RU2800698C1 - Способ изготовления турбинной лопатки с перфорационными охлаждающими отверстиями и термобарьерным покрытием - Google Patents
Способ изготовления турбинной лопатки с перфорационными охлаждающими отверстиями и термобарьерным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800698C1 RU2800698C1 RU2022126189A RU2022126189A RU2800698C1 RU 2800698 C1 RU2800698 C1 RU 2800698C1 RU 2022126189 A RU2022126189 A RU 2022126189A RU 2022126189 A RU2022126189 A RU 2022126189A RU 2800698 C1 RU2800698 C1 RU 2800698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- blade
- holes
- electrode
- cooling holes
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области электроэрозионной обработки металлов и сплавов путем воздействия импульсов электрического тока, возбуждаемых между электродами-инструментами и деталями, и может быть использовано при изготовлении перфорационных отверстий малого диаметра с фасками в охлаждаемых рабочих и сопловых лопатках газотурбинных двигателей. Способ включает электроэрозионную прошивку перфорационных охлаждающих отверстий в турбинной лопатке электродом-инструментом при его поступательном перемещении и нанесение термобарьерного покрытия. В способе используют цилиндрический электрод-инструмент переменного диаметра, который изготавливают ступенчатым с переходным коническим участком с углом конуса в пределах 30-90 градусов, при этом электродом-инструментом получают отверстия с фасками путем выполнения перемещения электрода-инструмента с момента вхождения его переходного конического участка в поверхность лопатки в интервале от 10 до 25% толщины стенки лопатки. При изготовлении лопатки способ обеспечивает недопущение повреждения нанесенного покрытия и попадания фрагментов покрытия в перфорационные охлаждающие отверстия, что сохраняет расчетную величину потока охлаждающего воздуха, проходящего сквозь отверстия лопатки при работе турбины. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области электроэрозионной обработки металлов и сплавов воздействием импульсов электрического тока, возбуждаемых между электродами-инструментами и деталями и может быть использовано при изготовлении охлаждающих отверстий малого диаметра с фасками в охлаждаемых рабочих и сопловых лопатках газотурбинных двигателей.
Прошивку перфорационных каналов малого диаметра (менее 1,8 мм) выполняют электродами-инструментами, как одиночными, так и групповыми, собранными и установленными в определенном порядке для одновременной прошивки отверстий. Высокие рабочие температуры газа газотурбинных двигателей приводят к перегреву материала лопаток турбины и для снижения их поверхностной температуры используют термобарьерные покрытия. Однако нанесенное покрытие осаждается не только на поверхности лопаток, но и в охлаждающих отверстиях (перфорационных каналах), блокируя последних. Сужение входа перфорационного канала приводит к снижению эффективности охлаждения и перегреву материала лопаток турбины. Прошивка отверстий сквозь слой покрытия неизбежно сопровождается процессом оплавления и стеклования участка покрытия, окаймляющего выходное отверстие каналов. В результате происходит сеточное растрескивание керамического слоя и скалывание керамики.
Из уровня техники известен способ электроэрозионной прошивки охлаждающих отверстий в турбинных лопатках с термобарьерным покрытием, при котором охлаждающие отверстия выполняют электродом-инструментом цилиндрической формы путем его вращения и поступательного перемещения (RU 2522975, В23Н 5/02, Опубликовано: 20.07.2014 Бюл. №20). В известном способе прошивку охлаждающих отверстий осуществляют сквозь слой нанесенного покрытия двумя трубчатыми электродами. Вначале под охлаждающее отверстие удаляют электродом-инструментом участок покрытия с поверхности лопатки, после чего прошивают в ней отверстие. При этом покрытие вокруг прошитого отверстия растрескивается и скалывается.
Технической задачей предлагаемого изобретения является недопущение указанного недостатка при прошивке охлаждающих отверстий в турбинных лопатках.
