RU2685893C1 - Hardening method for blisk blades made of alloyed steels - Google Patents
Hardening method for blisk blades made of alloyed steels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685893C1 RU2685893C1 RU2018117190A RU2018117190A RU2685893C1 RU 2685893 C1 RU2685893 C1 RU 2685893C1 RU 2018117190 A RU2018117190 A RU 2018117190A RU 2018117190 A RU2018117190 A RU 2018117190A RU 2685893 C1 RU2685893 C1 RU 2685893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion
- blisk
- blades
- treatment
- rpm
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 7
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 4
- 239000011806 microball Substances 0.000 claims description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N chromium iron nickel Chemical compound [Cr].[Fe].[Ni] BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/48—Ion implantation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для упрочнения рабочих лопаток блиска (моноколеса) компрессора ГТД из легированных сталей.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the aircraft engine and power turbine construction for hardening of the blades of the blisk (monowheel) of the GTE compressor from alloyed steels.
Известен также способ модификации поверхности деталей, включающий ионную очистку поверхности пучком ионов азота, ионную имплантацию и стабилизирующий отжиг (Патент РФ №20007501, МПК С23С 14/48, 1994).There is also known a method for modifying the surface of parts, including ion cleaning the surface with a nitrogen ion beam, ion implantation and stabilizing annealing (Patent RF №20007501, IPC С23С 14/48, 1994).
Основным недостатком этого способа являются невысокие эксплуатационные характеристики деталей из легированных сталей.The main disadvantage of this method is the low performance of parts made of alloyed steel.
Известен также способ ионно-имплантационной обработки деталей, включающий ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота. (Патент РФ №2116378, МПК С23С 14/48, Способ модификации поверхностных слоев деталей из сплавов на основе титана. Опубл. 1998 г.). При этом ионную очистку осуществляют ионами инертных газов аргона или ксенона с энергией 250-350 кВ, плотностью ионного тока 3-10 мА/см2, в течение времени более 3000 с, ионное легирование азотом проводят с энергией 30-50 мкА/см2, в течение 500-2500 с, а отжиг проводят при температуре 450-550°С и давлении остаточных газов 10-3-5⋅10-3 Па в течение 2-2,5 ч.There is also known a method of ion-implant treatment of parts, including ion cleaning with argon ions and ion-implantation treatment of the surface of a part with nitrogen ions. (RF patent №2116378, IPC С23С 14/48, Method for modifying the surface layers of parts from titanium-based alloys. Publ. 1998). In this case, ionic purification is carried out with ions of inert gases of argon or xenon with an energy of 250-350 kV, ion current density of 3-10 mA / cm2, for a time longer than 3000 s, ionic doping with nitrogen is carried out with an energy of 30-50 μA / cm2, for 500-2500 s, and the annealing is carried out at a temperature of 450-550 ° C and a residual gas pressure of 10-3-5⋅10-3 Pa for 2-2.5 hours.
Основным недостатком аналога способа являются невысокие эксплуатационные характеристики деталей (предела выносливости, циклической долговечности). Это связано с недостаточно рациональными вариантами обработки поверхности деталей из сталей и сплавов при использовании методов ионно-имплантационного воздействия. При этом повышение указанных характеристик особенно важно для таких деталей как компрессорные лопатки газотурбинных двигателей (ГТД).The main disadvantage of the analog method is the low performance characteristics of parts (endurance limit, cyclic durability). This is due to the lack of rational options for surface treatment of parts made of steel and alloys using ion-implantation methods. At the same time, an increase in these characteristics is especially important for such parts as compressor blades for gas-turbine engines (GTE).
