RU2754943C1 - Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine - Google Patents

Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine Download PDF

Info

Publication number
RU2754943C1
RU2754943C1 RU2020139624A RU2020139624A RU2754943C1 RU 2754943 C1 RU2754943 C1 RU 2754943C1 RU 2020139624 A RU2020139624 A RU 2020139624A RU 2020139624 A RU2020139624 A RU 2020139624A RU 2754943 C1 RU2754943 C1 RU 2754943C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seal
running
powder
carried out
workpiece
Prior art date
Application number
RU2020139624A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Лисянский
Анатолий Михайлович Смыслов
Руслан Фанилевич Галиакбаров
Аскар Джамилевич Мингажев
Борис Олегович Большаков
Original Assignee
ООО НПП "Уралавиаспецтехнология"
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 ООО НПП "Уралавиаспецтехнология" filed Critical ООО НПП "Уралавиаспецтехнология"
Priority to RU2020139624A priority Critical patent/RU2754943C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2754943C1 publication Critical patent/RU2754943C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/008—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression characterised by the composition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, in particular to methods for manufacturing seals for clearances of the flow path of turbomachines operating for a long time under conditions of high temperatures and high-frequency vibrations. The seal is made in the form of a bar with side ridges, between which the running-in part of the seal is located. The powder of the first comb is poured into the mold and pressed at a specific pressure of 750-1500 kg/cm2. Then the powder of the running-in part of the seal is poured into the mold to ensure contact with the surface of the workpiece of the first ridge and pressing is carried out at a specific pressure of 1500-2250 kg/cm2. At the third stage, the powder of the second comb is poured into contact with the surface of the workpiece of the running-in part and pressing is carried out at a specific pressure of 6000-11000 kg/cm2. The pressing is carried out in the transverse direction of the said seal. For the formation of scallops, a powder material of the composition is used, wt%: Cr 12.0-14.0, Мо 1.5-2.5, Ti 0.08, С 0.08, Si 0.10, Mg 0.20, Fe - the rest, with a particle size of 40-100 mcm. To form the running-in part of the seal, a powder material with a particle size of 20-100 mcm of the following composition, wt%: from 90 to 96 powder of the composition, wt%: Cr – from 12.0 to 14.0, Mo – from 1.5 up to 2.5, Ti – 0.08, C - 0.08, Si – 0.10, Mg – 0.20, Fe – the rest; 3.0 to 6.2 hexagonal boron nitride powder; from 0.5 to 2.0 barium sulfate; 0.5 to 1.8 zinc stearate. Sintering is carried out at a temperature of 1000 to 1100°C in an argon atmosphere, after which tempering is carried out at a temperature of 650 to 670°C for 2 to 3 hours and machining.EFFECT: invention provides high break-in ability, mechanical strength and wear resistance at the same time.1 cl, 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам изготовления уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods of manufacturing seals for clearances of the flow path of turbomachines operating for a long time at elevated temperatures and high-frequency vibrations.

Эффективность работы паровых турбин зависит от герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения. Уплотнения турбин выполняют, например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США №5080934, МПК F01D 11/08, 427/271, 1991] или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет их высокой пористости и низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных турбинах используют также газотермические покрытия, имеющие, по сравнению с вышеописанными материалами, меньшую трудоемкость изготовления.The efficiency of steam turbines depends on the tightness of the seal between the rotating blades and the inner surface of the turbine housing. One of the main types of such seals are abrasion seals. Turbine seals are made, for example, using braided metal fibers, honeycombs [US patent No. 5080934, IPC F01D 11/08, 427/271, 1991] or sintered metal particles. The running-in of these seals is due to their high porosity and low strength. The latter leads to a low erosion resistance of sealing materials, which leads to rapid wear of the seal. Gas-thermal coatings are also used as running-in seals in modern turbines, which, in comparison with the above-described materials, are less labor-intensive to manufacture.

Известен способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбомашины [патент США №4291089] методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.A known method of manufacturing a running-in seal of a turbomachine [US patent No. 4291089] by the method of thermal spraying of powder material. In this case, the seal is formed in the form of a coating, which is applied directly to the seal area between the body and the blade.

Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и прочностных свойств уплотнения.The disadvantage of the known seal is the impossibility of simultaneously ensuring high running-in ability and strength properties of the seal.

Известен также способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбомашины [патент США №4936745] путем его формирования в виде высокопористого керамического слоя. There is also known a method of manufacturing a running-in seal of a turbomachine [US patent No. 4936745] by forming it in the form of a highly porous ceramic layer.

Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.The disadvantage of the known seal is its low erosion resistance and strength.

Известен также способ изготовления уплотнения турбомашин с прирабатываемым покрытием на статоре турбомашины (патент РФ №2033527, кл. F01D 11/08, опубл. 20.04.1995). Уплотнение формируют путем соединения со статором слоя сотовой структуры. Однако гребешки на роторе при взаимодействии с сотовой структурой притупляются, что снижает герметичность уплотнения. Ячейки сотовой структуры могут иметь различные форму и размер площади поперечного сечения, глубину и толщину стенок. Сотовая структура может быть выполнена из стальной жаростойкой фольги, или сверлением, прожигом, травлением или литьем. При значительной толщине стенок ячеек сот условия работы гребешков ужесточаются. Сильный износ гребешков так или иначе связан с необоснованно высокой прочностью материалов, используемых для производства сот, а также методов их изготовления, вызывающих утолщение толщины стенок ячеек.There is also known a method of manufacturing a seal for turbomachines with a running-in coating on the stator of a turbomachine (RF patent No. 2033527, class F01D 11/08, publ. 20.04.1995). The seal is formed by bonding a honeycomb layer to the stator. However, the ridges on the rotor become dull when interacting with the honeycomb structure, which reduces the tightness of the seal. Cells of the honeycomb structure can have various shapes and sizes of cross-sectional area, depth and wall thickness. The honeycomb structure can be made from heat-resistant steel foil, or by drilling, piercing, pickling or casting. With a significant thickness of the walls of the cells of the honeycomb, the working conditions of the scallops become tougher. Strong wear of the combs is somehow associated with the unreasonably high strength of the materials used for the production of honeycombs, as well as the methods of their manufacture, which cause a thickening of the wall thickness of the cells.