Техническая задача осуществляется тем, что в способе электроэрозионной прошивки охлаждающих отверстий турбинных лопаток с термобарьерным покрытием, при котором охлаждающие отверстия выполняют электродом-инструментом цилиндрической формы путем его поступательного перемещения, электрод-инструмент предварительно изготавливают ступенчатым с переходным коническим участком, при этом угол конуса этого участка выполняют в пределах 30-90 градусов, перемещение переходного конического участка электрода-инструмента устанавливают с момента вхождения его в лопатку в интервале от 10% до 25% толщины стенки лопатки, при этом прошивку осуществляют до нанесения термобарьерного покрытия на лопатки. Конкретность же исполнения угла конуса переходного конического участка электрода-инструмента устанавливают в зависимости от заданного расстояния между охлаждающими отверстиями и толщины наносимого покрытия.
Техническим результатом предложенного способа является обеспечение при изготовлении лопатки недопущения повреждаемости нанесенного покрытия на ее поверхность и попадания фрагментов покрытия в перфорационные охлаждающие отверстия, тем самым сохраняя величину расчетного охлаждающего потока воздуха сквозь отверстия лопатки.
Изобретение поясняется фигурами, на которых изображено следующее:
фиг. 1 - цилиндрический профилированный электрод-инструмент с переходным коническим участком;
фиг. 2 - перфорационное отверстие с фаской в перфорационном отверстии стенке лопатки;
фиг. 3 - термобарьерное покрытие на лопатке турбины с фаской в перфорационном отверстии;
фиг. 4 - термобарьерное покрытие на лопатке турбины с блокировкой канала при отсутствии фаски в перфорационном отверстии.
Пример осуществления способа электроэрозионной прошивки охлаждающих отверстий в турбинных лопатках с термобарьерным покрытием.
В качестве образцов использовали лопатки из жаропрочного никелевого сплава ЖС32 ротора турбины авиадвигателя. Вначале изготовили в соответствии с требованием задания цилиндрический электрод-инструмент переменного диаметра (d1 и d2) с переходным коническим участком С с углом конуса α=60 градусов (фиг. 1). Прошивку отверстий диаметром d1 и d2 проводили за один проход в ванне с индустриальным маслом. Толщина стенки лопатки b составляла 4,5 мм. Перемещение конического участка электрода - инструмента с момента вхождения его в поверхность лопатки составило 1 мм. Получили отверстия m диаметром d3 с фасками k (фиг. 2). Затем нанесли термобарьерное покрытие, состоящее из связующего жаростойкого слоя методом вакуумноплазменного напыления и керамического слоя методом электроннолучевого напыления.
Керамический слой покрытия (фиг. 3, 4), попадая в фаски перфорационных отверстий, не перекрывал перфорационный канал.
Выполняя на электроде-инструменте иную конусность, кроме угла α=60 градусов возможно следующее: при α>90 градусов возможно наложение конусности соседних отверстий друг на друга. При величине α<30 градусов слой керамики перекрывает канал перфорационного отверстия.
Результатом предложенного способа является исключение повреждаемости нанесенного покрытия на лопатках и отсутствие фрагментов этого покрытия в отверстия, что сохраняет расчетную величину потока охлаждающего воздуха, проходящего сквозь отверстия лопатки.