Известен также способ ионно-имплантационной обработки деталей, включающий ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота. (Патент РФ №2479667. МПК С23С 14/48. Способ ионно-имплантационной обработки деталей из титановых сплавов. Опубл.: 20.04.2013 г.) При этом ионную очистку проводят при энергии от 8 до 10 кэВ, плотности тока от 130 мкА/см2 до 160 мкА/см в течение от 0,3 до 1,0 ч, а ионно-имплантационную обработку поверхности детали проводят при энергии от 25 до 30 кэВ.There is also known a method of ion-implant treatment of parts, including ion cleaning with argon ions and ion-implantation treatment of the surface of a part with nitrogen ions. (RF patent №2479667. IPC С23С 14/48. Method of ion-implantation processing of parts made of titanium alloys. Publ .: 04.20.2013) At the same time, ion cleaning is carried out at an energy of 8 to 10 keV, current density of 130 μA / cm 2 to 160 μA / cm for from 0.3 to 1.0 h, and ion-implantation surface treatment of the part is carried out at an energy of from 25 to 30 keV.
Основным недостатком аналогов способа являются невысокие эксплуатационные характеристики деталей (предела выносливости, циклической долговечности). Это связано с недостаточно рациональными вариантами обработки поверхности деталей из сталей и сплавов при использовании методов ионно-имплантационного воздействия. При этом повышение указанных характеристик особенно важно для таких деталей как компрессорные лопатки газотурбинных двигателей (ГТД).The main disadvantage of the analogs of the method is the low performance characteristics of the parts (endurance limit, cyclic durability). This is due to the lack of rational options for surface treatment of parts made of steel and alloys using ion-implantation methods. At the same time, an increase in these characteristics is especially important for such parts as compressor blades for gas-turbine engines (GTE).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ ионно-имплантационной обработки деталей из легированных сталей, включающий ионную очистку ионами аргона и ионно-имплантационную обработку поверхности детали ионами азота (патент РФ №2116378, МПК С23С 14/48, 1998 г.; а также А.С. СССР №1642786, МПК С23С 14/48, Способ ионной имплантации. Опубл. 30.09.1994.). При этом, обработка поверхности осуществляется путем имплантации ионного пучка с плотностью мощности 1⋅103 Вт/см2 с предварительным облучением поверхности импульсным ионным пучком с плотностью мощности 5⋅106-108 Вт/см2 и удельной энергией в импульсе 0,5-10 Дж/см2.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is a method of ion-implantation processing of parts from alloyed steels, including ion cleaning with argon ions and ion-implantation surface treatment of parts with nitrogen ions (RF patent №2116378, IPC С23С 14/48, 1998 ; as well as AS USSR No. 1642786, IPC С23С 14/48, Method of ion implantation. Publ. 30.09.1994.). At the same time, surface treatment is carried out by implanting an ion beam with a power density of 1⋅10 3 W / cm 2 with preliminary surface irradiation with a pulsed ion beam with a power density of 5⋅10 6 -10 8 W / cm 2 and a specific energy per pulse of 0.5 -10 J / cm 2 .
Основным недостатком этого способа (А.С. СССР №1642786; патент РФ №2116378) и вышеперечисленных аналогов (патенты РФ №№2007501, 2479667 и 2116378) является невозможность равномерной обработки рабочих поверхностей лопаток моноколес (блисков), в связи с возникновением теневых участков, препятствующих проникновению ионов к обрабатываемой поверхности лопаток. Поэтому все вышеперечисленные способы не могут использоваться для упрочнения поверхности лопатокмоноколеса, поскольку не могут обеспечить однородной обработки всей их рабочей поверхности.The main disadvantage of this method (A.S. USSR №1642786; RF patent №2116378) and the above analogues (RF patents №№2007501, 2479667 and 2116378) is the impossibility of uniform processing of the working surfaces of the blades of monocoles (bliskov), due to the occurrence of shadow sections impeding the penetration of ions to the treated surface of the blades. Therefore, all of the above methods can not be used to harden the surface of the shoulder blade, because they can not provide uniform processing of their entire working surface.
Задачей настоящего изобретения является создание такого поверхностного слоя материала лопаток блиска из легированных сталей, который позволил бы обеспечить их повышенные эксплуатационные характеристики (предела выносливости, циклической долговечности).The present invention is the creation of such a surface layer of bliske blade material of alloyed steels, which would allow them to provide enhanced performance (endurance limit, cyclic durability).
