RU2595331C1 - Method of positioning of blades in making of integrated blisk (bladed integrated disc) of gas turbine engine - Google Patents
Method of positioning of blades in making of integrated blisk (bladed integrated disc) of gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2595331C1 RU2595331C1 RU2015109639/06A RU2015109639A RU2595331C1 RU 2595331 C1 RU2595331 C1 RU 2595331C1 RU 2015109639/06 A RU2015109639/06 A RU 2015109639/06A RU 2015109639 A RU2015109639 A RU 2015109639A RU 2595331 C1 RU2595331 C1 RU 2595331C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- legs
- ring
- positioning
- solder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для позиционирования лопаток при изготовлении интегрального моноколеса турбины газотурбинного двигателя.The invention relates to the field of engine building and can be used to position the blades in the manufacture of an integral monowheel of a turbine of a gas turbine engine.
Известны способы позиционирования лопаток при изготовлении биметаллических блисков из разнородных материалов, заключающиеся в том, что в полость технологической оснастки, выполненной из низкоуглеродистой стали, устанавливают лопатки и позиционируют их при помощи закладных элементов (патент US №3940268, кл. 75-208, 1976 г., патент US №4097276, кл. B22F 3/00, 1978 г.).Known methods for positioning the blades in the manufacture of bimetallic shine from dissimilar materials, namely, that the blades are installed in the cavity of the tooling made of low carbon steel and positioned with the help of embedded elements (US patent No. 3940268, CL 75-208, 1976 ., US patent No. 4097276,
Недостатком известных способов является ограниченная номенклатура изготовляемых колес с лопатками, так как они не позволяют получать моноколеса с охлаждаемыми лопатками.A disadvantage of the known methods is the limited range of manufactured wheels with blades, as they do not allow to obtain monowheels with cooled blades.
Наиболее близкими по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является известный способ позиционирования охлаждаемых лопаток при изготовлении интегрального моноколеса турбины газотурбинного двигателя (патент РФ №2478796, кл. F01D 5/30, 2012 г). В соответствии с известным способом позиционирования ножки лопаток устанавливают в соответствующих отверстиях стального технологического кольца и закрепляют методом пайки. В дальнейшем технологическое кольцо с лопатками устанавливают на внешней поверхности дисковой части, герметично капсулируют зону соединения последней с ножками лопаток и осуществляют изготовление моноколеса турбины методом горячего изостатического прессования (ГИП). При этом необходимым условием осуществления процесса является обеспечение герметичности соединения ножек лопаток с технологическим кольцом в процессе позиционирования.The closest in the set of essential features to the claimed technical solution is the known method for positioning cooled blades in the manufacture of an integral monowheel of a turbine gas turbine engine (RF patent No. 2478796, class F01D 5/30, 2012). In accordance with the known method of positioning the legs of the blades are installed in the corresponding holes of the steel process ring and fixed by soldering. In the future, the technological ring with blades is installed on the outer surface of the disk part, the zone of connection of the latter with the legs of the blades is hermetically encapsulated, and the turbine is driven by hot isostatic pressing (GUI). In this case, a necessary condition for the implementation of the process is to ensure the tightness of the connection of the legs of the blades with the process ring during positioning.
Недостатком известного технического решения является неудовлетворительная точность позиционирования лопаток в процессе их обработки при высокой температуре и давлении, что приводит в том числе к недостаточному уровню герметизации соединений ножек лопаток с кольцом, преимущественно радиусных участков отверстий, и низкому качеству моноколеса турбины в целом.A disadvantage of the known technical solution is the unsatisfactory accuracy of the positioning of the blades during their processing at high temperature and pressure, which leads, among other things, to an insufficient level of sealing of the joints of the legs of the blades with the ring, mainly of the radius sections of the holes, and to the poor quality of the turbine unicycle as a whole.
В основу предлагаемого технического решения положена задача повышения качества при изготовлении моноколеса турбины ГТД с различными конструкциями лопаток.The basis of the proposed technical solution is the task of improving the quality in the manufacture of a turbomachine monowheel with various blade designs.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого технического решения, заключается в обеспечении заданной точности геометрических параметров газового канала проточной части моноколеса турбины и герметичности соединений лопаток с технологической оснасткой в процессе их позиционирования и последующей обработке при высокой температуре и давлении.The technical result achieved by the implementation of the proposed technical solution is to ensure the specified accuracy of the geometric parameters of the gas channel of the flow part of the turbine monowheel and the tightness of the blades with technological equipment during their positioning and subsequent processing at high temperature and pressure.