Для уплотнения зазоров между бандажом рабочих лопаток и статорными деталями корпуса турбины применяются различные типы надбандажных уплотнений (Тепловые и атомные электрические станции, Справочник под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина, 2-е издание, книга 3, М.: Энергоатомиздат, с.206…208). Для таких уплотнений радиальные зазоры назначаются таким образом, чтобы исключить касание уплотнительных гребешков с острыми кромками об ответную твердую уплотняющую поверхность. Опыт эксплуатации показывает, что избежать касаний при всех эксплуатационных и аварийных режимах за межремонтный период, как правило, не удается. Острые кромки гребешков притупляются и эффективность уплотнения падает.To seal the gaps between the rotor blade shroud and the stator parts of the turbine housing, various types of over-shroud seals are used (Thermal and nuclear power plants, Handbook edited by V.A.Grigoriev and V.M. Zorin, 2nd edition, Book 3, M. : Energoatomizdat, p.206 ... 208). For such seals, radial clearances are assigned in such a way as to exclude the contact of the sharp-edged sealing combs with the mating hard sealing surface. Operational experience shows that, as a rule, it is not possible to avoid touching in all operating and emergency modes during the overhaul period. The sharp edges of the scallops become dull and the compaction efficiency decreases.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбомашины, в виде фасонного бруска с боковыми гребешками, между которыми располагается прирабатываемая часть уплотнения, включающий формирование заготовки элемента уплотнения заданной формы и размеров путем заполнения пресс-формы порошком прирабатываемого материала, его прессованием в пресс-форме до образования формоустойчивой заготовки, спекания образованной заготовки в защитной среде и последующей ее размерной обработкой упомянутой заготовки до получения заданных размеров и формы упомянутого элемента, обеспечивающими при кольцевом соединении ряда упомянутых элементов, формирование полного надбандажного уплотнения турбины [патент РФ №2039631, МПК B22F 3/10. Способ изготовления истираемого материала. 1995]. Однако наличие в элементе сотовой структуры, выполненной из прочного материала, ведет к износу или повреждению гребешков. Известный способ изготовления уплотнения предусматривает его выполнение в виде жестко соединенного со статором слоя сотовой структуры. При этом слой сотовой структуры может быть закреплен на элементе турбомашины методом сварки или пайки [например, патент РФ №2277637, МПК F01D 11/08, 2006].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method of manufacturing an element of a running-in seal of a turbomachine, in the form of a shaped bar with lateral combs, between which the running-in part of the seal is located, including the formation of a blank of a seal of a given shape and size by filling a mold with powder of a running-in material , by pressing it in a mold until a form-stable workpiece is formed, the formed workpiece is sintered in a protective environment and its subsequent dimensional processing of the said workpiece until the specified dimensions and shape of the said element are obtained, which, when a number of said elements are annularly connected, the formation of a complete shroud seal of the turbine [RF patent No. 2039631, IPC B22F 3/10. A method of manufacturing an abrasive material. 1995]. However, the presence of a honeycomb structure made of a durable material in the element leads to wear or damage to the combs. The known method of manufacturing a seal provides for its implementation in the form of a layer of a honeycomb structure rigidly connected to the stator. In this case, the layer of the honeycomb structure can be fixed on the element of the turbomachine by welding or soldering [for example, RF patent No. 2277637, IPC F01D 11/08, 2006].

В этой связи задачей настоящего изобретения является создание уплотнения, выполненного из спеченного порошкового материала, обеспечивающего повышение механической прочности уплотнения, допускающего врезание в него выступов лопатки и снижение их износа в процессе эксплуатации, что привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.In this regard, the object of the present invention is to provide a seal made of sintered powder material, which provides an increase in the mechanical strength of the seal, allowing the projections of the blade to penetrate into it and reduce their wear during operation, which would lead to a further increase in the efficiency of the turbomachines.

Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения.The technical result of the claimed invention is the simultaneous provision of high running-in ability, mechanical strength and wear resistance of the seal.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбомашины, в виде фасонного бруска с боковыми гребешками, между которыми располагается прирабатываемая часть уплотнения, включающем засыпку в пресс-форму порошкового материала, его прессование с формированием заготовки и спекание заготовки в защитной среде, в отличие от прототипа, прессование ведут в поперечном направлении упомянутого уплотнения в три этапа, при этом на первом этапе засыпают в пресс-форму порошок первого гребешка и производят его прессование при удельном давлении 750-1500 кг/см2 с формированием заготовки первого гребешка, на втором этапе засыпают в пресс-форму порошок прирабатываемой части уплотнения, с обеспечением контакта порошка прирабатываемой части с поверхностью заготовки первого гребешка, прилегающей к прирабатываемой части, и осуществляют прессование при удельном давлении 1500-2250 кг/см2 с формированием заготовки прирабатываемой части, на третьем этапе засыпают порошок второго гребешка с обеспечением его контакта с поверхностью заготовки прирабатываемой части уплотнения и проводят прессование при удельном давлении 6000-11000 кг/см2 с формированием заготовки второго гребешка, причем для формирования гребешков используют порошковый материал состава, мас. %: Cr 12,0-14,0, Мо 1,5-2,5, Ti 0,08, С 0,08, Si 0,10, Mg 0,20, Fe - остальное, с размером частиц 40-100 мкм, а для формирования прирабатываемой части уплотнения используют порошковый материал с размером частиц 20-100 мкм, следующего состава, мас.%: The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing an element of a running-in seal of a turbomachine, in the form of a shaped bar with lateral combs, between which the wear-in part of the seal is located, including filling a powder material into a mold, pressing it to form a workpiece and sintering a workpiece in a protective environment, Unlike the prototype, pressing is carried out in the transverse direction of the said seal in three stages, while at the first stage, the powder of the first ridge is poured into the mold and pressed at a specific pressure of 750-1500 kg / cm 2 with the formation of the blank of the first ridge, on at the second stage, the powder of the running-in part of the seal is poured into the mold, ensuring the contact of the powder of the running-in part with the surface of the workpiece of the first comb adjacent to the running-in part, and pressing is carried out at a specific pressure of 1500-2250 kg / cm 2 with the formation of the workpiece of the running-in part, on the third stage h The powder of the second scallop is sprinkled to ensure its contact with the surface of the workpiece of the running-in part of the seal and pressing is carried out at a specific pressure of 6000-11000 kg / cm 2 with the formation of the workpiece of the second ridge, and to form the scallops, a powder material of the composition is used, wt. %: Cr 12.0-14.0, Mo 1.5-2.5, Ti 0.08, C 0.08, Si 0.10, Mg 0.20, Fe - the rest, with a particle size of 40-100 μm, and to form the running-in part of the seal, a powder material with a particle size of 20-100 μm is used, of the following composition, wt%:

