисович Белов
Александр Григорьевич Пайкин (RU)
Александр Григорьевич Пайкин
Александр Сергеевич Новиков (RU)
Александр Сергеевич Новиков
Александр Федорович Львов (RU)
Александр Федорович Львов
В чеслав Александрович Шулов (RU)
Вячеслав Александрович Шулов
Владимир Иванович Энгелько (RU)
Владимир Иванович Энгелько
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева"
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 Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева" filed Critical Открытое акционерное общество "Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева"
Priority to RU2005106045/02A priority Critical patent/RU2281194C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2281194C1 publication Critical patent/RU2281194C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to method of reconditioning of parts of machine damaged in operation and it can be used at repairing different articles operating at high temperatures, constant cyclic loads and in aggressive media. Method includes removal of damaged surface layers and protective coatings of parts by irradiation of parts with high-current pulsed electron beam. Said irradiation is done by high-current pulsed electron beam of microsecond duration with density in pulse of W=45-90 J/sq.cm at energy of electrons of E=100-120 keV and number of pulses required for complete removal of surface layer damaged in operation. Then surfaces are subjected to electron beam burnishing at lower current densities of 18-45 J/sq/cm and vacuum annealing at temperatures of final thermal treatment for 2-6 h.
EFFECT: increased capacity, improved quality of surface cleaning and operating characterizing of machine parts.
2 ex, 2 tbl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к способу восстановления эксплуатационных свойств поврежденных при эксплуатации деталей машин и может быть использовано при ремонте различных изделий, эксплуатируемых при высоких температурах, постоянных циклических нагрузках, в агрессивных средах.The invention relates to a method for restoring the operational properties of machine parts damaged during operation and can be used in the repair of various products operated at high temperatures, constant cyclic loads, in aggressive environments.

Изобретение может быть реализовано в авиационной, машиностроительной, судостроительной, металлургической, космической и других отраслях промышленности.The invention can be implemented in the aviation, engineering, shipbuilding, metallurgical, space and other industries.

В современных технологиях металлообработки известны различные способы очистки поверхности деталей машин, прошедших наработку, от примесных элементов, оксидных слоев и окисных пленок, нагара и т.д. Эти способы можно разделить на три группы: механические (резание, виброабразивная обработка, алмазное выглаживание и т.д.), химические (химическое травление в жидких растворителях, травление в газовой среде, электрохимическое травление, плазмохимическое травление и т.д.) и физические (обработка электронными пучками, обработка ионными пучками, лазерная обработка, обработка плазменными потоками энергии и т.д.). На практике, чаще всего, используют комбинированные способы. В авиадвигателестроении для ремонта лопаток компрессора высокого давления ГТД с покрытиями ZrN и TiN применяют виброабразивную, химическую и термическую обработки, в отдельных случаях - вакуумно-плазменную технологию высоких энергий и термическую обработку, а при ремонте лопаток турбины с защитным конденсационным покрытием СДП-2 и ВСДП-16 (вакуумное диффузионное покрытие) используют пескоструйную обработку с последующим химическим травлением в жидких растворителях или вакуумно-плазменную обработку высоких энергий.In modern metalworking technologies, various methods are known for cleaning the surface of machine parts that have been run from impurity elements, oxide layers and oxide films, soot, etc. These methods can be divided into three groups: mechanical (cutting, vibroabrasive processing, diamond smoothing, etc.), chemical (chemical etching in liquid solvents, etching in a gas medium, electrochemical etching, plasma-chemical etching, etc.) and physical (processing by electron beams, processing by ion beams, laser processing, processing by plasma energy flows, etc.). In practice, most often, combined methods are used. In aircraft engines, for repair of high pressure compressor blades of gas turbine engines with ZrN and TiN coatings, vibroabrasive, chemical and thermal treatments are used, in some cases, high-energy vacuum plasma technology and heat treatment are used, and in the repair of turbine blades with protective condensation coating SDP-2 and VSDP -16 (vacuum diffusion coating) use sandblasting followed by chemical etching in liquid solvents or vacuum-plasma processing of high energies.

Все эти способы характеризуются низкой производительностью, высокой трудоемкостью и их применение приводит к негативным изменениям физико-химического состояния материала в поверхностных слоях, т.е. к образованию микротрещин, пор, включений и т.д., а значит - к снижению основных эксплуатационных свойств.All these methods are characterized by low productivity, high complexity and their application leads to negative changes in the physicochemical state of the material in the surface layers, i.e. to the formation of microcracks, pores, inclusions, etc., and therefore to a decrease in the basic operational properties.