Техническим результатом заявляемого способа являетсяповышение выносливости и циклической долговечности лопатокблиска компрессора ГТД из легированных сталейза счет обеспечения их равномерной ионно-имплантационной обработки.The technical result of the proposed method is to increase endurance and cyclic durability of the blades of the compressor GTE from alloyed steel, due to their uniform ion-implantation treatment.
Технический результат достигается тем, что в способе упрочнения лопаток блиска из легированных сталей, включающем упрочняющую обработку микрошариками, полирование, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку рабочей поверхности лопаток, в отличие от прототипа, ионно-имплантационную обработку поверхностного слоя проводят ионами азота при энергии от 0,8 кэВ до 1,8 кэВ, силе тока от 0,9 мА/см2 до 2,2 мА/см2, при частоте тока от 80 до 90 кГц до получения глубины имплантированного слоя от 1 мкм до 8 мкм, при этом поток имплантируемых ионов направляют на одну сторону обрабатываемого блиска и осуществляют его вращение одновременно относительно его центра в плоскости, перпендикулярной его продольной оси, со скоростью от 4 об/мин до 20 об/мин и относительно оси, образованной пересечением плоскости, проходящей через ось потока имплантируемых ионов и центр блиска, со скоростью 2 об/мин до 20 об/мин вращения.The technical result is achieved by the fact that in the method of hardening blades blis of alloyed steels, including hardening treatment with micro beads, polishing, ion cleaning and ion-implant treatment of the working surface of the blades, unlike the prototype, ion-implantation treatment of the surface layer is carried out with nitrogen ions at energy from 0.8 keV to 1.8 keV, current strength from 0.9 mA / cm 2 to 2.2 mA / cm 2 , with a frequency of current from 80 to 90 kHz to obtain the depth of the implanted layer from 1 μm to 8 μm, with In this way, the flow of implanted ions is directed on one side of the processed bliske and carry out its rotation at the same time relative to its center in a plane perpendicular to its longitudinal axis with a speed from 4 rpm to 20 rpm and about an axis formed by the intersection of the plane passing through the axis of the stream of implantable ions and the center bliska, with a speed of 2 rpm to 20 rpm of rotation.
Кроме того, в способе упрочнения лопаток блиска из легированных сталей возможно использование следующих дополнительных приемов: после ионно-имплантационной обработки проводят постимплантационный отжиг; полирование блиска ведут электрохимическим методом в водном растворе соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/литр, а полирование ведут при температуре от 60°С до 90°С, путем приложения к моноколесу с лопатками электрического потенциала величиной от 270 В до 290 В.In addition, in the method of hardening the blades of bliske from alloyed steels, the following additional methods can be used: post-implantation annealing is carried out after the ion-implantation treatment; Blister polishing is carried out by an electrochemical method in an aqueous solution of ammonium fluoride salt with a concentration of 3.5-11.0 g / liter, and polishing is carried out at a temperature of from 60 ° C to 90 ° C, by applying an electric potential from 270 V to 290 V.
Полирование блиска с лопатками можно проводить электрохимическим методом в водном растворе соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/литр, причем полирование ведут при температуре от 60°С до 90°С путем приложения к блиску электрического потенциала величиной от 270 В до 290 В.Polishing bliske with blades can be carried out by an electrochemical method in an aqueous solution of ammonium fluoride salt concentration of 3.5-11.0 g / liter, and the polishing is carried out at a temperature of from 60 ° C to 90 ° C by applying to the blisky an electric potential of 270 V to 290 V.
Для оценки эксплуатационных свойств лопаток блиска были проведены следующие испытания. Образцы из железохромоникелевых сплавов (ХН45МВТЮБР-ИД, ХН45МВТЮБР-ПДбыли обработаны ионно-имплантационым методом как по способу-прототипу (патент РФ №2116378. МПК С23С 14/48, 1998 г.) согласно приведенным в способе-прототипе условиям и режимам ионной имплантации, так и по режимам предлагаемого способа.To assess the performance properties of bliska blades, the following tests were carried out. Samples of iron-chromium-nickel alloys (HN45MVTYUBR-ID, KhN45MVTYUBR-PD were processed by the ion-implantation method as in the prototype method (RF Patent No. 21116378 and the modes of the proposed method.