а) от 90 до 96 % от общего веса материала прирабатываемой части, порошок состава, вес. %: Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное;a) from 90 to 96% of the total weight of the material of the wear-in part, powder of the composition, wt. %: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - rest;

b) от 3,0 до 6,2 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части, порошок гексагонального нитрида бора; b) from 3.0 to 6.2 wt.% of the total weight of the material of the wear-in part, hexagonal boron nitride powder;

с) от 0,5 до 2,0 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части барий сернокислый; c) from 0.5 to 2.0 wt.% of the total weight of the material of the burn-in part of barium sulfate;

d) от 0,5 до 1,8 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части, стеарат цинка, d) from 0.5 to 1.8 wt.% of the total weight of the material of the wear-in part, zinc stearate,

причем спекание упомянутой заготовки элемента уплотнения проводят при температуре от 1000 до 1100 oС в среде аргона, а после спекания проводят отпуск упомянутой заготовки при температуре от 650 до 670 oС, в течение от 2 до 3 часов и механическую обработку для получения заданных размеров и формы элемента уплотнения. moreover, the sintering of the said blank of the sealing element is carried out at a temperature from 1000 to 1100 o C in an argon atmosphere, and after sintering, the said blank is tempered at a temperature of 650 to 670 o C, for 2 to 3 hours and machining to obtain the specified dimensions and the shape of the sealing element.

Исследованиями авторов было установлено, что в определенных условиях формирования заготовки, связанных с изменением удельного давления при прессовании, возможно создание материала для уплотнений, обладающего, с одной стороны, достаточно высокими механической прочностью и износостойкостью, позволяющими изготавливать из него элементы уплотнений, не разрушающиеся в условиях эксплуатации, а с другой - высокой прирабатываемостью. Совмещение высокой механической прочности и прирабатываемости в разработанном материале для уплотнений объясняется, в частности, тем, что адгезионная прочность частиц наполнителя, образующего материал, весьма высока, тогда как в результате мгновенного ударного-теплового воздействия в условиях эксплуатации уплотнения на отдельную частицу наполнителя кинетическая энергия удара переходит в тепловую энергию. В результате этого адгезионная прочность на границе между рассматриваемой частицей и контактирующими с ней частицами наполнителя резко снижается, и в результате удара происходит отрыв рассматриваемой частицы. В целом же процесс прирабатываемости уплотнения складывается из совокупности единичных процессов отрыва частиц наполнителя в результате снижения адгезионной прочности на границе между частицами в рабочей зоне уплотнения в процессе эксплуатации. Кроме того, отрыв и унос частицы приводит к отводу излишней теплоты из зоны приработки и не позволяет нагреваться основной массе материала. Таким образом, реализуется совмещение адгезионной прочности соединения частиц наполнителя и адгезионной прочности частиц в рабочей зоне уплотнения. В связи с дискретным характером взаимодействия системы «уплотнение-лопатка», практически, после приработки происходит их бесконтактное взаимодействие. При этом использование более высокого удельного давления прессования периферийных элементов заготовки уплотнения позволяет повысить адгезионную прочность частиц в этой части уплотнительного элемента по сравнению с адгезионной прочностью частиц в его середине. The studies of the authors have established that under certain conditions of the formation of a workpiece associated with a change in the specific pressure during pressing, it is possible to create a material for seals that, on the one hand, has sufficiently high mechanical strength and wear resistance, which makes it possible to manufacture seal elements from it that are not destroyed under conditions operation, and on the other - high break-in rate. The combination of high mechanical strength and running-in properties in the developed material for seals is explained, in particular, by the fact that the adhesion strength of the filler particles forming the material is very high, while as a result of the instantaneous impact-thermal effect of the seal on an individual filler particle, the kinetic energy of impact turns into heat energy. As a result of this, the adhesion strength at the boundary between the considered particle and the filler particles in contact with it sharply decreases, and as a result of the impact, the considered particle is detached. On the whole, the process of running-in of a seal consists of a set of individual processes of detachment of filler particles as a result of a decrease in adhesion strength at the interface between particles in the working zone of the seal during operation. In addition, detachment and entrainment of a particle leads to the removal of excess heat from the running-in zone and does not allow the bulk of the material to heat up. Thus, the combination of the adhesion strength of the joint of the filler particles and the adhesion strength of the particles in the working zone of the seal is realized. Due to the discrete nature of the interaction of the "seal-blade" system, practically, after running-in, their contactless interaction occurs. At the same time, the use of a higher specific pressing pressure of the peripheral elements of the seal blank makes it possible to increase the adhesion strength of the particles in this part of the sealing element in comparison with the adhesion strength of the particles in its middle.

Изобретение иллюстрируется рисунками (фиг. 1-5), на которых изображено: на фиг.1 схема формирования заготовки первого гребешка уплотнения; фиг.2 - схема формирования заготовки прирабатываемой части уплотнения; на фиг.3 схема формирования заготовки второго гребешка уплотнения; на фиг.4 последовательность формирования заготовки уплотнения; на фиг.5 внешний вид заготовки уплотнения и уплотнение. На фиг.1-5 обозначено: 1 – матрица; 2 – порошковый материал первого гребешка уплотнения; 3 - пуансон пресс-формы; 4 – заготовка первого гребешка; 5 - порошковый материал прирабатываемой части уплотнения; 6 – заготовка прирабатываемой части уплотнения; 7 - порошковый материал второго гребешка уплотнения; 8 - заготовка второго гребешка; 9 – нижний пуансон; 10 – заготовка элемента прирабатываемого уплотнения; 11, 13 – гребешки уплотнения; 12 – прирабатываемая часть уплотнения; 14 – готовый элемент прирабатываемого уплотнения (Р1, Р2, Р3 – давления, соответственно на первом, втором и третьем этапах прессования; стрелкой показано направление прессования.)The invention is illustrated in the drawings (Fig. 1-5), which shows: Fig. 1 is a diagram of the formation of the blank of the first seal ridge; Fig. 2 is a diagram of the formation of the workpiece of the running-in part of the seal; figure 3 is a diagram of the formation of the blank of the second seal scallop; Fig. 4 is a sequence of forming a seal blank; 5 is an external view of a seal blank and a seal. In Fig.1-5 indicated: 1 - matrix; 2 - powder material of the first seal ridge; 3 - mold punch; 4 - preparation of the first scallop; 5 - powder material of the running-in part of the seal; 6 - workpiece of the running-in part of the seal; 7 - powder material of the second seal ridge; 8 - preparation of the second comb; 9 - lower punch; 10 - workpiece of a running-in seal element; 11, 13 - seal combs; 12 - running-in part of the seal; 14 - the finished element of the running-in seal (P1, P2, P3 - pressures, respectively, at the first, second and third stages of pressing; the arrow shows the direction of pressing.)