Для очистки поверхности от примесных элементов (чаще всего, перед нанесением защитных покрытий на поверхность деталей или перед проведением процесса ионной имплантации) применяют ионно-лучевое травление, т.е. обработку поверхности непрерывными ионными пучками при энергиях Е=100-1000 эВ и плотностях ионного тока j=10-2-102 мА/см2 в вакууме или в инертном газе (Р=0,1-1 Па) [1]. Этот способ, выбранный за прототип, позволяет получить достаточно чистую поверхность детали, однако скорость удаления поврежденных при эксплуатации поверхностных слоев не превышает 5-7 мкм/ч, а вследствие различий в величинах коэффициентов распыления фазовых составляющих сплава изменяются химический состав и структурно-фазовое состояние материала в приповерхностной зоне. Увеличение же плотности ионного потока позволяет повысить производительность способа, однако в этом случае происходит разогрев детали до высоких температур, что может привести к ухудшению эксплуатационных свойств изделий.To clean the surface of impurity elements (most often, before applying protective coatings to the surface of parts or before carrying out the ion implantation process), ion-beam etching is used, i.e. surface treatment with continuous ion beams at energies E = 100-1000 eV and ion current densities j = 10 -2 -10 2 mA / cm 2 in vacuum or in an inert gas (P = 0.1-1 Pa) [1]. This method, chosen as the prototype, allows to obtain a sufficiently clean surface of the part, however, the removal rate of surface layers damaged during operation does not exceed 5-7 μm / h, and due to differences in the sputtering coefficients of the phase components of the alloy, the chemical composition and structural phase state of the material change in the near-surface zone. An increase in the ion flux density allows to increase the productivity of the method, however, in this case, the part is heated to high temperatures, which can lead to a deterioration in the operational properties of the products.

Повысить производительность ионно-лучевого способа можно использованием мощных сильноточных импульсных ионных пучков (СИЭП) наносекундной длительности с плотностью энергии 1-10 Дж/см2 и числе импульсов 1-10 [2-4]. В этом случае за импульс удается удалить от 0,1 до 1 мкм при частоте следования импульсов 0,1 Гц. Однако в этом случае за счет действия ударных волн изменяется структурно-фазовое состояние, образуются поверхностные и подповерхностные микротрещины и микрократеры, что резко снижает усталостную прочность и коррозионную стойкость ремонтируемых деталей.It is possible to increase the productivity of the ion-beam method using powerful high-current pulsed ion beams (SIEC) of nanosecond duration with an energy density of 1-10 J / cm 2 and the number of pulses 1-10 [2-4]. In this case, it is possible to remove from 0.1 to 1 μm per pulse at a pulse repetition rate of 0.1 Hz. However, in this case, due to the action of shock waves, the structural phase state changes, surface and subsurface microcracks and microcraters form, which sharply reduces the fatigue strength and corrosion resistance of the parts being repaired.

Технический результат изобретения - существенное увеличение производительности процесса удаления поврежденных при эксплуатации поверхностных слоев и покрытий, улучшение качества очистки поверхности и повышение эксплуатационных характеристик подвергаемых ремонту деталей.The technical result of the invention is a significant increase in the productivity of the process of removing surface layers and coatings damaged during operation, improving the quality of surface cleaning and improving the operational characteristics of the parts being repaired.

Это достигается тем, что ремонтируемая деталь облучается сильноточным электронным пучком микросекундной длительности с плотностью энергии в импульсе W=45-90 Дж/см2 при энергии электронов Е=100-120 кэВ и числе импульсов, необходимом для полного удаления поврежденного при эксплуатации поверхностного слоя, с последующим электронно-лучевым выглаживанием поверхности при более низких плотностях энергии 18-45 Дж/см2 и вакуумным отжигом при температурах финишной термообработки в течение 2-6 часов.This is achieved by the fact that the repaired part is irradiated with a high-current electron beam of microsecond duration with an energy density in the pulse of W = 45-90 J / cm 2 at an electron energy of E = 100-120 keV and the number of pulses necessary to completely remove the surface layer damaged during operation, followed by electron-beam smoothing of the surface at lower energy densities of 18-45 J / cm 2 and vacuum annealing at temperatures of final heat treatment for 2-6 hours.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Ремонтируемые детали помещают в рабочую камеру сильноточного электронного ускорителя (фиг.1). Облучение реализуется импульсами длительностью в десятки микросекунд. Требуемая плотность энергии в диапазоне 45-90 Дж/см2 достигается изменением плотности тока или длительности импульса при фиксированной энергии электронов 100-120 кэВ.Repair parts are placed in the working chamber of a high-current electronic accelerator (Fig. 1). Irradiation is realized by pulses of a duration of tens of microseconds. The required energy density in the range of 45-90 J / cm 2 is achieved by changing the current density or pulse duration at a fixed electron energy of 100-120 keV.