Испытания на выносливость и циклическую долговечность проводились на образцах - лопатках, вырезанных из блиска после его ионно-имплантационной обработки. За неудовлетворительный результат (Н.Р.) принимался результат, не обеспечивающий повышение эксплуатационных свойств лопаток по сравнению с прототипом.Tests for endurance and cyclic durability were carried out on samples - blades cut from bliska after its ion-implantation treatment. For an unsatisfactory result (NR) was taken the result that does not provide an increase in the performance properties of the blades compared with the prototype.
Режимы обработки образцов и нанесения покрытия по предлагаемому способу.The modes of sample processing and coating according to the proposed method.
Электрохимическое полирование: электрический потенциал (напряжение) 240 В - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 250 В - удовлетворительный результат (У.Р.); 260 В - У.Р.; 265 В - У.Р.; 275 В - Н.Р.). Электролит - водный раствор соли фторида аммония концентрацией: (3,0 г/литр - Н.Р.; 3,5 г/литр - У.Р.; 5,0 г/литр - У.Р.; 11,0 г/литр - У.Р.; 12 г/литр - Н.Р. Температура процесса обработки: от 50°С - Н.Р.; 60°С - У.Р.; 80°С - У.Р.; 90°С - У.Р.; 97°С - Н.Р.Electrochemical polishing: electric potential (voltage) 240 V - unsatisfactory result (NR); 250 V - satisfactory result (W.R.); 260 V - W.R .; 265 V - W.R .; 275 V - N.P.). The electrolyte is an aqueous solution of ammonium fluoride salt concentration: (3.0 g / liter - NR; 3.5 g / liter - RR; 5.0 g / liter - RR; 11.0 g / liter - W.R .; 12 g / liter - NR. Processing temperature: from 50 ° C - NR; 60 ° C - W.R .; 80 ° C - W.R .; 90 ° С - У.Р; 97 ° С - Н.Р.
Ионно-имплантационная обработка азотом:Ion-implantation treatment with nitrogen:
Энергия: 0,6 кэВ (Н.Р.); 0,8 кэВ (У.Р.); 1,6 кэВ (У.Р.); 1,8 кэВ (У.Р.); 2,1 кэВ (Н.Р.);Energy: 0.6 keV (N.P.); 0.8 keV (U.R.); 1.6 keV (Cp); 1.8 keV (Cp); 2.1 keV (N.P.);
сила тока: 0,7 мА/см2 (Н.Р.); 0,9 мА/см2 (У.Р.); 1,3 мА/см2 (У.Р.); 1,6 мА/см2 (У.Р.); 1,8 мА/см2 (У.Р.); 2,1 мА/см2 (Н.Р.);current strength: 0.7 mA / cm 2 (N.P.); 0.9 mA / cm 2 (U.R.); 1.3 mA / cm 2 (U.R.); 1.6 mA / cm 2 (U.R.); 1.8 mA / cm 2 (U.R.); 2.1 mA / cm 2 (N.P.);
частота тока: 70 кГц (Н.Р.); 80 кГц (У.Р.); 90 кГц (У.Р.); 100 кГц (Н.Р.).current frequency: 70 kHz (NR); 80 kHz (VR); 90 kHz (C); 100 kHz (N.P.).