Способ осуществляется следующим образом. Формируют заготовку первого гребешка 4 (фиг.1, фиг.4), для чего заполняют матрицу 1 пресс-формы порошковым материалом первого гребешка 2 (фиг. 1а), объемом, обеспечивающим при прессовании образование заготовки первого гребешка 4 заданных размеров. Осуществляют прессование порошка 2 с образованием заготовки первого гребешка 4 (фиг.1 b). Затем (фиг.2) засыпают в матрицу 1 порошковый материал прирабатываемой части уплотнения 5 (фиг. 2 а), осуществляют прессование порошка (фиг.2 b) и формируют заготовку прирабатываемой части уплотнения 6. Далее (фиг.3) заполняют матрицу 1 пресс-формы порошковым материалом второго гребешка 7 (фиг. 3а), осуществляют прессование порошка 7 с образованием заготовки второго гребешка 4 (фиг.3 b). Прессование производят либо за счет встречного движения пуансонов 3 и 9 (фиг. 4). В процесс прессования происходит значительное уменьшение первоначального объема порошка за счет уменьшения пористости в результате сильного сжатия. В результате прессования образуется формоустойчивая заготовка (14) (фиг. 4 и фиг.5). Затем удаляют из матрицы сформированную заготовку (фиг. 4), производят ее спекание в среде азота при температуре от 1000 до 1100 oС, а после спекания проводят отпуск упомянутой заготовки при температуре от 650 до 670 oС, в течение от 2 до 3 часов. Готовую заготовку 10 (фиг.5 а), подвергают механической обработке до получения заданных размеров и формы элемента надбандажного уплотнения (14), включающем гребешки уплотнения (11,13) и прирабатываемую часть уплотнения (фиг.5 b). Полученный элемент уплотнения (фиг.5b) выполняется в виде брусков, размерами и формой обеспечивающими, при их соединении в кольцо, формирование полного надбандажного уплотнения турбомашины. The method is carried out as follows. The blank of the first scallop 4 is formed (Fig. 1, Fig. 4), for which the die 1 of the mold is filled with the powder material of the first scallop 2 (Fig. 1a), with a volume that ensures the formation of the blank of the first scallop 4 of predetermined dimensions during pressing. The powder 2 is pressed to form the blank of the first scallop 4 (Fig. 1 b). Then (Fig. 2) powder material of the burn-in part of the seal 5 is poured into the matrix 1 (Fig. 2 a), the powder is pressed (Fig. 2 b) and a blank of the burn-in part of the seal 6 is formed. -form with the powder material of the second scallop 7 (Fig. 3a), the powder 7 is pressed to form the blank of the second scallop 4 (Fig. 3b). Pressing is carried out either by counter movement of punches 3 and 9 (Fig. 4). During the pressing process, a significant decrease in the initial volume of the powder occurs due to a decrease in porosity as a result of strong compression. As a result of pressing, a form-stable blank (14) is formed (Fig. 4 and Fig. 5). Then, the formed blank is removed from the matrix (Fig. 4), it is sintered in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1000 to 1100 o C, and after sintering, the said blank is tempered at a temperature of 650 to 670 o C, for 2 to 3 hours ... The finished workpiece 10 (Fig. 5 a) is subjected to machining to obtain the desired dimensions and shape of the over-the-band seal element (14), including the seal combs (11,13) and the running-in part of the seal (Fig. 5 b). The obtained sealing element (Fig. 5b) is made in the form of bars, the size and shape providing, when connected in a ring, the formation of a complete over-shroud seal of the turbomachine.

В поперечном сечении элемент выполняют в виде трапеции (фиг.5b). Для повышения эффективности и надежности работы уплотнения в прирабатываемой части формируют рабочий паз (фиг.5b), при этом образуются стенки паза в виде гребешков, которые также выполняют роль дополнительных контактных поверхностей в системе «уплотнение-лопатка». В процессе эксплуатации гребешки 11 и 13 также создают дополнительный эффект уплотнения.In cross-section, the element is made in the form of a trapezoid (Fig. 5b). To increase the efficiency and reliability of the seal, a working groove is formed in the running-in part (Fig. 5b), while the groove walls are formed in the form of combs, which also act as additional contact surfaces in the "seal-blade" system. During operation, the scallops 11 and 13 also create an additional compaction effect.

В качестве материала гребешков используют порошковую шихту состава, вес. %: Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное, с размерами частиц от 40 мкм до 100 мкм, а в качестве материала упомянутой прирабатываемой части уплотнения используют порошковый материал размерами частиц от 20 мкм до 100 мкм, состава: As the material of the scallops, a powder mixture of the composition is used, wt. %: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest, with particle sizes from 40 microns to 100 microns, and as the material of the mentioned wear-in part of the seal, a powder material with particle sizes from 20 microns to 100 microns is used, composition:

а) от 90 до 96 % от общего веса материала прирабатываемой части, порошок состава, вес. %: Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное;a) from 90 to 96% of the total weight of the material of the wear-in part, powder of the composition, wt. %: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - rest;

b) от 3,0 до 6,2 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части, порошок гексагонального нитрида бора; b) from 3.0 to 6.2 wt.% of the total weight of the material of the wear-in part, hexagonal boron nitride powder;

с) от 0,5 до 2,0 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части барий сернокислый; c) from 0.5 to 2.0 wt.% of the total weight of the material of the burn-in part of barium sulfate;

d) от 0,5 до 1,8 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части, стеарат цинка, d) from 0.5 to 1.8 wt.% of the total weight of the material of the wear-in part, zinc stearate,

Спекание заготовки элемента уплотнения проводят при температуре от 1000 до 1100 oС в среде аргона, а после спекания проводят отпуск упомянутой заготовки при температуре от 650 до 670 oС, в течение от 2 до 3 часов и механическую обработку для получения заданных размеров и формы элемента уплотнения.Sintering of the blank of the sealing element is carried out at a temperature of 1000 to 1100 o C in an argon atmosphere, and after sintering, the said blank is tempered at a temperature of 650 to 670 o C for 2 to 3 hours and machining to obtain the specified dimensions and shape of the element seals.