Необходимая для реализации способа плотность энергии определяется: длительностью воздействия электронного пучка; материалом мишени, включая теплофизические характеристики поврежденного при эксплуатации поверхностного слоя или покрытия, подлежащих удалению; толщиной удаляемого слоя.The energy density necessary for the implementation of the method is determined by: the duration of exposure to the electron beam; target material, including thermophysical characteristics of the damaged surface layer or coating to be removed during operation; thickness of the removed layer.

Облучение на нижней границе диапазона плотностей энергии (45 Дж/см2) достаточно для удаления относительно легколетучих материалов (хлоридов, бромидов, оксихлоридов, хрома, олова, алюминия и др.) или для удаления сравнительно тонких поврежденных поверхностных слоев из материалов на основе нитридов, оксидов и сплавов на основе Ti, Zr, Fe, Ni, толщиной от нескольких нанометров до нескольких микрометров. Верхняя же граница этого диапазона 90 Дж/см2 обеспечивает удаление практически всех веществ по механизму абляции [5].Irradiation at the lower boundary of the energy density range (45 J / cm 2 ) is sufficient to remove relatively volatile materials (chlorides, bromides, oxychlorides, chromium, tin, aluminum, etc.) or to remove relatively thin damaged surface layers from nitride-based materials, oxides and alloys based on Ti, Zr, Fe, Ni, with a thickness of several nanometers to several micrometers. The upper limit of this range of 90 J / cm 2 provides the removal of almost all substances by the ablation mechanism [5].

Выбор режимов облучения (плотности энергии и число импульсов) с высокой точностью может быть реализован из кривых зависимости толщины удаленного слоя от плотности энергии, которые могут быть получены экспериментально. Такие кривые приведены на фиг.2 и 3 для лопаток из сплавов ВТ9 и ЖС26НК с покрытием ZrN и NiCrAlY, а также для лопаток из стали ЭП866ш. Эти лопатки прошли эксплуатацию на двигателе РД33 в течение 1000 часов, 600 часов и 300 часов соответственно. Детали подвергаются воздействию СИЭП таким количеством импульсов, которое достаточно для удаления всего поврежденного при эксплуатации поверхностного слоя. Поскольку поверхность мишени после удаления требуемого поверхностного слоя может иметь волнистый рельеф и содержать микродефекты в форме кратеров (фиг.4), детали облучаются повторно в режиме плавления при меньших значениях плотности энергии для снижения шероховатости поверхности. Плотность энергии повторного облучения в режиме плавления зависит от материала, из которого изготовлена деталь. Для титановых сплавов значения плотности энергии должны быть равны 18-20 Дж/см2, для сталей 20-22 Дж/см2, для никелевых сплавов 42-45 Дж/см2. Именно при этих плотностях энергии удается получать поверхность ремонтируемой детали с низкой шероховатостью (фиг.5). Затем детали помещаются в вакуумную печь и выдерживаются при температуре их финишной термообработки в течение 2-6 часов, с целью снятия остаточных растягивающих напряжений и стабилизации структурно-фазового состояния, как это выполняется при серийном производстве ремонтируемых деталей.The choice of irradiation modes (energy density and number of pulses) can be realized with high accuracy from the curves of the dependence of the thickness of the removed layer on the energy density, which can be obtained experimentally. Such curves are shown in FIGS. 2 and 3 for blades made of VT9 and ZhS26NK alloys coated with ZrN and NiCrAlY, as well as for blades made of steel EP866ш. These blades went through operation on the RD33 engine for 1000 hours, 600 hours and 300 hours, respectively. Parts are exposed to SIEC so many pulses, which is enough to remove all damaged during operation of the surface layer. Since the target surface after removal of the desired surface layer may have a wavy relief and contain microdefects in the form of craters (Fig. 4), the parts are re-irradiated in the melting mode at lower energy densities to reduce surface roughness. The energy density of the re-exposure in the melting mode depends on the material from which the part is made. For titanium alloys, the energy density values should be equal to 18-20 J / cm 2 , for steels 20-22 J / cm 2 , for nickel alloys 42-45 J / cm 2 . It is with these energy densities that it is possible to obtain the surface of the part being repaired with low roughness (Fig. 5). Then the parts are placed in a vacuum oven and maintained at the temperature of their final heat treatment for 2-6 hours, in order to relieve residual tensile stresses and stabilize the structural phase state, as is the case in the serial production of repaired parts.