Claims (2)
1. Способ изготовления турбинной лопатки с перфорационными охлаждающими отверстиями и термобарьерным покрытием, включающий электроэрозионную прошивку перфорационных охлаждающих отверстий в турбинной лопатке электродом-инструментом при его поступательном перемещении и нанесение термобарьерного покрытия, отличающийся тем, что используют цилиндрический электрод-инструмент переменного диаметра, который изготавливают ступенчатым с переходным коническим участком с углом конуса в пределах 30-90 градусов, при этом электродом-инструментом получают отверстия с фасками путем выполнения перемещения электрода-инструмента с момента вхождения его переходного конического участка в поверхность лопатки в интервале от 10% до 25% толщины стенки лопатки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угол конуса переходного конического участка электрода-инструмента выполняют с учетом расстояния между охлаждающими отверстиями и толщиной наносимого покрытия.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2800698C1 true RU2800698C1 (ru) | 2023-07-26 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4819325A (en) * | 1987-06-01 | 1989-04-11 | Technical Manufacturing Systems, Inc. | Method of forming electro-discharge machining electrode |
| EP1437191A1 (de) * | 2003-01-13 | 2004-07-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erzeugung eines Lochs |
| WO2007134916A1 (de) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum vorbereiten eines bauteils aus einem elektrisch leitenden basismaterial auf das durchführen eines erodierprozesses |
| RU2430816C2 (ru) * | 2009-12-17 | 2011-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Способ изготовления фасонных отверстий |
| RU2522975C1 (ru) * | 2013-04-26 | 2014-07-20 | Российская Федерация от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | Способ электроэрозионно-химической обработки деталей с диэлектрическими покрытиями |
| WO2019050110A1 (ko) * | 2017-09-05 | 2019-03-14 | 한화에어로스페이스(주) | 부품의 홀 가공 방법 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4819325A (en) * | 1987-06-01 | 1989-04-11 | Technical Manufacturing Systems, Inc. | Method of forming electro-discharge machining electrode |
| EP1437191A1 (de) * | 2003-01-13 | 2004-07-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Erzeugung eines Lochs |
| WO2007134916A1 (de) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum vorbereiten eines bauteils aus einem elektrisch leitenden basismaterial auf das durchführen eines erodierprozesses |
| RU2430816C2 (ru) * | 2009-12-17 | 2011-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Способ изготовления фасонных отверстий |
| RU2522975C1 (ru) * | 2013-04-26 | 2014-07-20 | Российская Федерация от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | Способ электроэрозионно-химической обработки деталей с диэлектрическими покрытиями |
| WO2019050110A1 (ko) * | 2017-09-05 | 2019-03-14 | 한화에어로스페이스(주) | 부품의 홀 가공 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4108152B2 (ja) | 保護皮膜を有する流体冷却製品並びにその製造方法 | |
| JP5642417B2 (ja) | フィルム冷却を高めるためのシステム及び方法 | |
| JP3825748B2 (ja) | 熱バリアコーティングを有する金属加工物に穴をドリル加工する方法 | |
| Wang et al. | Experimental investigation on the spiral trepanning of K24 superalloy with femtosecond laser | |
| US20180015536A1 (en) | Forming cooling passages in combustion turbine superalloy castings | |
| EP2301730B1 (en) | Hole drilling with close proximity backwall | |
| US20180009051A1 (en) | Electrospark deposition process for oxidation resistant coating of cooling hole | |
| EP0826457A1 (en) | A method of drilling a hole in a workpiece | |
| US9752440B2 (en) | Turbine component having surface cooling channels and method of forming same | |
| US10408079B2 (en) | Forming cooling passages in thermal barrier coated, combustion turbine superalloy components | |
| JP2009530123A (ja) | 非導電性材料の放電加工用電極装置 | |
| RU2800698C1 (ru) | Способ изготовления турбинной лопатки с перфорационными охлаждающими отверстиями и термобарьерным покрытием | |
| US9987708B2 (en) | Automated weld repair of combustor liners | |
| WO2007110285A1 (de) | Dielektrische flüssigkeit für die funkenerosive bearbeitung eines elektrisch nichtleitenden materials | |
| JP2014034110A (ja) | 放電加工法、放電加工のための物品及び放電用冷却剤 | |
| EP1870189A1 (de) | Verfahren zur funkenerosiven Bearbeitung eines elektrisch nicht leitenden Materials | |
| JPH09136260A (ja) | ガスタービン翼の冷却孔加工方法 | |
| Wang et al. | Investigation on conductive layer, delamination, and recast layer characteristics of electro-discharge machined holes in TBCs | |
| Zhang et al. | Experimental study on the machining of inclined holes for thermal barrier-coated nickel superalloys by EDM | |
| Zhai et al. | Effect of temporal control of air/water environment on laser drilling of nickel-based alloy with thermal barrier coatings | |
| CN103128525B (zh) | 采用低熔点合金牺牲层的孔加工方法 | |
| Wang et al. | Interfacial characteristics investigation for one-step EDM drilling of cooling holes in TBCs | |
| US11951557B2 (en) | Backwall strike braze repair | |
| Wang | Investigation of the water guided laser micro-jet machining of aero engine components | |
| Naeem et al. | Dual mode high brightness fiber laser for ablation and drilling of aerospace superalloys |