Пример. В качестве материалов для получения заготовки прирабатываемого уплотнения использовался металлический порошок следующих составов:Example. Metal powder of the following compositions was used as materials for obtaining a workpiece for a running-in seal:

1. Для изготовления заготовок гребешков порошковая шихта состава, мас. %: [Cr - 11,0%, Mo - 1,4%, Ti - 0,06, С - 0,06, Si - 0,10, Mg - 0,18, Fe - остальное] - (Н.Р.); [Cr - 12,0%, Mo - 1,5%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (У.Р.); [Cr - 13,0%, Мо - 2,2%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (У.Р.); [Cr - 14,0%, Мо - 2,5%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (У.Р.); [Cr - 16,0%, Мо - 2,8%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (Н.Р.);1. For the manufacture of blanks of scallops, powder charge of the composition, wt. %: [Cr - 11.0%, Mo - 1.4%, Ti - 0.06, C - 0.06, Si - 0.10, Mg - 0.18, Fe - the rest] - (N.R .); [Cr - 12.0%, Mo - 1.5%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (U.R.) ; [Cr - 13.0%, Mo - 2.2%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (U.R.) ; [Cr - 14.0%, Mo - 2.5%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (U.R.) ; [Cr - 16.0%, Mo - 2.8%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (N.R.) ;

2. Для изготовления заготовок прирабатываемой части уплотнения порошковый материал состава, вес. %:2. For the manufacture of workpieces of the running-in part of the seal, powder material of the composition, weight. %:

1) от общего веса материала прирабатываемой части, порошок состава, мас. %: 82 % Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное (Н.Р.); 85% : Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное (У.Р.); 89% : Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное (У.Р.); 93%: Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное (У.Р.); 98% : Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное (У.Р.); 100% : Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное (Н.Р.);1) based on the total weight of the material of the part being run in, powder of the composition, wt. %: 82% Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - rest (N.R.); 85%: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest (W.R.); 89%: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest (W.R.); 93%: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest (W.R.); 98%: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest (W.R.); 100%: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest (N.R.);

2) от общего веса материала прирабатываемой части, порошок гексагонального нитрида бора мас.%: 2,0(Н.Р.); 3,0 (У.Р.); 7,0 (У.Р.); 8(Н.Р.);2) based on the total weight of the material of the wear-in part, hexagonal boron nitride powder, wt%: 2.0 (N.R.); 3.0 (W.R.); 7.0 (W.R.); 8 (N.R.);

3) от общего веса материала прирабатываемой части барий сернокислый мас.%: 0,3 (Н.Р.); 0,5(У.Р.); 1,0(У.Р.); 2,0(У.Р.); 2,3(Н.Р.);3) based on the total weight of the material of the part being run-in, barium sulfate wt.%: 0.3 (N.R.); 0.5 (U.R.); 1.0 (W.R.); 2.0 (W.R.); 2.3 (N.P.);

4) от общего веса материала прирабатываемой части, стеарат цинка мас.%: 0,2 (Н.Р.); 0,4(У.Р.); 0,9(У.Р.); 1,4(У.Р.); 1,8 (У.Р.);4) based on the total weight of the material of the running-in part, zinc stearate, wt%: 0.2 (N.R.); 0.4 (W.R.); 0.9 (W.R.); 1.4 (W.R.); 1.8 (W.R.);

5) [Cr - 11,0%, Mo - 1,4%, Ti - 0,06, С - 0,06, Si - 0,10, Mg - 0,18, Fe - остальное] - (Н.Р.); [Cr - 12,0%, Mo - 1,5%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (У.Р.); [Cr - 13,0%, Мо - 2,2%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (У.Р.); [Cr - 14,0%, Мо - 2,5%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (У.Р.); [Cr - 16,0%, Мо - 2,8%, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное] - (Н.Р.).5) [Cr - 11.0%, Mo - 1.4%, Ti - 0.06, C - 0.06, Si - 0.10, Mg - 0.18, Fe - the rest] - (N.R .); [Cr - 12.0%, Mo - 1.5%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (U.R.) ; [Cr - 13.0%, Mo - 2.2%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (U.R.) ; [Cr - 14.0%, Mo - 2.5%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (U.R.) ; [Cr - 16.0%, Mo - 2.8%, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest] - (N.R.) ...

Размеры частиц составляли величины: Particle sizes were:

1) для материала гребешков, мкм: 10 мкм (Н.Р.); 20 мкм (У.Р.); 40 мкм (У.Р.); 60 мкм (У.Р.); 100 мкм (У.Р.); 120 мкм (Н.Р.).1) for scallop material, μm: 10 μm (N.R.); 20 μm (W.R.); 40 μm (W.R.); 60 μm (W.R.); 100 μm (W.R.); 120 μm (N.R.).

2) для материала прирабатываемой части, мкм: 30 мкм (Н.Р.); 40 мкм (У.Р.); 60 мкм (У.Р.); 100 мкм (У.Р.); 120 мкм (Н.Р.).2) for the material of the running-in part, μm: 30 μm (N.R.); 40 μm (W.R.); 60 μm (W.R.); 100 μm (W.R.); 120 μm (N.R.).

Размеры элемента прирабатываемого уплотнения составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 200 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 20 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 10 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности: 200 мм; 400 мм; 1200 мм; 2300 мм; 2500 мм.The dimensions of the burn-in seal element were: length: 20 mm; 50 mm; 100 mm; 200 mm; 500 mm; 700 mm; width: 10 mm; 20 mm; 40 mm; 70 mm; height: 5 mm; 10 mm; 30 mm; 50 mm; radius of curvature along the length of the element, along its lapped surface: 200 mm; 400 mm; 1200 mm; 2300 mm; 2500 mm.