Отличия предлагаемого способа обусловлены физикой процессов, протекающих в поверхностном слое при двух стадийной электронно-лучевой и финишной термической обработках: удаление поверхностных загрязнений (оксидов, продуктов сгорания топлива, нитридов, карбидов и др.) на стадии формирования пароплазменного облака; плавление материала поверхностного слоя толщиной 20-30 мкм и его высокоскоростная кристаллизация; залечивание поверхностных микротрещин и кратеров; снятие и наведение остаточных напряжений при термическом ударном воздействии на поверхность детали; релаксация остаточных напряжений, рекристаллизации и отжиг дефектов.The differences of the proposed method are due to the physics of the processes occurring in the surface layer during two stages of electron beam and finish heat treatments: removal of surface contaminants (oxides, fuel combustion products, nitrides, carbides, etc.) at the stage of formation of the vapor-plasma cloud; melting of the material of the surface layer with a thickness of 20-30 microns and its high-speed crystallization; healing of surface microcracks and craters; removal and guidance of residual stresses during thermal impact on the surface of the part; relaxation of residual stresses, recrystallization and annealing of defects.

Протекание совокупности этих процессов приводит как к высокоинтенсивному уносу с поверхности детали загрязнений и продуктов коррозии, так и к упрочнению материала за счет структурно-фазовых превращений.The occurrence of the totality of these processes leads to both high-intensity removal of contaminants and corrosion products from the surface of the part, and to hardening of the material due to structural-phase transformations.

Пример 1. Лопатки первой ступени турбины ГТД из жаропрочного никелевого сплава ЖС26НК с покрытием СДП-2 и ВСДП-16, прошедшие наработку на двигателе в течение 600 часов, подверглись облучению на ускорителе Геза-2 сильноточным импульсным электронным пучком с энергией 110-120 кэВ при плотности энергии W=80-90 Дж/см2 девятью импульсами для полного снятия покрытия толщиной 60±5 мкм. Внешний вид лопатки с удаленным покрытием представлен на фиг.4Example 1. The blades of the first stage of a gas turbine engine made of heat-resistant nickel alloy ZhS26NK coated with SDP-2 and VSDP-16, which were run on the engine for 600 hours, were irradiated on a Geza-2 accelerator with a high-current pulsed electron beam with an energy of 110-120 keV at energy density W = 80-90 J / cm 2 with nine pulses for complete removal of the coating with a thickness of 60 ± 5 microns. The appearance of the blades with the removed coating is presented in figure 4

Поверхность детали после удаления покрытия имеет волнистый рельеф и содержит большое количество микротрещин и кратеров. После этого лопатки облучались на ускорителе Геза-1 с энергией Е=110-120 кэВ при плотности энергии W=42-45 Дж/см2 четырьмя импульсами для выглаживания поверхностного микрорельефа и залечивания поверхностных дефектов (фиг.5). Облученные лопатки отжигались в вакуумной печи при температуре 1250°С в течение 2 часов.The surface of the part after removal of the coating has a wavy relief and contains a large number of microcracks and craters. After that, the blades were irradiated on a Geza-1 accelerator with an energy of E = 110-120 keV at an energy density of W = 42-45 J / cm 2 with four pulses to smooth the surface microrelief and heal surface defects (Fig. 5). Irradiated blades were annealed in a vacuum oven at a temperature of 1250 ° C for 2 hours.

Поверхностные слои лопаток до и после электронно-лучевой обработки исследовались методами рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии и оптической металлографии. Кроме того, определились шероховатость и микротвердость поверхности лопаток, их усталостная прочность и жаростойкость (после нанесения нового покрытия по серийной технологии). Результаты проведенных исследований и испытаний представлены на фиг.6 и в таблице 1. Из этих данных непосредственно следует, что применение СИЭП для ремонта лопаток турбины ГТД позволяет удалить 60 микронное покрытие NiCrAl за 15 минут со всей поверхности лопатки.The surface layers of the blades before and after electron beam treatment were studied by x-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy and optical metallography. In addition, the roughness and microhardness of the surface of the blades, their fatigue strength and heat resistance (after applying a new coating using serial technology) were determined. The results of the studies and tests are presented in Fig.6 and table 1. From these data it directly follows that the use of SIEC for repair of turbine engine blades allows removing 60 micron NiCrAl coating in 15 minutes from the entire surface of the blade.