Заявленный технический результат достигается тем, что при способе позиционирования лопаток при изготовлении интегрального моноколеса турбины ГТД ножки лопаток устанавливают в соответствующих отверстиях стального технологического кольца и закрепляют методом пайки. Согласно изобретению технологическое кольцо выполняют из низкоуглеродистой стали, а отверстия для размещения ножек лопаток выполняют из условия обеспечения гарантированного по периметру отверстия зазора между внутренней поверхностью отверстий и соответствующими ножками лопаток. Предварительно на внутреннюю поверхность отверстий кольца и наружную поверхность ножек наносят никелевое покрытие, толщину которого выбирают, равным 6…15 мкм., фиксируют положение ножек в отверстиях, размещая в зазорах установочные элементы и наносят припой по периметру каждого зазора с внутренней стороны технологического кольца. При этом установочные элементы выполняют из никелевого сплава, температура плавления которого примерно выше температуры плавления припоя, а соединение ножек лопаток с технологическим кольцом осуществляют методом диффузионной пайки в вакуумной печи при температуре гомогенизации материала лопаток, остаточном давлении 5-8×10-5 мм рт. ст. и изотермической выдержке при температуре пайки не менее 3 часов.The claimed technical result is achieved by the fact that with the method of positioning the blades in the manufacture of the integral monowheel of a turbine engine, the legs of the blades are installed in the corresponding holes of the steel process ring and fixed by soldering. According to the invention, the technological ring is made of low carbon steel, and the holes for accommodating the legs of the blades are made from the condition of ensuring a clearance around the perimeter of the gap between the inner surface of the holes and the corresponding legs of the blades. Preliminarily, a nickel coating is applied to the inner surface of the ring openings and the outer surface of the legs, the thickness of which is chosen to be 6 ... 15 μm., The position of the legs in the holes is fixed, positioning elements are placed in the gaps and solder is applied along the perimeter of each gap from the inside of the technological ring. In this case, the mounting elements are made of a nickel alloy, the melting temperature of which is approximately higher than the melting point of the solder, and the connection of the legs of the blades with the process ring is carried out by diffusion brazing in a vacuum furnace at a temperature of homogenization of the material of the blades, the residual pressure of 5-8 × 10 -5 mm RT. Art. and isothermal aging at a soldering temperature of at least 3 hours.
Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной задачи с достижением заявленного технического результата, так как:These essential features provide a solution to the problem with the achievement of the claimed technical result, since:
- выполнение технологического кольца из низкоуглеродистой стали за счет высокой пластичности последней обеспечивает необходимую величину перемещения лопаток в процессе изготовления интегрального моноколеса турбины методом горячего изостатического прессования;- the implementation of the technological ring of low carbon steel due to the high ductility of the latter provides the necessary amount of displacement of the blades during the manufacturing process of the integral monowheel of the turbine by hot isostatic pressing;
- выполнение отверстий для размещения ножек лопаток исходя из условия обеспечения гарантированного по периметру зазора между внутренней поверхностью отверстий и соответствующими ножками лопаток и фиксация положения ножек в отверстиях путем размещения в зазорах установочных элементов позволяет заполнить зазоры равномерным слоем припоя таким образом, чтобы последний не выходил на внешнюю радиальную поверхность кольца, что обеспечивает необходимый уровень герметичности паяного соединения, в том числе криволинейных (радиусных) участков отверстий;- making holes to accommodate the legs of the blades based on the condition of ensuring a perimeter-guaranteed gap between the inner surface of the holes and the corresponding legs of the blades and fixing the position of the legs in the holes by placing installation elements in the gaps allows you to fill the gaps with a uniform layer of solder so that the latter does not go to the external radial surface of the ring, which provides the necessary level of tightness of the solder joint, including curved (radial) section s holes;