Давление прессования при изготовлении заготовок прирабатываемого уплотнения было равным:The pressing pressure in the manufacture of workpieces of the running-in seal was equal to:

на первом этапе: 700 кг/см2 – (Н.Р.); 750 кг/см2 – (У.Р.); 900 кг/см2 – (У.Р.); 1200 кг/см2 – (У.Р.); 1500 кг/см2 – (У.Р.); 1700 кг/см2 – (Н.Р.).at the first stage: 700 kg / cm 2 - (N.R.); 750 kg / cm 2 - (U.R.); 900 kg / cm 2 - (U.R.); 1200 kg / cm 2 - (U.R.); 1500 kg / cm 2 - (U.R.); 1700 kg / cm 2 - (N.R.).

на втором этапе: 1300 кг/см2 – (Н.Р.); 1500 кг/см2 – (У.Р.); 1800 кг/см2 – (У.Р.); 2000 кг/см2 – (У.Р.); 2250 кг/см2 – (У.Р.); 2400 кг/см2 – (Н.Р.).at the second stage: 1300 kg / cm 2 - (N.R.); 1500 kg / cm 2 - (U.R.); 1800 kg / cm 2 - (U.R.); 2000 kg / cm 2 - (U.R.); 2250 kg / cm 2 - (U.R.); 2400 kg / cm 2 - (N.R.).

на третьем этапе: 5500 кг/см2 – (Н.Р.); 6000 кг/см2 – (У.Р.); 9000 кг/см2 – (У.Р.); 11000 кг/см2 – (У.Р.); 12000 кг/см2 – (Н.Р.).at the third stage: 5500 kg / cm 2 - (N.R.); 6000 kg / cm 2 - (U.R.); 9000 kg / cm 2 - (U.R.); 11000 kg / cm 2 - (U.R.); 12000 kg / cm 2 - (N.R.).

Элемент прирабатываемого уплотнения был изготовлен спеканием в азоте (на воздухе – (Н.Р.) при температуре: 950 oС (Н.Р.); 1000 oС (У.Р.); 1100 oС (У.Р.); 1200 oС (Н.Р.). The element of a running-in seal was made by sintering in nitrogen (in air - (N.R.) at a temperature: 950 o C (N.R.); 1000 o C (W.R.); 1100 o C (W.R.) ; 1200 o C (N.R.).

Отпуск заготовки элемента прирабатываемого уплотнения: 640 oС (Н.Р.); 650 oС (У.Р.); 670 oС (У.Р.); 680 oС (Н.Р.); время отпуска, в течение: 1,5 час (Н.Р.); 2,0 час (У.Р.); 2,5 час (У.Р.); 3,0 час (У.Р.); 3,5 час (Н.Р.).Vacation of the workpiece of the burn-in seal element: 640 o С (NR); 650 o C (U.R.); 670 ° C (W.R.); 680 ° C (N. P.); vacation time, within: 1.5 hours (N.R.); 2.0 hours (W.R.); 2.5 hours (W.R.); 3.0 hours (W.R.); 3.5 hours (N.R.).

Механические свойства полученного материала составили: The mechanical properties of the obtained material were:

1) для гребешков уплотнения твердость от 95 НВ до 160 НВ; предел прочности при изгибе 153-164 МПа; предел прочности на разрыв при температуре 620oС 124-131 МПа; ударная вязкость 1-4 Дж/ см2; коэффициент линейного расширения: при 100 oС (1,11 -1,20)10-5; при 200 oС (1,19 -1,3)10-5; при 300 oС (1,22 -1,31)10-5; при 400 oС (1,30 -1,42)10-5; при 500 oС (1,36 -1,44)10-5; при 600 oС (1,37 -1,49)10-5 ;1) for seal combs, hardness from 95 HB to 160 HB; bending strength 153-164 MPa; tensile strength at a temperature of 620 o C 124-131 MPa; impact strength 1-4 J / cm 2 ; coefficient of linear expansion: at 100 o C (1.11 -1.20) 10 -5 ; at 200 o C (1.19 -1.3) 10 -5 ; at 300 o C (1.22 -1.31) 10 -5 ; at 400 o C (1.30 -1.42) 10 -5 ; at 500 o C (1.36 -1.44) 10 -5 ; at 600 o C (1.37 -1.49) 10 -5 ;

2) для прирабатываемой части уплотнения твердость от 55 НВ до 95 НВ; предел прочности при изгибе 90-120 МПа; предел прочности на разрыв при температуре 620oС 50-60 МПа; ударная вязкость 1-4 Дж/ см2; коэффициент линейного расширения: при 100 oС (1,12 -1,21)10-5; при 200 oС (1,21 -1,3)10-5; при 300 oС (1,24 -1,34)10-5; при 400 oС (1,31 -1,41)10-5; при 500 oС (1,36 -1,44)10-5; при 600 oС (1,38 -1,48)1010-5 .2) for the worn-in part of the seal, hardness from 55 HB to 95 HB; bending strength 90-120 MPa; tensile strength at a temperature of 620 o C 50-60 MPa; impact strength 1-4 J / cm 2 ; coefficient of linear expansion: at 100 o C (1.12 -1.21) 10 -5 ; at 200 o C (1.21 -1.3) 10 -5 ; at 300 o C (1.24 -1.34) 10 -5 ; at 400 o C (1.31 -1.41) 10 -5 ; at 500 o C (1.36 -1.44) 10 -5 ; at 600 o C (1.38 -1.48) 1010 -5 .

Результаты испытаний образцов уплотнений в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью. The results of testing samples of seals under operating conditions showed a combination of high strength characteristics of seals, with good running-in properties.