Скорость абляции материала достигает 7 мкм за импульс. Поскольку скважность обработки СИЭП составляет 50 секунд, то суммарная скорость абляции достигает 500 мкм/ч, что почти на 2 порядка превышает скорость удаления материала при использовании прототипа и на порядок скорость абляции, если материал удалять мощным ионным пучком [2-4]. Кроме того, эксплуатационные характеристики лопаток после ремонта с применением предлагаемого способа (усталостная прочность и жаростойкость) становятся адекватными характеристикам серийных лопаток.The ablation rate of the material reaches 7 μm per pulse. Since the duty cycle of the SIEC processing is 50 seconds, the total ablation rate reaches 500 μm / h, which is almost 2 orders of magnitude higher than the material removal rate when using the prototype and the ablation rate is an order of magnitude if the material is removed with a powerful ion beam [2-4]. In addition, the operational characteristics of the blades after repair using the proposed method (fatigue strength and heat resistance) become adequate to the characteristics of serial blades.

Пример 2. Лопатки 7 ступени ротора компрессора высокого давления ГТД из стали ЭП866ш, прошедшие наработку на двигателе в течение 260 часов, облучались на ускорителе Геза-2 при плотностях энергии в импульсе 20-22, 26-28 и 31-36 Дж/см2 двумя импульсами (фиг.7). Лопатки после наработки содержали на поверхности продукты сгорания топлива на различных участках (нагар), причем толщина этого загрязненного слоя составляла от 20 до 40 мкм, а также - оксидный слой толщиной от 8 до 25 мкм. Кроме того, некоторые лопатки имели следы механических повреждений (забоины, вмятины, микротрещины). Отдельные детали не подлежали ремонту по геометрическим требованиям. После облучения с плотностью энергии 20-22 Дж/см2 двумя импульсами удается полностью удалить нагар с поверхности лопаток. Для удаления оксидных слоев было проведено облучение при плотности энергии 50-55 Дж/см2 четырьмя импульсами (см. кривую на фиг.3), что позволило полностью удалить оксидные слои. Поскольку на поверхности ремонтируемых лопаток образовались отдельные кратеры, было реализовано облучение в однократном режиме (W=20-22 Дж/см2) четырьмя импульсами. После облучения был проведен вакуумный стабилизирующий отжиг при температуре 600±30°С в течение 2-6 часов для снятия остаточных растягивающих напряжений. Изготовленные таким образом лопатки исследовалось методами Оже-электронной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии. Кроме того, определялись микротвердость, шероховатость, предел выносливости, жаростойкость и коррозионная стойкость в условиях термоциклирования. Результаты исследований и испытаний лопаток, обработанных согласно предлагаемому способу, представлены в таблице 2.Example 2. The blades of the 7th stage of the rotor of a high-pressure gas turbine compressor of EP866sh steel, which were run on the engine for 260 hours, were irradiated with the Geza-2 accelerator at pulse energies of 20-22, 26-28 and 31-36 J / cm 2 two pulses (Fig.7). After running, the blades contained on the surface the products of fuel combustion in various areas (carbon deposits), the thickness of this contaminated layer being from 20 to 40 microns, and also the oxide layer from 8 to 25 microns thick. In addition, some blades had traces of mechanical damage (nicks, dents, microcracks). Individual parts could not be repaired according to geometric requirements. After irradiation with an energy density of 20-22 J / cm 2 with two pulses, it is possible to completely remove carbon from the surface of the blades. To remove oxide layers, irradiation was carried out at an energy density of 50-55 J / cm 2 with four pulses (see the curve in Fig. 3), which allowed the oxide layers to be completely removed. Since separate craters formed on the surface of the blades being repaired, irradiation was implemented in a single mode (W = 20-22 J / cm 2 ) with four pulses. After irradiation, vacuum stabilizing annealing was carried out at a temperature of 600 ± 30 ° C for 2-6 hours to relieve residual tensile stresses. The blades made in this way were studied by Auger electron spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and optical metallography. In addition, microhardness, roughness, endurance limit, heat resistance, and corrosion resistance were determined under thermal cycling conditions. The results of research and testing of blades processed according to the proposed method are presented in table 2.

Таблица 1.
Влияние электронно-лучевой обработки на физико-химическое состояние материала в поверхностных слоях и свойства лопаток турбины из сплава ЖС26НК (σ-1 - предел выносливости при 975°С и частоте нагружения 3000 Гц на базе 2·107 циклов; ho - толщина окисленного слоя после 500-часовой выдержки на воздухе при 950°С; испытания проведены на модельных образцах, изготовленных по технологии производства лопаток.)
Table 1.
The effect of electron beam treatment on the physicochemical state of the material in the surface layers and the properties of ZhS26NK alloy turbine blades (σ -1 is the endurance limit at 975 ° C and a loading frequency of 3000 Hz based on 2 · 10 7 cycles; h o is the thickness of the oxidized layer after 500-hour exposure to air at 950 ° C; tests were carried out on model samples made by the technology of production of blades.)
No. Состояние детали или образцаPart or Sample Condition Режим облученияExposure mode Режим отжигаAnnealing mode Ra мкм,
±0,02
R a μm,
± 0.02
Нμ ед. HV ±80Nμ units HV ± 80 σ-1 МПа
±20
σ -1 MPa
± 20
Но мкм
±5
N about microns
± 5
W, Дж/см2 W, J / cm 2

