RU2766654C1 - Method for manufacturing a bimetallic turbine impeller - Google Patents
Method for manufacturing a bimetallic turbine impeller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766654C1 RU2766654C1 RU2021103851A RU2021103851A RU2766654C1 RU 2766654 C1 RU2766654 C1 RU 2766654C1 RU 2021103851 A RU2021103851 A RU 2021103851A RU 2021103851 A RU2021103851 A RU 2021103851A RU 2766654 C1 RU2766654 C1 RU 2766654C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- cavities
- powder
- diffusion welding
- disk
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, к осевым турбинам газотурбинных двигателей, в частности к способу изготовления биметаллических рабочих колес турбин газотурбинных двигателей, выполненных по типу блиска.The invention relates to the field of engine building, to axial turbines of gas turbine engines, in particular to a method for manufacturing bimetallic impellers of turbines of gas turbine engines, made according to the blisk type.
Из уровня техники известен способ изготовления биметаллических рабочих колес по патенту RU 2467177, выбранный в качестве ближайшего аналога. В данном способе отдельные лопатки, выполненные из одного металлического сплава, соединяют с дисковой частью, выполненной из другого металлического сплава, лопатки соединяют с дисковой частью в единую деталь горячим изостатическим прессованием (ГИП) в зоне примерно равной длительной прочности этих сплавов, при этом профильную часть, трактовую полку и часть ножки выше указанной зоны любой из лопаток располагают вне зоны воздействия ГИП, а другую часть ножки и дисковую часть капсулируют и размещают в зоне воздействия, ножки лопаток совмещают с диском, преимущественно встык, а область зоны примерно равной длительной прочности обоих сплавов определяют предварительно, например, по кривым длительной прочности Ларсона-Миллера.The prior art method of manufacturing bimetallic impellers according to patent RU 2467177, selected as the closest analogue. In this method, individual blades made of one metal alloy are connected to a disk part made of another metal alloy, the blades are connected to the disk part into a single part by hot isostatic pressing (HIP) in a zone approximately equal to the long-term strength of these alloys, while the profile part , the tract shelf and part of the leg above the specified zone of any of the blades are located outside the HIP impact zone, and the other part of the leg and the disk part are encapsulated and placed in the impact zone, the blade legs are aligned with the disk, mainly end-to-end, and the area of the zone is approximately equal to the long-term strength of both alloys determined previously, for example, according to the long-term strength curves of Larson-Miller.
При изготовлении биметаллических рабочих колес при помощи горячего изостатического прессования (ГИП) применяют промежуточную операцию пайки лопаток в технологическое кольцо и изготавливают капсулу для удержания лопаток и обеспечения герметичности при ГИП.In the manufacture of bimetallic impellers using hot isostatic pressing (HIP), an intermediate operation is used to solder the blades into a technological ring and a capsule is made to hold the blades and ensure tightness during HIP.
Недостатком способа является применение процесса пайки лопаток в технологическое кольцо и изготовления капсулы. Процесс пайки требует изготовления массивных технологических деталей капсулы (кольца и крышек) с точными размерами зазоров под пайку лопаток. Операции подбора лопаток для обеспечения точных зазоров, установка лопаток в кольцо, сборка и удаление капсулы и последующее удаление технологического кольца являются трудоемкими, они удорожают технологию. Кроме того, имеются риски брака паяных швов и неравномерной насыпной плотности порошка в капсуле, так как проконтролировать качество паяных швов и равномерность насыпной плотности порошка неразрушающими методами контроля невозможно.The disadvantage of this method is the use of the process of soldering the blades into the technological ring and the manufacture of the capsule. The soldering process requires the manufacture of massive technological parts of the capsule (rings and covers) with the exact dimensions of the gaps for soldering the blades. Operations of selection of blades to ensure accurate gaps, installation of blades in the ring, assembly and removal of the capsule and subsequent removal of the technological ring are laborious, they increase the cost of technology. In addition, there are risks of defective solder joints and uneven bulk density of the powder in the capsule, since it is impossible to control the quality of the solder joints and the uniformity of the bulk density of the powder using non-destructive control methods.