Таким образом, использование в предлагаемом способе изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбомашины в виде фасонного бруска с боковыми гребешками, между которыми располагается прирабатываемая часть уплотнения, следующих признаков: формирование заготовки элемента уплотнения заданной формы и размеров путем заполнения пресс-формы порошком прирабатываемого материала, его прессованием в пресс-форме до образования формоустойчивой заготовки, спекания образованной заготовки в защитной среде и последующей ее размерной обработкой упомянутой заготовки до получения заданных размеров и формы упомянутого элемента, обеспечивающими при кольцевом соединении ряда упомянутых элементов, формирование полного надбандажного уплотнения турбины; формирование заготовки в три этапа: вначале заполнение объема, образующего заготовку первого гребешка, прессование порошка, затем заполнение объема, образующего прирабатываемую часть, при обеспечении контакта порошка прирабатываемой части с поверхностью образованной заготовки первого гребешка, прилегающей к прирабатываемой части элемента уплотнения; затем заполнение объема, образующего заготовку второго гребешка упомянутого уплотнения, при обеспечении контакта порошка заготовки второго гребешка с поверхностью образованной заготовки прирабатываемого уплотнения, прилегающей к прирабатываемой части упомянутого элемента уплотнения; прессование в поперечном направлении уплотнения, при следующих величинах удельного давления на каждом этапе: на первом этапе – от 750 до 1500 кг/см2, на втором этапе – от 1500 до 2250 кг/см2, на третьем этапе – от 6000 до 11000 кг/см2; использование в качестве материала гребешков порошковой шихты состава, вес. %: Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe - остальное, с размерами частиц от 40 мкм до 100 мкм; использование в качестве материала прирабатываемой части уплотнения порошкового материала размерами частиц от 20 мкм до 100 мкм, состава: Thus, the use in the proposed method of manufacturing an element of a running-in seal of a turbomachine in the form of a shaped bar with side combs, between which the running-in part of the seal is located, of the following features: mold to form a form-stable workpiece, sintering the formed workpiece in a protective environment and its subsequent dimensional processing of the said workpiece to obtain the specified dimensions and shape of the said element, providing, when a number of said elements are annularly connected, the formation of a complete over-shroud seal of the turbine; forming the workpiece in three stages: first, filling the volume forming the workpiece of the first comb, pressing the powder, then filling the volume forming the running-in part, while ensuring the contact of the powder of the running-in part with the surface of the formed workpiece of the first scallop adjacent to the running-in part of the sealing element; then filling the volume forming the preform of the second scallop of said seal, while providing the powder of the preform of the second comb with the surface of the formed preform of the running-in seal adjacent to the running-in part of the said sealing element; pressing in the transverse direction of the compaction, with the following specific pressure at each stage: at the first stage - from 750 to 1500 kg / cm 2 , at the second stage - from 1500 to 2250 kg / cm 2 , at the third stage - from 6000 to 11000 kg / cm 2 ; use as a material of scallops of a powder mixture of the composition, wt. %: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest, with particle sizes from 40 microns to 100 microns; use as the material of the running-in part of the seal of powder material with particle sizes from 20 microns to 100 microns, composition:

а) от 90 до 96 % от общего веса материала прирабатываемой части, порошок состава, вес. %: Cr - от 12,0 до 14,0, Мо - от 1,5 до 2,5, Ti - 0,08, С - 0,08, Si - 0,10, Mg - 0,20, Fe – остальное;a) from 90 to 96% of the total weight of the material of the wear-in part, powder of the composition, wt. %: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - rest;

b) от 3,0 до 6,2 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части, порошок гексагонального нитрида бора; b) from 3.0 to 6.2 wt.% of the total weight of the material of the wear-in part, hexagonal boron nitride powder;

с) от 0,5 до 2,0 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части барий сернокислый; c) from 0.5 to 2.0 wt.% of the total weight of the material of the burn-in part of barium sulfate;

d) от 0,5 до 1,8 мас.% от общего веса материала прирабатываемой части, стеарат цинка, d) from 0.5 to 1.8 wt.% of the total weight of the material of the wear-in part, zinc stearate,

спекание заготовки элемента уплотнения при температуре от 1000 до 1100 oС в среде аргона; проведение отпуска заготовки при температуре от 650 до 670 oС, в течение от 2 до 3 часов после ее спекания, механическую обработку для получения заданных размеров и формы элемента уплотнения, позволяют достичь технического результата заявляемого изобретения, которым является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения.sintering the blank of the sealing element at a temperature of 1000 to 1100 o C in an argon atmosphere; tempering the workpiece at a temperature of 650 to 670 o C, within 2 to 3 hours after sintering, machining to obtain the specified dimensions and shape of the sealing element, allow you to achieve the technical result of the claimed invention, which is the simultaneous provision of high run-in ability, mechanical strength and the wear resistance of the seal.

Claims (6)

Способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбомашины в виде фасонного бруска с боковыми гребешками, между которыми располагается прирабатываемая часть уплотнения, включающий засыпку в пресс-форму порошкового материала, его прессование с формированием заготовки и спекание заготовки в защитной среде, отличающийся тем, что прессование ведут в поперечном направлении упомянутого уплотнения в три этапа, при этом на первом этапе засыпают в пресс-форму порошок первого гребешка и производят его прессование при удельном давлении 750-1500 кг/см2 с формированием заготовки первого гребешка, на втором этапе засыпают в пресс-форму порошок прирабатываемой части уплотнения, с обеспечением контакта порошка прирабатываемой части с поверхностью заготовки первого гребешка, прилегающей к прирабатываемой части, и осуществляют прессование при удельном давлении 1500-2250 кг/см2 с формированием заготовки прирабатываемой части, на третьем этапе засыпают порошок второго гребешка с обеспечением его контакта с поверхностью заготовки прирабатываемой части уплотнения и проводят прессование при удельном давлении 6000-11000 кг/см2 с формированием заготовки второго гребешка, причем для формирования гребешков используют порошковый материал состава, мас.%: Cr 12,0-14,0, Мо 1,5-2,5, Ti 0,08, С 0,08, Si 0,10, Mg 0,20, Fe - остальное, с размером частиц 40-100 мкм, а для формирования прирабатываемой части уплотнения используют порошковый материал с размером частиц 20-100 мкм следующего состава: A method of manufacturing an element of a running-in seal of a turbomachine in the form of a shaped bar with side ridges, between which the running-in part of the seal is located, including filling a powder material into a mold, pressing it with the formation of a blank and sintering the blank in a protective environment, characterized in that pressing is carried out in a transverse direction of the said seal in three stages, while at the first stage the powder of the first scallop is poured into the mold and pressed at a specific pressure of 750-1500 kg / cm 2 with the formation of the blank of the first scallop; parts of the seal, ensuring the contact of the powder of the running-in part with the surface of the workpiece of the first scallop adjacent to the running-in part, and pressing is carried out at a specific pressure of 1500-2250 kg / cm 2 with the formation of the workpiece of the running-in part, at the third stage, the powder of the second ridge is poured to ensure e contact with the surface of the workpiece of the running-in part of the seal and pressing is carried out at a specific pressure of 6000-11000 kg / cm 2 with the formation of the workpiece of the second ridge, and to form the ridge, a powder material of the composition is used, wt%: Cr 12.0-14.0, Mo 1.5-2.5, Ti 0.08, C 0.08, Si 0.10, Mg 0.20, Fe - the rest, with a particle size of 40-100 microns, and to form the running-in part of the seal, a powder material with particle size 20-100 microns of the following composition: а) от 90 до 96% от общего веса материала прирабатываемой части, порошок состава, мас.%: Cr – от 12,0 до 14,0, Мо – от 1,5 до 2,5, Ti – 0,08, С – 0,08, Si – 0,10, Mg – 0,20, Fe – остальное;a) from 90 to 96% of the total weight of the material of the running-in part, powder composition, wt%: Cr - from 12.0 to 14.0, Mo - from 1.5 to 2.5, Ti - 0.08, C - 0.08, Si - 0.10, Mg - 0.20, Fe - the rest; b) от 3,0 до 6,2% от общего веса материала прирабатываемой части, порошок гексагонального нитрида бора; b) from 3.0 to 6.2% of the total weight of the material of the wear-in part, hexagonal boron nitride powder; с) от 0,5 до 2,0% от общего веса материала прирабатываемой части, барий сернокислый; c) from 0.5 to 2.0% of the total weight of the material of the work-in part, barium sulfate; d) от 0,5 до 1,8% от общего веса материала прирабатываемой части, стеарат цинка, d) from 0.5 to 1.8% of the total weight of the material of the wear-in part, zinc stearate, при этом спекание проводят при температуре от 1000 до 1100°С в среде аргона, а после спекания осуществляют отпуск при температуре от 650 до 670°С в течение от 2 до 3 часов и механическую обработку для получения заданных размеров и формы элемента уплотнения.the sintering is carried out at a temperature of 1000 to 1100 ° C in an argon atmosphere, and after sintering, tempering is carried out at a temperature of 650 to 670 ° C for 2 to 3 hours and machining to obtain the specified dimensions and shape of the sealing element.
RU2020139624A 2020-12-03 2020-12-03 Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine RU2754943C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139624A RU2754943C1 (en) 2020-12-03 2020-12-03 Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139624A RU2754943C1 (en) 2020-12-03 2020-12-03 Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754943C1 true RU2754943C1 (en) 2021-09-08

Family

ID=77670288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020139624A RU2754943C1 (en) 2020-12-03 2020-12-03 Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754943C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2258524B3 (en) * 1973-01-17 1976-11-05 Rolls Royce
WO1981003634A1 (en) * 1980-06-11 1981-12-24 Uddeholms Ab Process of manufacturing sintered metallic compacts
EP0012995B1 (en) * 1978-12-27 1983-02-16 Union Carbide Corporation Process for producing abradable metal/ceramic seal structures, particularly for application on turbine engine surfaces, and seal structures produced according to the process
RU2039631C1 (en) * 1993-08-27 1995-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Method of manufacturing abradable material
RU2436966C2 (en) * 2009-11-09 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Material for run-in packing of turbo-machine
RU2484924C2 (en) * 2011-05-03 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Turbine worn-in seal element
US20170138479A1 (en) * 2012-05-08 2017-05-18 Baker Hughes Incorporated Disintegrable and conformable metallic seal, and method of making the same
RU2703669C1 (en) * 2018-10-16 2019-10-21 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Уралавиаспецтехнология" Abradable insert of turbine seal

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2258524B3 (en) * 1973-01-17 1976-11-05 Rolls Royce
EP0012995B1 (en) * 1978-12-27 1983-02-16 Union Carbide Corporation Process for producing abradable metal/ceramic seal structures, particularly for application on turbine engine surfaces, and seal structures produced according to the process
WO1981003634A1 (en) * 1980-06-11 1981-12-24 Uddeholms Ab Process of manufacturing sintered metallic compacts
RU2039631C1 (en) * 1993-08-27 1995-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Method of manufacturing abradable material
RU2436966C2 (en) * 2009-11-09 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Material for run-in packing of turbo-machine
RU2484924C2 (en) * 2011-05-03 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Turbine worn-in seal element
US20170138479A1 (en) * 2012-05-08 2017-05-18 Baker Hughes Incorporated Disintegrable and conformable metallic seal, and method of making the same
RU2703669C1 (en) * 2018-10-16 2019-10-21 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Уралавиаспецтехнология" Abradable insert of turbine seal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1669144B1 (en) A method of manufacturing a metal article by powder metallurgy
EP3702069B1 (en) Titanium aluminide components from articles formed by consolidation processes
CA2275515C (en) Method of treating metal components
US9175568B2 (en) Methods for manufacturing turbine components
CA1045798A (en) Manufacture of composite-metal turbine wheel
US4280975A (en) Method for constructing a turbine shroud
EP2551092B1 (en) Rapid manufacturing method for casting a gas turbine engine part
US2520373A (en) Turbine blade and method of making the same
US2749029A (en) Compressor blade
US10137499B2 (en) Method and assembly for forming components having an internal passage defined therein
RU2754943C1 (en) Method for manufacturing element of running-in seal of turbomachine
US20160138423A1 (en) Titanium-aluminide components
EP2876259B1 (en) Turbine buckets with high hot hardness shroud-cutting deposits
EP3623082B1 (en) Method of producing an abrasive tip for a turbine blade
RU2765296C2 (en) Method for producing parts of metal alloys of complex shape
RU2703669C1 (en) Abradable insert of turbine seal
RU2509896C1 (en) Above-shroud labyrinth seal for steam turbine
RU2461449C1 (en) Method of fabricating turbine run-in seal with multilayer shell
EP3000546B1 (en) Method of manufacturing gas turbine engine component from a molybdenum-rich alloy
RU2478454C1 (en) Method of making turbo machine conformable seal
RU2507033C2 (en) Method of making turbo machine conformable seal
RU2499144C2 (en) Labyrinth shroud seal for steam turbine
JP6017436B2 (en) Component manufacturing method with internal cavity
US11225878B1 (en) Abradable composite material and method of making the same
RU114091U1 (en) REINFORCED TURBINE SEAL WITH REINFORCEMENT ELEMENT