Teknologi untuk memproduksi pisau generasi baru telah dimasukkan ke dalam produksi di umpo. Dari sudu tanpa pendingin kristal tunggal hingga sudu turbin dengan pendinginan tembus (transpirasi), diproduksi menggunakan teknologi aditif (ulasan tentang litoteknologi

Baling-baling mesin turbin gas (GTE) adalah bagian paling masif dalam produksi pembangkit listrik ini.

Jumlah bilah di rotor dan stator GTE, tergantung pada desainnya, dapat mencapai beberapa ribu keping dengan kisaran dua hingga tiga lusin item, sementara dalam ukuran dapat berkisar dari beberapa puluh milimeter hingga satu setengah meter. Bilah turbin adalah yang paling sulit dibuat dan paling bertanggung jawab dalam pengoperasiannya. Intensitas tenaga kerja pembuatan bagian-bagian ini dalam total biaya tenaga kerja untuk produksi mesin turbin gas setidaknya 70 - 80%.

Kesempurnaan proses teknologi pembuatan bilah mesin turbin gas (GTE) terutama harus memecahkan masalah peningkatan indikator ekonomi proses, yaitu: meningkatkan tingkat utilisasi material; mengurangi kompleksitas manufaktur; pengurangan siklus teknologi untuk pembuatan suku cadang dan biaya persiapan teknologi produksi.

Dasar untuk memecahkan masalah ini adalah pengembangan teknologi kelompok untuk pembuatan bagian-bagian utama mesin turbin gas, yang menentukan biayanya. Bagian-bagian ini terutama mencakup bilah turbin dan kompresor, impeler terbuka dan semi tertutup. Pilihan satu teknologi atau lainnya tergantung pada fitur desain rincian. Namun, untuk desain bilah yang sama, proses teknologi yang berbeda dapat digunakan, pilihan yang paling optimal ditentukan kelayakan ekonomi penggunaannya dalam kerangka program rilis tertentu, mis. dalam pembuatan bagian yang sama pada tahap pengembangan produksi yang berbeda - dari tunggal ke seri - teknologi yang berbeda digunakan, sementara transisi dari satu teknologi ke teknologi lainnya dapat dikurangi secara signifikan jika prinsip-prinsip umum tertentu dipatuhi.

Prinsip-prinsip ini harus memenuhi syarat produksi otomatis, di mana pencapaian akurasi geometris yang diperlukan dan kualitas lapisan permukaan dijamin dengan memperhatikan satu atau beberapa kelompok teknologi yang diterapkan pada mesin multiguna dan penggunaan proses khusus.

Salah satu ilmuwan dan perancang Soviet terkemuka adalah Mikhail Mil. Orang unik ini bekerja sebagai kepala desainer dalam konstruksi helikopter. Menggunakan pengetahuannya yang luar biasa, helikopter Mi-1, Mi-2, Mi-4, Mi-6, Mi-8, Mi-10, Mi-12, Mi-24, dll. dibuat.

Teknologi grup didasarkan pada desain suku cadang standar. Klasifikasi yang terakhir Berbagai jenis dilakukan dengan mempertimbangkan kesamaan fitur desain dan tujuan fungsionalnya. Hal ini memungkinkan pemrosesan bagian dari kelompok tertentu untuk menerapkan teknologi serupa. Dasar pembentukan kelompok bagian serupa adalah berbagai bagian yang digunakan pada mesin turbin gas (GTE).

Berdasarkan tanda-tanda kesamaan dan perbedaan bagian yang seragam, kelompok berikut dengan fitur karakteristik dapat dibentuk: bilah rotor turbin; pisau nozel; bilah kompresor; cincin; disk; poros; deflektor; mendukung, dll. Dengan demikian, sekelompok suku cadang diberikan - bilah kompresor GTE, yang harus diproduksi dalam kerangka satu teknologi standar.

Penggunaan teknologi kelompok sebagai salah satu tahapan produksi memerlukan pengkodean wajib berdasarkan sistem klasifikasi suku cadang. Sistem ini dibangun berdasarkan prinsip pendistribusian suku cadang ke dalam kelompok oleh perancang produk. Kesamaan geometris dari detail memainkan peran yang menentukan dalam hal ini. Kesamaan ini menentukan kesamaan lain - kesamaan metode pemrosesan, mis. urutan operasi yang sama, metode pemotongan dan, karenanya, sama peralatan teknologi untuk pembuatan mereka.

Tahap klasifikasi selanjutnya adalah penggunaan kode (angka) dari operasi teknologi kelompok. Kode operasi harus menyiratkan operasi teknologi tertentu yang menentukan satu atau beberapa tahap lain dari teknologi grup.

Misalnya, operasi 005 - produksi basis teknologi untuk pemesinan dari basis pengecoran; operasi 095 - pemrosesan permukaan yang dikawinkan dengan bagian lain dari basis teknologi, dll. Jadi, saat kompilasi teknologi baru untuk pembuatan bagian yang termasuk dalam kelompok tertentu, nomor operasi (kode) digunakan untuk mengintegrasikan bagian ini ke dalam kapasitas teknologi yang terlibat dalam operasi ini.

Namun, industri yang ada sudah termasuk jumlah besar teknologi yang dibuat pada periode sebelumnya, yang juga harus digabungkan dalam teknologi grup, sambil mempertahankan sistem klasifikasi yang ada untuk suku cadang, proses teknologi, perkakas, dll.

