SU1734977A1 - Способ восстановлени длины пера лопаток компрессора ГТД - Google Patents

Abstract

Использование: ремонт рабочих лопаток компрессоров в турбомашиностроении. Сущность изобретени : лопатку устанавливают в медное приспособление и фиксируют . Осуществл ют наплавку сначала присадочного металла на торец входной и выходной губок в виде капель с размером 4-10 радиусов кромок. Затем наплавку осуществл ют от выходной кромки к входной на подъем с углом 1-8° со скоростью, пропорциональной толщине профил . 4 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановлении длины пера рабочих лопаток компрессора ГТД при ремонте, имеющих после эксплуатации выработку пера по высоте.

Дл  уменьшени  протекани  газа в оа- диальный зазор между корпусом компрессора и торцовыми поверхност ми лопаток, радиальный зазор должен быть минимальным . Однако в процессе эксплуатации ГТД радиальный зазор после работы лопаток на двигателе увеличиваетс  из-за износа, т.е. уменьшаетс  ее длина, что отрицательно вли ет на КПД компрессора.

Известен способ восстановлени  длины пера рабочих лопаток компрессора при ремонте методом холодного вальцевани  на установке, по которому длина лопатки восстанавливаетс  путем удлинени  пера при вальцевании за счет использовани  допуска по толщине лопатки.

После вальцевани  лопатки дл  ее восстановлени  по длине производитс  стабилизирующий отпуск. Однако метод холодного вальцевани  ограничивает величину удлинени  пера. За счет максимального плюсового допуска по толщине максимальное удлинение не превышает 1 мм, а вальцевание с минусовым допуском по толщине лопатки вообще недопустимо.

При необходимости удлинени  пера более 1 мм метод холодного вальцевани  неприемлем .

Известен способ восстановление торцовых поверхностей лопаток компрессора пайкой локальным источником нагрева, при котором восстановление изношенных торцовых поверхностей лопаток производитс  напайкой уплотнительного материала припо  ВПР-4 на торцы компрессорных лопаток с помощью локального источника нагрева с минимальной зоной нагрева сканирующим электронным лучом в специальном кассетном приспособлении.

сл

с

XI СО 4 О х|

VJ

К недостаткам известного способа следует отнести большую зону термического вли ни , котора  может достигать 3-4 мм, что снижает усталостную прочность лопаток в процессе эксплуатации компрессора ГТД, в особенности лопаток из титановых сплавов .

Наиболее близким способом восстановлени  длины пера рабочих лопаток компрессора ГТД при ремонте  вл етс  способ, при котором восстановление высоты рабочих лопаток турбины производ т аргоноду- говой наплавкой; на изношенный торец аргонодуговой сваркой наплавл ют слои требуемой высоты сплавом, близким по служебным свойствам к материалу лопаток. Перед наплавкой торцы зачищают. Наплавку производ т на посто нном токе аргонодуговой сваркой в медных приспособлени х на малых токах.

При восстановлении длины пера лопаток с износом торца наплавкой дуговым способом наиболее опасным  вл етс  по вление несплавлений и подрезов на острых выходных и входных кромках, а также в максимальном сечении переменного профил  пера.

Существенным недостатком этого способа  вл етс  склонность к образованию недопустимых дефектов в виде несплавлений и подрезов при наплавке первого сло  лопаток компрессора высокого давлени  по торцу переменного профил  пера с острыми выходными и входными кромками.

Целью изобретени  . вл етс  повышение качества наплавки путем предупреждени  образовани  несплавлений и подрезов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устанавливают и фиксируют лопатку в медном водоохлаждаемом приспособлении, а затем осуществл ют дуговую наплавку по торцу переменного профил  неплав щимс  электродом в среде защитных газов посто нным по величине и знаку током, при этом зажигание дуги производ т на медном приспособлении и перевод т ее на присадочный металл с последующей наплавкой торца, при которой сначала присадочный металл наплавл ют на торец острых выходной и входной кромок в виде капель, осажи- ва  их в медном водоохлаждаемом приспособлении до образовани  капли размером 4-10 радиусов кромок, а затем со скоростью, обратно пропорциональной толщине пера, осуществл ют наплавку от выходной кромки к входной на подъем с углом 1-8°.

Способ осуществл ют следующим образом .