глубина имплантированного слоя: 0,5 мкм (Н.Р.); 1 мкм (У.Р.); 2 мкм (У.Р.); 4 мкм(У.Р.); 6 мкм (У.Р.); 8 мкм (У.Р.); 10 мкм (Н.Р.);depth of the implanted layer: 0.5 µm (NR); 1 micron (U.R.); 2 microns (U.R.); 4 microns (U.R.); 6 microns (У.Р.); 8 microns (U.R.); 10 microns (N.P.);
скорость вращения относительно оси, перпендикулярной его продольной оси с угловой скоростью: 2 об/мин (Н.Р.); 4 об/мин (У.Р.); 8 об/мин (У.Р.); 12 об/мин (У.Р.); 20 об/мин (У.Р.); 22 об/мин (Н.Р.);rotational speed about an axis perpendicular to its longitudinal axis with an angular velocity: 2 rpm (NR); 4 rpm (U.R.); 8 rpm (U.R.); 12 rpm (U.R.); 20 rpm (U.R.); 22 rpm (N.P.);
скорость вращения относительно оси, образованной пересечением плоскости, проходящей через ось потока имплантируемых ионов и центр моноколеса с угловой скоростью: 2 об/мин (Н.Р.); 4 об/мин (У.Р.); 8 об/мин (У.Р.); 12 об/мин (У.Р.); 20 об/мин (У.Р.); 22 об/мин (Н.Р.);rotational speed relative to the axis formed by the intersection of the plane passing through the axis of the stream of implantable ions and the center of the monowheel with an angular speed: 2 rpm (NR); 4 rpm (U.R.); 8 rpm (U.R.); 12 rpm (U.R.); 20 rpm (U.R.); 22 rpm (N.P.);
после ионно-имплантационной обработки проводили постимплантационный отжиг:After ion-implantation treatment, post-implantation annealing was performed:
- температура: 200°С (Н.Р.); 300°С (У.Р.); 450°С (У.Р.); 500°С (У.Р.); 600°С (У.Р.); 650°С (У.Р.); 700°С (Н.Р.);- temperature: 200 ° C (N.P.); 300 ° С (У.Р.); 450 ° С (У.Р.); 500 ° С (У.Р.); 600 ° C (U.R.); 650 ° С (У.Р.); 700 ° C (N.P.);
- давление остаточных газов: 5⋅10-2 Па (Н.Р.); 1⋅10-3 Па (У.P.); 3⋅10-3 Па (У.Р.); 4⋅10-3 Па (У.P.); 5⋅10-3 Па (У.Р.); 7⋅10-3 Па (Н.Р.);- residual gas pressure: 5⋅10 -2 Pa (NR); 1⋅10 -3 Pa (W.P.); 3⋅10 -3 Pa (WR); 4⋅10 -3 Pa (U.P.); 5⋅10 -3 Pa (WR); 7⋅10 -3 Pa (NR);
- время: =1,0-2 ч 0,5 час (Н.Р.); 1,0 час (У.Р.); 1,5 час (У.Р.); 2,0 час (У.Р.); 2,5 час (Н.Р.);- time: = 1.0-2 h 0.5 hour (N.P.); 1.0 hour (CW); 1.5 hours (CU); 2.0 hours (CU); 2.5 hours (N.P.);
Отжиг проводили в одном вакуумном объеме установки за один технологический цикл.Annealing was carried out in one vacuum volume of the installation in one technological cycle.
В результате проведенных испытаний установлено следующее: условный предел выносливости (σ-1) образцов в исходном состоянии составляет 315-320 МПа, у образцов, упрочненных по способу-прототипу - 330-340 МПа, МПа, а по предлагаемому способу 350-360 МПа.As a result of the tests, the following was established: the conditional endurance limit (σ -1 ) of the samples in the initial state is 315-320 MPa, for the samples strengthened by the prototype method - 330-340 MPa, MPa, and the proposed method is 350-360 MPa.