- предварительное нанесение на внутреннюю поверхность отверстий и наружную поверхность ножек никелевого покрытия толщиной 6-15 мкм обеспечивает смачивание указанных поверхностей припоем. Толщина слоя менее 6 мкм не обеспечивает смачивания, а при толщине слоя более 15 мкм может происходить образование пор в соединении и отслаивание припоя;- preliminary applying to the inner surface of the holes and the outer surface of the legs of the Nickel coating with a thickness of 6-15 microns provides wetting of these surfaces with solder. A layer thickness of less than 6 μm does not provide wetting, and with a layer thickness of more than 15 μm, pore formation in the joint and soldering of the solder can occur;
- выполнение установочных элементов из никелевого сплава, температура плавления которого выше температуры плавления припоя, исключает необходимость извлечения установочных элементов перед процессом пайки;- the implementation of the installation elements of Nickel alloy, the melting temperature of which is higher than the melting temperature of the solder, eliminates the need to remove the installation elements before the soldering process;
- соединение ножек с кольцом диффузионной пайкой в вакуумной печи при температуре гомогенизации материала лопаток, остаточном давлении 5-8×10-5 мм рт. ст. и изотермической выдержке не менее 3 часов позволяют совместить процесс пайки и термообработки оснастки, что снижает остаточные напряжения в материале технологического кольца, исключить возможность образования пористости и обеспечить однородность паяного соединения.- the connection of the legs with the ring by diffusion soldering in a vacuum furnace at a temperature of homogenization of the material of the blades, a residual pressure of 5-8 × 10 -5 mm RT. Art. and isothermal exposure of at least 3 hours allow you to combine the process of soldering and heat treatment tooling, which reduces residual stresses in the material of the process ring, eliminate the possibility of porosity and ensure uniformity of the solder joint.
Настоящее изобретение поясняется следующим описанием со ссылкой на иллюстрации, представленные на фиг. 1…фиг. 6, где:The present invention is illustrated by the following description with reference to the illustrations presented in FIG. 1 ... FIG. 6, where:
на фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа;in FIG. 1 shows a diagram of an implementation of the proposed method;
на фиг. 2 изображена схема позиционирования лопатки;in FIG. 2 shows a blade positioning diagram;
на фиг. 3 изображен вид A на фиг. 2;in FIG. 3 is a view A of FIG. 2;
на фиг. 4 изображено технологическое кольцо;in FIG. 4 shows a technological ring;
на фиг. 5 изображены лопатки моноколеса турбины, позиционированные в технологическом кольце;in FIG. 5 depicts turbine monowheel blades positioned in a process ring;
на фиг. 6 изображено моноколесо турбины с лопатками.in FIG. 6 shows a turbine monowheel with blades.
Способ позиционирования лопаток при изготовлении моноколеса турбины ГТД осуществляется следующим образом.The method of positioning the blades in the manufacture of a monowheel turbine GTE is as follows.
Ножки 1 лопаток 2 устанавливают в соответствующих отверстиях 3 стального технологического кольца 4, выполненного из низкоуглеродистой стали. При этом отверстия 3 выполняют из условия обеспечения гарантированного по периметру отверстий зазора 5 между внутренней поверхностью отверстий 3 и соответствующими ножками 1 лопаток 2. На внутреннюю поверхность отверстий 3 кольца 4 и наружную поверхность ножек 1 наносят никелевое покрытие, толщину которого выбирают равной 6…15 мкм. Фиксируют положение ножек 1 в отверстиях 3 при помощи размещаемых в зазорах 5 установочных элементов и наносят припой по периметру каждого зазора 5 с внутренней стороны технологического кольца 4. При этом установочные элементы выполняют из никелевого сплава, температура плавления которого выше температуры плавления припоя. Соединение ножек 1 лопаток 2 с технологическим кольцом 4 осуществляют методом диффузионной пайки в вакуумной печи при температуре гомогенизации материала лопаток 2, остаточном давлении 5-8×10-5 мм рт. ст. и изотермической выдержке при температуре пайки не менее 3 часов.The