Цель изобретения - обеспечить экономичность и надежность технологии, а также упростить процесс изготовления биметаллических рабочих колес турбин.The purpose of the invention is to ensure the efficiency and reliability of the technology, as well as to simplify the process of manufacturing bimetallic turbine impellers.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления биметаллического рабочего колеса турбины лопатки, выполненные из одного сплава, соединяют с заготовкой диска, выполненной из другого сплава в единую деталь горячим изостатическим прессованием, в заготовке диска выполняют полости и газоотводные отверстия, для диффузионной сварки засыпают порошок в полости, порошок компактируется прессованием, затем в полости с порошком вводятся ножки лопаток, образуя соединение с неподвижной посадкой лопаток в полостях заготовки диска, перед диффузионной сваркой из полостей через газоотводные отверстия откачивается воздух и газоотводные отверстия глушатся, затем производится диффузионная сварка при горячем изостатическом прессовании лопаток с заготовкой диска, после диффузионной сварки производится окончательная обработка, в процессе которой удаляются уступы и формируются гладкие переходы на поверхности от ножек лопаток к дисковой части.This goal is achieved by the fact that in the proposed method for manufacturing a bimetallic turbine impeller, blades made of one alloy are connected to a disc blank made of another alloy into a single part by hot isostatic pressing, cavities and gas outlet holes are made in the disc blank, and filled for diffusion welding. powder in the cavity, the powder is compacted by pressing, then the legs of the blades are inserted into the cavities with the powder, forming a connection with a fixed fit of the blades in the cavities of the disc blank, before diffusion welding, air is pumped out of the cavities through the gas outlet holes and the gas outlet holes are muffled, then diffusion welding is performed at hot isostatic pressing the blades with the disk blank, after diffusion welding, final processing is carried out, during which ledges are removed and smooth transitions are formed on the surface from the blade roots to the disk part.
Фиг. 1 - вид сечения заготовки диска по месту посадки лопатки с газоотводным отверстием от плоской боковой поверхности.Fig. 1 is a cross-sectional view of the disk blank at the place of landing of the blade with a gas outlet from a flat side surface.
Фиг. 2 - вид сечения заготовки диска по месту посадки лопатки с газоотводным отверстием от цилиндрической ободной поверхности.Fig. 2 is a cross-sectional view of the disk blank at the place of landing of the blade with a gas outlet from the cylindrical rim surface.
Фиг. 3 - показана трехмерная модель биметаллического рабочего колеса турбины после механической обработки с указанием гладкого перехода (галтели).Fig. 3 - shows a three-dimensional model of a bimetallic turbine impeller after machining, indicating a smooth transition (fillet).
1 - кольцевая заготовка диска1 - annular disk blank
2 - полости2 - cavities
3 - ножка (хвостовик) лопатки3 - leg (shank) of the blade
4 - порошок4 - powder
5 - газоотводные отверстия5 - gas outlets
6 – галтель.6 - fillet.
В кольцевой заготовке диска 1, показанной на фиг. 1 и 2, выполняются полости 2 по размерам ножек лопаток 3. В полости насыпается порошок 4 из жаропрочного гранулированного никелевого сплава для диффузионной сварки при ГИП. Порошок компактируется прессованием. Затем в полости с порошком вводятся ножки лопаток, образуя соединение с неподвижной посадкой лопаток (посадкой с натягом) в полостях заготовки диска. Допускается выполнять прессование порошка при помощи ножек лопаток. Высыпанию порошка при поворачивании заготовки диска препятствуют торцы ножек лопаток. В заготовке диска предусмотрено выполнение газоотводных отверстий 5 для откачки воздуха из полостей с порошком. Газоотводные отверстия 5 могут выполняться как перед запрессовкой порошка, так и после запрессовки порошка, или после запрессовки лопаток. Газоотводные отверстия могут располагаться как на плоской боковой поверхности заготовки диска, так и на цилиндрической ободной поверхности заготовки диска, под углом к оси лопатки, как показано на фиг. 2In the annular disc blank 1 shown in FIG. 1 and 2,
Лопатки в заготовке диска удерживаются неподвижной посадкой. Перед диффузионной сваркой из полостей через газоотводные отверстия откачивается воздух после чего газоотводные отверстия 5 глушатся. Затем производится операция диффузионной сварки в процессе горячего изостатического прессования (ГИП) лопаток с заготовкой диска при давлении 150…200 МПа, и при температуре выше 1250 градусов. После диффузионной сварки производится окончательная обработка биметаллического рабочего колеса турбины, в процессе которой удаляются уступы и формируются гладкие переходы (галтели) 6 на поверхности от ножек лопаток к дисковой части, как показано на фиг. 3.The blades in the disc blank are held by a fixed fit. Before diffusion welding, air is pumped out of the cavities through the gas outlet holes, after which the
Форма ножки лопатки и полости в заготовке диска должна обеспечивать герметичность соединения. Установлено, что оптимальным вариантом формы поперечного сечения ножки лопатки и полости в заготовке диска является круг, поскольку такая форма может быть выполнена с высокой точностью, высокой повторяемостью, при минимальных затратах на изготовление и является самой простой формой для расчета неподвижной посадки.The shape of the blade root and the cavity in the disc blank must ensure the tightness of the joint. It has been established that the best option for the cross-sectional shape of the blade root and the cavity in the disc blank is a circle, since such a shape can be made with high accuracy, high repeatability, with minimal manufacturing costs, and is the simplest form for calculating a fixed fit.