Figure 00000002
, имп
Figure 00000002
, imp Т°СT ° C τ, часτ, hour 1one Исходное, до эксплуатацииOriginal, before operation -- -- -- -- 2,602.60 430430 250250 00 22 Исходное, после эксплуатацииOriginal, after operation -- -- -- -- 2,902.90 560560 210210 4242 33 После эксплуатации, обработки СИЭПAfter operation, processing SIEP 88-9088-90 99 10501050 22 0,850.85 450450 200200 -- 4four После эксплуатации,
обработки СИЭП и термообработки
After operation,
SIEP processing and heat treatment
88-90
42-45
88-90
42-45
9
4
9
four
10501050 22 0,290.29 420420 270270 --
55 После эксплуатации,
обработки СИЭП,
термообработки и нанесения нового покрытия
After operation,
SIEP processing
heat treatment and applying a new coating
88-90
42-45
-
88-90
42-45
-
9
4
-
9
four
-
1050

1210
1050

1210
2

2
2

2
0,30

2,60
0.30

2.60
430

430
430

430
270

250
270

250
-

39
-

39
66 После эксплуатации,
обработки СИЭП,
термообработки, нанесения покрытия, обработки СИЭП
After operation,
SIEP processing
heat treatment, coating, processing SIEP
88-90
42-45
42-45
88-90
42-45
42-45
9
4
4
9
four
four
1050
1210
1050
1050
1210
1050
2
2
2
2
2
2
0,29
2,65
0,25
0.29
2.65
0.25
420
430
420
420
430
420
270
245
265
270
245
265
-
40
12
-
40
12
77 После эксплуатации,
химической и механической
обработок (серийная технология)
After operation,
chemical and mechanical
treatments (serial technology)
-
-
-
-

-

-
-
1210
-
1210
-
2
-
2
3,20
2,70
3.20
2.70
-
460
-
460
200
240
200
240
--
4545

Таблица 2.
Влияние электронно-лучевой обработки на физико-химическое состояние материала в поверхностных слоях и свойства лопаток КВД из стали ЭП866ш (σ-1 - предел выносливости при 600°С, частота нагружения 3000 Гц на базе 2·107 циклов; ho - толщина окисленного слоя после 600 часов термоэкспозиции на воздухе при 600°С, удельный привес образцов после 200 циклов нагрева до 600°С и охлаждения в морской воде до 20°С).
Table 2.
The effect of electron beam processing on the physicochemical state of the material in the surface layers and the properties of HPC blades made of EP866sh steel (σ -1 is the fatigue limit at 600 ° C, the loading frequency is 3000 Hz based on 2 · 10 7 cycles; h o is the thickness of the oxidized layer after 600 hours of thermal exposure in air at 600 ° C, the specific weight gain of the samples after 200 cycles of heating to 600 ° C and cooling in seawater to 20 ° C).
No. Состояние детали или образцаPart or Sample Condition Режим облученияExposure mode Режим отжигаAnnealing mode Ra, мкм ±0,01R a , μm ± 0.01 Нμ HV р=1Н±30Hμ HV p = 1H ± 30 σ-1 МПа ±20σ -1 MPa ± 20 ho, мкм ±5h o , μm ± 5 Δm/S, мг/мм2 ±0,03Δm / S, mg / mm 2 ± 0.03 W, Дж/см2 W, J / cm 2

Figure 00000002
, имп
Figure 00000002
, imp Т °СT ° C τ, часτ, hour 1one Исходное до эксплуатацииOriginal before operation -- -- -- -- 0,240.24 410410 380380 4545 1,981.98 22 Исходное после эксплуатацииOriginal after operation -- -- -- -- 1,251.25 690690 290290 6565 -- 33 После эксплуатации и обработки СИЭПAfter operation and processing of the SIEC 20-2220-22 22 -- -- 0,320.32 470470 310310 50fifty 2,122.12 4four После эксплуатации,
обработки СИЭП и термообработки
After operation,
SIEP processing and heat treatment
50-55
20-22
50-55
20-22
4
2
four
2