Пример. Лопатки из жаропрочного монокристаллического сплава ЖС32 позиционировались в технологическом кольце, выполненном из стали 20. Фиксация положения ножек в отверстиях технологического кольца и гарантированный зазор обеспечивались при помощи закрепляемых в зазорах контактной сваркой установочных элементов, выполненных в виде полосок фольги из сплава ЭИ 435. В качестве припоя для пайки кольца с лопатками использовался припой ВПр44, выполненный в виде пасты с использованием акриловой смолы, температура ликвидуса которого составляет 1250-1260°C. Припой наносился с внутренней стороны технологического кольца по всему периметру каждого зазора. При этом исключалось попадание припоя на внешнюю поверхность кольца. Пайка совмещалась с процессом термообработки и проводилась при температуре гомогенизации лопаточного сплава (1270-1280°C) в вакуумной печи типа «Эльтерма» при остаточном давлении воздуха в рабочей камере не выше 8×10-5 мм рт. ст. в течение 3 часов. При визуальном осмотре контролировалось образование сплошной галтели по всему периметру паяного соединения для каждой лопатки со стороны наружной поверхности кольца. Осмотр показал, что галтели были светлыми, не окисленными и имели размер 0,5-1,5 мм. Непропаи и трещины в галтелях не наблюдались. Контроль вакуумной плотности паяных соединений проводился гелиевым течеискателем, контроль размеров и допусков до и после пайки - на контрольно-измерительной машине. После процесса пайки проводилась механическая обработка полученного элемента капсульной оснастки путем шлифования технологического кольца с впаянными в него лопатками по внутреннему диаметру. После механической обработки проводился повторный контроль герметичности. Металлографический анализ паяных соединений показал отсутствие дефектов в виде непропаев. По всей длине паяных швов имелось затекание припоя в зазоры. При этом наличие небольшого количества отдельных газовых пор не вызвало нарушения герметичности. Измерение микротвердости (результаты измерений указаны в таблице) показало относительно высокую пластичность паяных швов. Полученные данные свидетельствуют о близости механических свойств паяных соединений и основного материала лопаток.Example. The blades of heat-resistant single-crystal alloy ZhS32 were positioned in the technological ring made of steel 20. The position of the legs in the holes of the technological ring and the guaranteed clearance were secured by means of mounting elements fixed in the gaps by contact welding, made in the form of strips of foil made of EI 435 alloy. As solder For soldering the ring with the blades, VPr44 solder was used, made in the form of a paste using acrylic resin, the liquidus temperature of which is 1250-1260 ° C. Solder was applied from the inside of the process ring around the entire perimeter of each gap. In this case, solder was not allowed to enter the outer surface of the ring. The soldering was combined with the heat treatment process and was carried out at the temperature of homogenization of the blade alloy (1270-1280 ° C) in an Elterma vacuum furnace with a residual air pressure in the working chamber of not higher than 8 × 10 -5 mm RT. Art. within 3 hours. During visual inspection, the formation of a continuous fillet around the entire perimeter of the solder joint for each blade from the outer surface of the ring was controlled. Inspection showed that the fillets were light, not oxidized and had a size of 0.5-1.5 mm. Nepropae and cracks in the fillets were not observed. The vacuum density of the soldered joints was controlled by a helium leak detector, and the dimensions and tolerances before and after soldering were controlled by a control and measuring machine. After the soldering process, the obtained element of the capsule snap was machined by grinding the technological ring with the blades welded into it along the inner diameter. After machining, a second leak test was carried out. Metallographic analysis of soldered joints showed the absence of defects in the form of non-solders. Along the entire length of the brazed joints, there was leakage of solder into the gaps. However, the presence of a small number of individual gas pores did not cause a leak. The microhardness measurement (the measurement results are shown in the table) showed a relatively high ductility of soldered joints. The data obtained indicate the proximity of the mechanical properties of soldered joints and the main material of the blades.