0

0

5

0

Наплавку изношенного торца выполн ют в медных формирующих губках приспособлени  в микрокамере с проточным аргоном дуговой наплавкой неплав щимс  электродом в среде защитных газов сварочным током, выбранным минимальной величины , путем наплавки присадочного материала на острые выходную и входную кромки в виде капель размером 4-10 радиусов острых выходных и входных кромок. Перед наплавкой острую кромку перекрывают присадочным материалом, возбуждают сварочную дугу на медных формирующих губках приспособлени  и перевод т дугу на

5 присадку. Присадку расплавл ют, при этом жидкий металл экранирует острую кромку лопатки от пр мого касани  (действи ) сварочной дуги. Остра  кромка через жидкий расплав присадки м гко расплавл етс  и совместно с наплавл емым металлом в прерывистом режиме осаживаетс  на медных формирующих губках приспособлени  с образованием капли без подрезов. Минимальный размер капли ограничиваетс  тем, что при величине капли, равной 4-м радиусам острой кромки пера, отсутствует образование подрезов, а при дальнейшем уменьшении этого размера возможно образование подрезов. Интервал размера капли 4-10 радиусов острой кромки  вл етс  оптимальным дл  различных типоразмеров компрессорных лопаток, при котором восстановленные лопатки не имеют дефекта - несплавлений и подрезов. Размер капли

5 увеличивать более 10 радиусов нецелесообразно , так как это приводит к увеличению трудоемкости слесарных работ при обработке наплавленного металла.

После наплавки капель на торцы острых кромок возбуждают сварочную дугу на капле выходной, более тонкой кромки, а заканчивают наплавку торца на капле входной, более толстой кромки. Наплавку торца выполн ют на подъем с углом 1...80 на посто нно выбранном сварочном токе в непрерывном режиме с переменной скоростью в зависимости от измен ющегос  сечени  пера лопатки.

Наплавка на спуск либо подъем на угол на участке с переменным сечением может привести к несплавлению из-за возможного затекани  наплавл емого металла перед сварочной дугой, а увеличение угла подъема более 8° приводит к ухудшению

5 формировани  наплавл емого валика и увеличению глубины проплавлени  и перемешивани  основного металла с присадочным , Требуемую высоту наплавл емого металла с присадочным на торец пера выполн ют наплавкой второго и последующих

0

5

0 менее 1°

слоев известными способами на режимах, аналогичных первому слою, либо на повышенных .

На фиг. 1 изображены медные формирующие губки с установленным в них пером лопатки; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - узел I на фиг. 2.

Перо 1 лопатки торцом 2 установлено вертикально в медных формирующих губках 3 и 4, имеющих профилированные выборки, соответствующие профилю пера 1. Губки 3 и 4 имеет водоохлаждаемые каналы дл  проточной воды и устанавливаютс  в приспособление (не показано).

Лопатку 1, подготовленную к наплавке , устанавливают вертикально в медных формирующих губках сборочно-сварочного приспособлени (не показано) и закрепл ют ее у торца 2 пера по трактовой поверхности в медных формирующих губках 3 и 4 (конструкци  сборочно-сварочного приспособлени  обеспечивает фиксированное положение поверхности торца пера лопатки под наплавку на подъем с углом 1...80 от выходной кромки к входной). В медные формирующие губки 3 и 4 подают дл  охлаждени  воду, а в микрокамеру (не показано) - аргон. Микрокамеру закрывают крышкой, имеющей окно дл  вытеснени  воздуха, выхода проточного аргона и доступа к торцу 2 пера 1 лопатки при дуговой наплавке.

Через 50...60 с после закрыти  крышки микрокамеры и подачи аргона в микрокамеру наплавку ведут в следующей последовательности . Через окно крышки микрокамеры ввод т присадочный материал , которым перекрывают острую выходную кромку 5, затем ввод т сварочную горелку, зажигают дугу на одной из медных формирующих губок 3 или 4 и перевод т на конец присадочного материала, расплавл   его до образовани  жидкой капли 6. Периодическим отключением и включением сварочной дуги и подачей присадочного материала перегревают каплю 6, через расплав которой м гко оплавл ют острую кромку 5 пера лопатки 1, осажива  ее, формиру  на медных формирующих губка 3 и 4, до требуемых размеров - 4...10R. Така  дозированна  наплавка капель малых объемов на острую кромку пера, охваченную по профилю формирующими медными водоохлаждаемыми губками 3 и 4, позвол ет избежать образовани  подрезов и несплавлений. Аналогично выполн ют наплавку на входную кромку 7 капли 8. Наплавленные на острые кромки 5 и 7 капли 6 и 8 снимают серьезные затруднени  при наплавке торца 2 переменного профил  пера лопаток при неизменном сварочном токе, выполн   дополнительные функции технологических планок в начале и конце наплавки.