670

670

6

6

0,22

0.22

430

430

420

420

15

fifteen

0,38

0.38
55 После эксплуатации, химической и механической обработок (серийная технология)After operation, chemical and mechanical treatments (serial technology) -- -- -- -- 0,250.25 400400 360360 4545 2,012.01

ЛитератураLiterature

1. Дальский А.А., Пастухов К.М., Стрыгин А.Э., Ягодкин Ю.Д. Формирование поверхностного слоя деталей из никелевого сплава с помощью финишной ионно-лучевой обработки // Вестник машиностроения, 1988. №5, с.40-44.1. Dalsky A.A., Pastukhov K.M., Strygin A.E., Yagodkin Yu.D. The formation of the surface layer of parts from nickel alloy using finish ion-beam processing // Vestnik mashinostroeniya, 1988. No. 5, p.40-44.

2. Зубарев Г.И., Исаков И.Ф., Ночовная Н.А., Ремнев Г.Е. Шулов В.А. Способ восстановления эксплуатационных свойств деталей машин // А.с. (19) RU (11) №2009269 C1, Кл. 5 С 23 С 8/36, C 23 F 4/09, заявлено 10.02.1992, бюл. 15.03.1994, №5.2. Zubarev G.I., Isakov I.F., Nochnovaya N.A., Remnev G.E. Shulov V.A. The method of restoring the operational properties of machine parts // A.S. (19) RU (11) No. 2009269 C1, Cl. 5 C 23 C 8/36, C 23 F 4/09, claimed 02/10/1992, bull. 03/15/1994, No. 5.

3. Remnev G.E. and Shulov V.A. Application of high-power ion beams for technology. J. Laser and Particle Beams. 1993. v.14, №4, р.707-731.3. Remnev G.E. and Shulov V.A. Application of high-power ion beams for technology. J. Laser and Particle Beams. 1993. v.14, No. 4, p. 707-731.

4. Шулов В.А., Ремнев Г.Е., Ночовная Н.А., Львов А.Ф. Кинетика испарения и абляции при облучении мощными ионными пучками изделий из жаропрочных сплавов с защитными покрытиями // ж. ФиХОМ, 2003, №1, с.22-27.4. Shulov V.A., Remnev G.E., Nochnovaya N.A., Lvov A.F. Kinetics of evaporation and ablation upon irradiation by high-energy ion beams of products from heat-resistant alloys with protective coatings // g. FiHOM, 2003, No. 1, pp. 22-27.

5. Yatsui К. Industrial applications of pulse power and particle beams. J. Laser and Particle Beams. 1989. v.7, №4, p.733-741.5. Yatsui K. Industrial applications of pulse power and particle beams. J. Laser and Particle Beams. 1989. v.7, No. 4, p. 733-741.

Claims (1)

Способ восстановления эксплуатационных свойств деталей машин, включающий очистку поверхности деталей сильноточным импульсным электронным пучком, отличающийся тем, что для удаления поврежденных поверхностных слоев и защитных покрытий производят облучение сильноточным электронным пучком микросекундной длительности с плотностью энергии в импульсе W=45-90 Дж/см2 при энергии электронов Е=100-120 кэВ и числе импульсов, необходимом для полного удаления поврежденного при эксплуатации поверхностного слоя, после чего производят электронно-лучевое выглаживание поверхности при более низких плотностях энергии 18-45 Дж/см2 и вакуумный отжиг при температурах финишной термообработки в течение 2-6 ч.A method for restoring the operational properties of machine parts, including cleaning the surface of parts with a high-current pulsed electron beam, characterized in that to remove damaged surface layers and protective coatings, a high-current electron beam of microsecond duration with an energy density of pulses W = 45-90 J / cm 2 is irradiated electron energy E = 100-120 keV and the number of pulses required to completely remove the surface layer damaged during operation, after which the electron beam is produced e burnishing surface at lower energy densities of 18-45 J / cm 2 and a vacuum annealing at a finish heat treatment temperatures for 2-6 hours.
RU2005106045/02A 2005-03-04 2005-03-04 Method of reconditioning of machine parts RU2281194C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106045/02A RU2281194C1 (en) 2005-03-04 2005-03-04 Method of reconditioning of machine parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005106045/02A RU2281194C1 (en) 2005-03-04 2005-03-04 Method of reconditioning of machine parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2281194C1 true RU2281194C1 (en) 2006-08-10