Таким образом, проведенные сравнительные испытания показали, что применение в способе упрочнения лопаток блиска из легированных сталей следующих приемов: упрочняющую обработку микрошариками, полирование, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку лопаток; проведение ионно-имплантационной обработки поверхностного слоя ионами азота при энергии от 0,8 кэВ до 1,8 кэВ, силе тока от 0,9 мА/см2 до 2,2 мА/см2, при частоте тока от 80 до 90 кГц, вращая одновременно блиск относительно его центра в плоскости, перпендикулярной его продольной оси и относительно оси, образованной пересечением плоскости, проходящей через ось потока имплантируемых ионов и центр блиска, со скоростями вращения, обеспечивающими обработку всей рабочей поверхности лопаток блиск; направление потока имплантируемых ионов на обрабатываемый блиск только с одной из сторон от обрабатываемого блиска; проведение обработки лопаток до получения глубины имплантированного слоя от 1 мкм до 8 мкм; проведение обработки лопаток при скоростях вращения относительно оси, перпендикулярной его продольной оси с угловой скоростью от 4 об/мин до 20 об/мин, а относительно оси, образованной пересечением плоскости, проходящей через ось потока имплантируемых ионов и центр блиска с угловой скоростью 2 об/мин до 20 об/мин; проведение после ионно-имплантационной обработки постимплантационного отжига; проведение полирования блиска электрохимическим методом в водном растворе соли фторида аммония концентрацией 3,5-11,0 г/литр при температуре от 60°С до 90°С путем приложения к блиску электрического потенциала величиной от 270 В до 290 В. позволяет повысить условный предел выносливости и циклическую долговечность лопаток блиска компрессора ГТД за счет обеспечения их равномерной ионно-имплантационной обработки.Thus, the comparative tests carried out showed that the use of the following techniques in the method of hardening blades of bliske from alloyed steels: hardening treatment with microballs, polishing, ion cleaning and ion-implantation processing of blades; conducting ion-implantation treatment of the surface layer with nitrogen ions at an energy of 0.8 keV to 1.8 keV, current strength from 0.9 mA / cm 2 to 2.2 mA / cm 2 , at a frequency of current from 80 to 90 kHz, rotating simultaneously the blisk relative to its center in a plane perpendicular to its longitudinal axis and relative to the axis formed by the intersection of the plane passing through the axis of the flow of implantable ions and the center of the bliska, with rotational speeds that ensure the processing of the entire working surface of the bliske blade; the direction of the flow of implanted ions onto the processed Blisk from only one of the sides from the processed Blisk; treatment of the blades to obtain the depth of the implanted layer from 1 μm to 8 μm; processing blades at speeds of rotation about an axis perpendicular to its longitudinal axis with an angular speed of 4 rpm to 20 rpm, and about an axis formed by the intersection of a plane passing through the axis of a stream of implantable ions and the center of a bliska with an angular speed of 2 revolutions / min to 20 rpm; post-implantation annealing after ion implantation; blister polishing using an electrochemical method in an aqueous solution of ammonium fluoride salt with a concentration of 3.5-11.0 g / l at a temperature of from 60 ° C to 90 ° C by applying an electric potential of 270 V to 290 V to the blisky. endurance and cyclic durability of the blades of the GTE compressor blisk by ensuring their uniform ion-implantation treatment.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117190A RU2685893C1 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Hardening method for blisk blades made of alloyed steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117190A RU2685893C1 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Hardening method for blisk blades made of alloyed steels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2685893C1 true RU2685893C1 (en) | 2019-04-23 |
Family
ID=66314618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117190A RU2685893C1 (en) | 2018-05-08 | 2018-05-08 | Hardening method for blisk blades made of alloyed steels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2685893C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993001327A1 (en) * | 1991-07-11 | 1993-01-21 | The Regents Of The University Of California | Continuous vacuum arc broad beam ion source |
| SU1644551A1 (en) * | 1988-07-29 | 1996-05-20 | И.М. Питиримов | Device for ion-plasma deposition of coats |
| RU2226227C1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Method of protection of steel parts of machines against salt corrosion and dust and drop impingement erosion |
| US20100086397A1 (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-08 | General Electric Company | Surface Treatments for Turbine Components to Reduce Particle Accumulation During Use Thereof |
| EP1505171B1 (en) * | 2003-08-05 | 2010-11-03 | General Electric Company | Ion implantation of turbine engine rotor component |