Наплавку торца 2 ведут с переменной

скоростью от входной кромки 5 к входной 7 на посто нно выбранном сварочном токе. Дл  получени  высокого качества наплавки валика на торец 2 при первом проходе с обеспечением гарантированного сплавлени  наплавку начинают на торце 2 выходной кромки 5 (минимальное сечение) на максимальной скорости, уменьша  ее до минимальной в максимальном (более толстом) сечении торца 2 пера 1 лопатки, а затем

увеличивают ее при переходе к выходной кромке 5.

Лопатки после наплавки по торцу 2 пера наплавл ют по поверхности подошвы замка на 2...3 точки, механически обрабатывают

до требований ремонтного чертежа, а затем подвергают отпуску при 550-565°С дл  сн ти  сварочных напр жений и контролю качества методом цветной дефектоскопии и рентгенографическим методом.

Способ реализуют следующим образом. Например, восстанавливают длину пера рабочей лопатки II ступени компрессора высокого давлени  из сплава ВТЗ-1 с износом по торцу на величину до 0,6 мм после

эксплуатации двигател . Длина пера лопатки 89-0,1 мм, радиус выходной кромки 0,25 мм, входной 0,30 мм, максимальный размер по сечению профил  3,7 мм.

Лопатку под наплавку зачищают по торцу пера механическим путем на величину 0,6 + 0,8 мм от номинального размера до полного удалени  черновин от выработки при эксплуатации, а прилегающие боковые поверхности зачищают до металлического

блеска на ширину 4,0...8,0 мм и обезжиривают бензином или ацетоном. Затем закрепл ют ее у торца 2 по трактовой поверхности в медных формирующих губках 3 и 4 на подъем с углом 2.. 7° от выходной кромки 5

к входной кромке 7. Наплавку ведут перекрытием кромки 5 присадочным материалом , зажигают дугу, расплавл   присадочный материал марки ВТ2, диаметром 1,6 мм до образовани  жидкой капли 6,

перегревают каплю 6, осажива  ее в губках 3 и 4 до размера 1,5...2,0 мм.

Аналогично наплавл ют каплю 8 на входную кромку 7. Наплавку торца 2 первым валиком ведут от входной кромки 5 к входной кромке 7 с переменной скоростью вручную на токе 30...35 А источника ВСВУ-160. Наплавку последующего валика ведут аналогично первому. После наплавки лопатку подвергают отпуску при 550-565°С.

Режимы наплавки приведены в таблице .

Использование предлагаемого способа восстановлени  длины пера лопаток компрессора газотурбинного двигател  дуговой наплавкой обеспечит, по сравнению с существующими способами, возможность восстановлени  длины независимо от величины износа лопатки по торцу пера, варьировани  при наплавке торца пера наплавочными материалами со специальными служебными свойствами - износостойкостью , прирабатываемостью и так далее, наплавки аргонодуговым способом в услови х рембаз, машзаводов и так далее, не требуетс  сложное технологическое оборудование дл  наплавки, обеспечиваетс  высокое качество наплавки при малой зоне термического вли ни .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ восстановлени  длины пера лопаток компрессора ГТД, при котором устанавливают и фиксируют лопатку в медном водоохлаждаемом приспособлении, а затем осуществл ют дуговую наплавку по торцу переменного профил  неплав щимс  электродом в среде защитных газов посто нным по величине и знаку током, при этом зажигание дуги производ т на медном приспособлении и перевод т ее на присадочный металл с последующей наплавкой торца, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества восстановлени  путем предупреждени  образований несплавлений и подрезов, сначала присадочный металл наплавл ют на торец острых выходной и входной кромок в виде капель, осажива  их в медном водоохлаждаемом приспособлении до образовани  капли размером 4-10 радиусов кромок, а затем со скоростью, обратно пропорциональной толщине пера, осуществл ют наплавку от выходной кромки к входной на подъем с углом 1-8°.

   Фиг.1

   8

   5-5

   Фие.З

   Фиг.1

   иг.

   А