Family

ID=37059571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005106045/02A RU2281194C1 (en) 2005-03-04 2005-03-04 Method of reconditioning of machine parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2281194C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467430C1 (en) * 2011-06-01 2012-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Apparatus for ion-beam treatment of inner surfaces of millimetre range waveguides
CN102936714A (en) * 2012-12-03 2013-02-20 哈尔滨工业大学 Device and method for preparing hard carbide ceramic coating based on composite treatment of large-area high-current pulsed electron beam
RU2620428C1 (en) * 2016-04-28 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of obtaining coating on implants from titanium and its alloys
CN108103455A (en) * 2017-12-20 2018-06-01 江苏大学 A kind of preparation method of the high-temperature protection coating with novel surface structure
RU2686499C1 (en) * 2018-05-04 2019-04-29 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method of repairing a cooled blade from a heat-resistant superalloy of a turbine of a gas turbine engine
RU2736288C1 (en) * 2020-05-28 2020-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) Method of restoring working metal-ceramic surfaces of parts and articles
RU2771904C1 (en) * 2021-09-08 2022-05-13 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Method for cleaning the surface of cold-rolled anisotropic electrical steel before coating

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДАЛЬСКИЙ А.А. и др. Формирование поверхностного слоя деталей из никелевого сплава с помощью финишной ионно-лучевой обработки. Вестник машиностроения. №5, 1988, с.40-44. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467430C1 (en) * 2011-06-01 2012-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Apparatus for ion-beam treatment of inner surfaces of millimetre range waveguides
CN102936714A (en) * 2012-12-03 2013-02-20 哈尔滨工业大学 Device and method for preparing hard carbide ceramic coating based on composite treatment of large-area high-current pulsed electron beam
CN102936714B (en) * 2012-12-03 2014-06-11 哈尔滨工业大学 Device and method for preparing hard carbide ceramic coating based on composite treatment of large-area high-current pulsed electron beam
RU2620428C1 (en) * 2016-04-28 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of obtaining coating on implants from titanium and its alloys
CN108103455A (en) * 2017-12-20 2018-06-01 江苏大学 A kind of preparation method of the high-temperature protection coating with novel surface structure
RU2686499C1 (en) * 2018-05-04 2019-04-29 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method of repairing a cooled blade from a heat-resistant superalloy of a turbine of a gas turbine engine
RU2736288C1 (en) * 2020-05-28 2020-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) Method of restoring working metal-ceramic surfaces of parts and articles
RU2771904C1 (en) * 2021-09-08 2022-05-13 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Method for cleaning the surface of cold-rolled anisotropic electrical steel before coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2281194C1 (en) Method of reconditioning of machine parts
RU2390578C2 (en) Procedure for production of erosion-resistant coating containing nano-layers for blades of turbo-machines out of titanium alloys
Richter et al. Laser cladding of the titanium alloy Ti6242 to restore damaged blades
US7470335B2 (en) Method of modifying a workpiece following laser shock processing
RU2161661C1 (en) Method of applying wear-resistant coatings and improvement of durability of parts
EP2082826B1 (en) Methods of repairing engine components
Hill et al. Recent developments in laser peening technology
Navarro et al. Effect of surface treatment on the fatigue strength of additive manufactured Ti6Al4V alloy
Shulov et al. Application of high-current pulsed electron beams for modifying the surface of gas-turbine engine blades
Shepard et al. Introduction of compressive residual stresses in Ti-6Al-4V simulated airfoils via laser shock processing
Jiao et al. Enhanced high cycle fatigue resistance of Ti-17 titanium alloy after multiple laser peening without coating
Shi et al. Effect of pre-hot salt corrosion on hot salt corrosion fatigue behavior of the TC11 titanium alloy at 500° C
RU2226227C1 (en) Method of protection of steel parts of machines against salt corrosion and dust and drop impingement erosion
Cunha et al. An overview on laser shock peening process: from science to industrial applications
Praveenkumar et al. Laser shock peening: a promising tool for enhancing the aeroengine materials’ surface properties
Ganesh et al. Enhancement of intergranular corrosion resistance of type 304 stainless steel through a novel surface thermo-mechanical treatment
RU2308537C1 (en) Method of working surface of metallic article
RU2462516C2 (en) Method of surface treatment of products of heat resisting alloys
RU2353496C2 (en) Repair method of blades made from steel alloy
RU2571245C1 (en) Surface hardening of 20x13 steel
RU2420385C2 (en) Method of reclaiming operating properties of vanes made from titanium alloys
Rozmus-Górnikowska et al. Characterization of Inconel 625 surface layer modified by laser shock processing
RU2009269C1 (en) Method for performance characteristics restoration of machine parts
RU2693236C1 (en) Method of polishing blisk blades of gas turbine engine made of titanium alloys
RU2598425C1 (en) Method of producing damping coating

Legal Events

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

Effective date: 20150305