| RU2479667C2 (en) * | 2011-05-31 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Ion-implantation treatment method of parts from titanium alloys |
| RU2496910C2 (en) * | 2011-06-23 | 2013-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Method of ion-bombardment processing of compressor vanes made of nickel-based high-alloy steels and alloys |
| RU2585599C1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method for protection of turbomachine blade made from alloyed steel against erosion and salt corrosion |
| WO2017100911A1 (en) * | 2014-12-17 | 2017-06-22 | Jonathan Webster | Conditioning method of gas turbine engine components for increasing fuel efficiency. |
-
2018
- 2018-05-08 RU RU2018117190A patent/RU2685893C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1644551A1 (en) * | 1988-07-29 | 1996-05-20 | И.М. Питиримов | Device for ion-plasma deposition of coats |
| WO1993001327A1 (en) * | 1991-07-11 | 1993-01-21 | The Regents Of The University Of California | Continuous vacuum arc broad beam ion source |
| RU2226227C1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Method of protection of steel parts of machines against salt corrosion and dust and drop impingement erosion |
| EP1505171B1 (en) * | 2003-08-05 | 2010-11-03 | General Electric Company | Ion implantation of turbine engine rotor component |
| US20100086397A1 (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-08 | General Electric Company | Surface Treatments for Turbine Components to Reduce Particle Accumulation During Use Thereof |
| RU2479667C2 (en) * | 2011-05-31 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Ion-implantation treatment method of parts from titanium alloys |
| RU2496910C2 (en) * | 2011-06-23 | 2013-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" | Method of ion-bombardment processing of compressor vanes made of nickel-based high-alloy steels and alloys |
| WO2017100911A1 (en) * | 2014-12-17 | 2017-06-22 | Jonathan Webster | Conditioning method of gas turbine engine components for increasing fuel efficiency. |
| RU2585599C1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method for protection of turbomachine blade made from alloyed steel against erosion and salt corrosion |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2479667C2 (en) | Ion-implantation treatment method of parts from titanium alloys | |
| RU2390578C2 (en) | Procedure for production of erosion-resistant coating containing nano-layers for blades of turbo-machines out of titanium alloys | |
| RU2552202C2 (en) | Method of protecting compressor blades of gas-turbine engine made of titanium alloy from abrasive dust erosion | |
| RU2496910C2 (en) | Method of ion-bombardment processing of compressor vanes made of nickel-based high-alloy steels and alloys | |
| US7217102B2 (en) | Countering laser shock peening induced airfoil twist using shot peening | |
| RU2685893C1 (en) | Hardening method for blisk blades made of alloyed steels | |
| RU2552201C2 (en) | Method of improving erosion resistance of compressor blades of gas-turbine engine made of titanium alloys | |
| RU2585599C1 (en) | Method for protection of turbomachine blade made from alloyed steel against erosion and salt corrosion | |
| RU2685890C1 (en) | Method of hardening treatment of alloyed steel blisk blades | |
| RU2655563C1 (en) | Method of the gas turbine engine blisk from titanium alloys protecting against dust abrasion erosion | |
| RU2685888C1 (en) | Method for hardening of self-balancing unicycle blades from titanium alloys | |
| RU2685892C1 (en) | Method of hardening treatment of titanium alloy self-balancing unicycle blades | |
| RU2226227C1 (en) | Method of protection of steel parts of machines against salt corrosion and dust and drop impingement erosion | |
| RU2682265C1 (en) | Method for hardening blades of monowheel made of titanium alloy | |
| RU2682741C1 (en) | Method of ion-implantation treatment compressor's mono-wheel blades made of titanium alloys | |
| RU2680630C1 (en) | Method of ion-implantation treatment of compressor monowheel with titanium alloys blades | |
| RU2693414C1 (en) | Method of protecting blisk of gas turbine engine from titanium alloys against dust abrasive erosion | |
| RU2533223C1 (en) | Method for gas turbine blade processing | |
| RU2388685C1 (en) | Method for production of ion-plasma nanolayer coating on turbomachine blades from titanium alloys | |
| RU2669136C1 (en) | Method of ion-bombardment processing of compressor vanes made of nickel-based high-alloy steels and alloys | |
| RU2685919C1 (en) | Method of obtaining a multi-layer protective coating on the blades of a monowheel from a titanium alloy against dust erosion | |
| RU2700228C1 (en) | Method of ion-implosion treatment of blades of a blisk of a compressor | |
| RU2011122477A (en) | METHOD FOR PRODUCING ION-PLASMA COATING ON BLADES OF COMPRESSOR FROM TITANIUM ALLOYS | |
| RU2768945C1 (en) | Method for protecting titanium alloy compressor blades of a gas turbine engine from dust-abrasive erosion | |
| RU2693236C1 (en) | Method of polishing blisk blades of gas turbine engine made of titanium alloys |