В отличие от прототипа где при диффузионной сварке лопаток, впаянных в технологическое кольцо с заготовкой диска, где порошок расположен во всем кольцевом зазоре между лопатками и заготовкой диска, в предлагаемой технологии порошок засыпается в полости, площадь поперечного сечения которых приблизительно равна площади поперечного сечения торцов ножек лопаток. Этим достигается максимальная экономия порошка для диффузионной сварки.Unlike the prototype, where during diffusion welding of the blades soldered into the technological ring with the disc blank, where the powder is located in the entire annular gap between the blades and the disc blank, in the proposed technology, the powder is poured into cavities, the cross-sectional area of which is approximately equal to the cross-sectional area of the ends of the legs shoulder blades. This achieves maximum savings in powder for diffusion welding.
Изобретение предполагается использовать в области авиационного двигателестроения.The invention is intended to be used in the field of aircraft engine building.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103851A RU2766654C1 (en) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Method for manufacturing a bimetallic turbine impeller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103851A RU2766654C1 (en) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Method for manufacturing a bimetallic turbine impeller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766654C1 true RU2766654C1 (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=80736604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021103851A RU2766654C1 (en) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Method for manufacturing a bimetallic turbine impeller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766654C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4864706A (en) * | 1987-08-12 | 1989-09-12 | United Technologies Corporation | Fabrication of dual alloy integrally bladed rotors |
WO2010099782A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-10 | Mtu Aero Engines Gmbh | Method for producing an integrally bladed rotor |
RU2478796C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Manufacturing method of integrated blisk with cooled moving blades, integrated blisk and cooled blade for gas turbine engine |
RU2610658C2 (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of manufacturing composite workpieces of disc-disc and disc-shaft type out of heat-resistant titanium and nickel alloys |
US9938831B2 (en) * | 2011-10-28 | 2018-04-10 | United Technologies Corporation | Spoked rotor for a gas turbine engine |
-
2021
- 2021-02-16 RU RU2021103851A patent/RU2766654C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4864706A (en) * | 1987-08-12 | 1989-09-12 | United Technologies Corporation | Fabrication of dual alloy integrally bladed rotors |
WO2010099782A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-10 | Mtu Aero Engines Gmbh | Method for producing an integrally bladed rotor |
RU2478796C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Manufacturing method of integrated blisk with cooled moving blades, integrated blisk and cooled blade for gas turbine engine |
US9938831B2 (en) * | 2011-10-28 | 2018-04-10 | United Technologies Corporation | Spoked rotor for a gas turbine engine |
RU2610658C2 (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of manufacturing composite workpieces of disc-disc and disc-shaft type out of heat-resistant titanium and nickel alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11059093B2 (en) | Additively manufactured core for use in casting an internal cooling circuit of a gas turbine engine component | |
JP6726627B2 (en) | Manufacturing turbomachinery impellers by assembling multiple tubular parts | |
KR101994511B1 (en) | Nozzle ring | |
US8291963B1 (en) | Hybrid core assembly | |
US6837417B2 (en) | Method of sealing a hollow cast member | |
US4538331A (en) | Method of manufacturing an integral bladed turbine disk | |
US9714577B2 (en) | Gas turbine engine rotors including intra-hub stress relief features and methods for the manufacture thereof | |
GB2274418A (en) | Unitary rotors having hollow blades and their manufacture | |
CN102672174A (en) | Method for manufacturing integral annular case part by using hot isostatic pressing process | |
CN101821480A (en) | Method for producing a blisk or a bling, component produced therewith and turbine blade | |
JP6691486B2 (en) | Method of manufacturing turbomachinery components, turbomachinery components, and turbomachines | |
US9121290B2 (en) | Turbine airfoil with body microcircuits terminating in platform | |
US10001017B2 (en) | Turbomachine component with a stress relief cavity | |
RU2766654C1 (en) | Method for manufacturing a bimetallic turbine impeller | |
US4573876A (en) | Integral bladed disk | |
JP2007154873A (en) | Metal injection molding method for coating a turbine shroud | |
US20150211372A1 (en) | Hot isostatic pressing to heal weld cracks | |
JP2017109244A (en) | Method and assembly for forming components having internal passages using jacketed core | |
EP3130422A1 (en) | Dual alloy gas turbine engine rotors and methods for the manufacture thereof | |
US20180200799A1 (en) | Method of manufacturing a component | |
EP3526449B1 (en) | Partially-cast, multi-metal casing for combustion turbine engine | |
JPH11114662A (en) | Joining method for casting material and manufacture of turbine blade | |
Magerramova et al. | Development of the Design and Technological Solutions for Manufacturing of Turbine Blisks by HIP Bonding of the PM Disks with the Shrouded Blades | |
RU2576558C1 (en) | Method for producing bladed integrated disc of turbine from various metal alloys for gas turbine engines | |
EP3795801A1 (en) | Unitized rotor assembly |