Предлагаемый способ позволяет обеспечить повышение качества при изготовлении интегрального моноколеса турбины ГТД с различными конструкциями лопаток за счет обеспечения заданной точности геометрических параметров газового канала моноколеса турбины и герметичного соединения последних с технологической оснасткой при последующей обработке при высокой температуре и давлении.The proposed method allows to improve the quality in the manufacture of an integral monowheel of a turbine engine turbine with various blade designs by providing a specified accuracy of the geometric parameters of the gas channel of the turbine monowheel and tight connection of the latter with technological equipment during subsequent processing at high temperature and pressure.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015109639/06A RU2595331C1 (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Method of positioning of blades in making of integrated blisk (bladed integrated disc) of gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015109639/06A RU2595331C1 (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Method of positioning of blades in making of integrated blisk (bladed integrated disc) of gas turbine engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2595331C1 true RU2595331C1 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=56892015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015109639/06A RU2595331C1 (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Method of positioning of blades in making of integrated blisk (bladed integrated disc) of gas turbine engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2595331C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4097276A (en) * | 1975-07-17 | 1978-06-27 | The Garrett Corporation | Low cost, high temperature turbine wheel and method of making the same |
| US4270256A (en) * | 1979-06-06 | 1981-06-02 | General Motors Corporation | Manufacture of composite turbine rotors |
| FR2619331A1 (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-17 | United Technologies Corp | PROCESS FOR MANUFACTURING INTEGRAL FINLET ROTORS, IN PARTICULAR FOR GAS TURBINE ENGINES |
| RU2467177C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of integral bladed disc with uncooled blades for gas turbine engine and integral bladed disc |
| RU2478796C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Manufacturing method of integrated blisk with cooled moving blades, integrated blisk and cooled blade for gas turbine engine |
-
2015
- 2015-03-19 RU RU2015109639/06A patent/RU2595331C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4097276A (en) * | 1975-07-17 | 1978-06-27 | The Garrett Corporation | Low cost, high temperature turbine wheel and method of making the same |
| US4270256A (en) * | 1979-06-06 | 1981-06-02 | General Motors Corporation | Manufacture of composite turbine rotors |
| FR2619331A1 (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-17 | United Technologies Corp | PROCESS FOR MANUFACTURING INTEGRAL FINLET ROTORS, IN PARTICULAR FOR GAS TURBINE ENGINES |
| RU2467177C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of integral bladed disc with uncooled blades for gas turbine engine and integral bladed disc |
| RU2478796C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Manufacturing method of integrated blisk with cooled moving blades, integrated blisk and cooled blade for gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4152816A (en) | Method of manufacturing a hybrid turbine rotor | |
| JP2009517576A (en) | Repair method for shroud segment of gas turbine | |
| CN102922230B (en) | Method for brazing martensitic stainless steel rectifier assembly through vacuum | |
| US20120003086A1 (en) | Turbine nozzles and methods of manufacturing the same | |
| EP2492044A1 (en) | A method of repairing a component | |
| US20160199930A1 (en) | Combined braze and coating method for fabrication and repair of mechanical components | |
| GB1583738A (en) | Method for fabricating composite bladed wheel assemblies | |
| US8870523B2 (en) | Method for manufacturing a hot gas path component and hot gas path turbine component | |
| RU2763527C1 (en) | Pre-sintered billet for repair of gas turbine service starting components | |
| JP4548705B2 (en) | Method for manufacturing stationary blade or moving blade component | |
| US8240999B2 (en) | Internally supported airfoil and method for internally supporting a hollow airfoil during manufacturing | |
| CN110977074B (en) | Furnace brazing method of nickel-based high-temperature alloy material | |
| US20150211372A1 (en) | Hot isostatic pressing to heal weld cracks | |
| RU2595331C1 (en) | Method of positioning of blades in making of integrated blisk (bladed integrated disc) of gas turbine engine | |
| CN109226954A (en) | The method of Ti-Al system alloy annular part diffusion connection | |
| NO812605L (en) | PROCEDURE FOR APPLYING A COAT ON A SUBSTRATE | |
| JPH11114662A (en) | Joining method for casting material and manufacture of turbine blade | |
| JP2022527776A (en) | Tip repair of turbine components using composite tip boron-based pre-sintered preforms | |
| RU2302937C2 (en) | Method for restoring sectors of slit ring of nozzle apparatus of turbine of gas turbine engine | |
| CN114309606B (en) | Single-blade and powder disc double-alloy blisk and preparation method thereof | |
| RU2276635C1 (en) | Rotors manufacturing process | |
| RU2785029C1 (en) | Repairment of end part of turbine component, using composite pre-sintered mold of boron-doped base | |
| JPH0447101A (en) | Moving blade of turbo machine | |
| RU2687855C1 (en) | Method for manufacture of gas turbine engine mono-wheel | |
| JP2010249063A (en) | Damage repairing method of high temperature component and high temperature component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210804 |