Selain itu, dalam kelompok yang sama, mungkin ada bagian dengan perbedaan desain yang memerlukan pengenalan operasi tambahan ke dalam teknologi. Operasi ini tidak secara radikal mengubah teknologi grup, mereka dilakukan dalam kerangka kerjanya. Namun, mereka secara signifikan mengubah teknologi bagian tertentu yang termasuk dalam kelompok ini. Karena perbedaan desain ini, untuk melakukan satu atau beberapa tahap teknologi grup untuk bagian tertentu, dapat digunakan nomor berbeda operasi teknologi dan, karenanya, perangkat, pemotongan dan alat ukur dll.

Dengan demikian, sistem teknologi teknologi kelompok dirancang, di satu sisi, untuk menggeneralisasi pengalaman tahap pengembangan perusahaan sebelumnya, di sisi lain, untuk menciptakan sistem persiapan teknologi produksi yang teratur untuk pengembangan perusahaan selanjutnya.

Model utilitas berkaitan dengan bidang pembuatan mesin dan dapat digunakan pada bilah mesin turbin gas (GTE) untuk aplikasi penerbangan, kapal, dan darat (sebagai bagian dari pembangkit listrik). Model utilitas memecahkan masalah peningkatan kekuatan kelelahan lentur blade dengan mengurangi tegangan tarik pada kuncinya untuk menghindari kegagalan prematur blade. Tugas tambahan adalah kemungkinan menerapkan solusi yang diusulkan pada blade GTE yang didinginkan. Masalahnya dipecahkan oleh fakta bahwa bilah turbin GTE berisi kunci pohon Natal, di mana konsentrator tegangan dibuat dalam bentuk lubang. Yang baru dalam model utilitas yang diusulkan adalah lubangnya terletak di sepanjang sumbu bilah GTE. Pisau mungkin berisi saluran yang berkomunikasi dengan lubang, membentuk konsentrator tegangan tunggal. Desain kunci herringbone pada sudu turbin GTE ini meningkatkan kekuatan lelah dari pembengkokan sudu dengan mengurangi tegangan tarik pada kuncinya, yang memungkinkan untuk menghindari kegagalan prematur pada sudu.

Model utilitas berkaitan dengan pembuatan mesin dan dapat digunakan dalam bilah mesin turbin gas (GTE) untuk aplikasi penerbangan, kapal, dan darat (sebagai bagian dari pembangkit listrik).

Dikenal karena desain bilah turbin dari mesin turbin gas, yang berisi kunci pohon Natal (Mesin turbin gas Skubachevsky G.S. Aircraft. Desain dan perhitungan suku cadang. - M.: Mashinostroenie, 1981, hlm. 89, Gbr. 3.27).

Kerugian dari bilah dengan kunci seperti itu adalah tidak menyediakan implementasi konsentrator tegangan. Tidak adanya konsentrator menyebabkan penghancuran tidak hanya bilah, tetapi juga disk ketika beban tiba-tiba dilepas.

Juga dikenal adalah desain bilah GTE, yang berisi kunci pohon Natal dan setidaknya satu konsentrator tegangan dalam bentuk lubang di kunci yang terletak di sepanjang sumbu bilah (Paten GB 1468470 tertanggal 30/03/1977).

Kerugian dari desain ini adalah bahwa kunci pohon Natal selama operasi tunduk pada tegangan tarik, yang peningkatannya menyebabkan kekuatan kelelahan lentur yang tidak mencukupi. Hasilnya adalah kegagalan prematur dari blade GTE. Selain itu, desain ini tidak dapat digunakan pada bilah yang didinginkan, karena ada kebocoran udara pendingin.

Tujuan teknis dari model utilitas adalah untuk meningkatkan kekuatan kelelahan lentur blade dengan mengurangi tegangan tarik pada kuncinya untuk menghindari kegagalan prematur pada blade.

Tantangan teknis tambahan adalah kemungkinan penerapan solusi yang diusulkan pada blade GTE yang didinginkan.

Masalahnya dipecahkan oleh fakta bahwa bilah turbin GTE berisi kunci pohon Natal, di mana konsentrator tegangan dibuat dalam bentuk lubang.

Yang baru dalam model utilitas yang diusulkan adalah lubangnya terletak di sepanjang sumbu bilah GTE.

Selain itu, bilah mungkin berisi saluran yang berkomunikasi dengan lubang, membentuk konsentrator tegangan tunggal.

Gambar yang diusulkan menunjukkan bagian memanjang dari sudu turbin gas.

Bilah mesin turbin gas termasuk kunci pohon Natal 1. Kunci pohon Natal 1 berisi konsentrator tegangan dalam bentuk lubang 2 yang dibuat sepanjang sumbu 3 bilah.

Bilah turbin GTE dilengkapi dengan saluran 4 untuk pendinginan, yang dihubungkan dengan lubang 2.

Selama pengoperasian roda turbin GTE, jika terjadi kegagalan karena pelepasan beban secara tiba-tiba, kecepatan putaran disk meningkat di bawah pengaruh peningkatan gaya sentrifugal. Pada gilirannya, gaya sentrifugal meningkatkan tegangan tekan dan lentur di kunci cemara 1 dan di piringan (tidak ditunjukkan dalam gambar), sedangkan tegangan tarik berkurang karena adanya konsentrator tegangan dalam bentuk lubang 2 dibuat pada kunci cemara 1 di sepanjang sumbu bilah. Hal ini menyebabkan peningkatan kekuatan kelelahan lentur pada kunci blade, yang menghindari kegagalan prematur pada blade.

Sudu turbin mesin turbin gas beroperasi sebagai sudu yang didinginkan ketika udara melewati saluran 4 untuk pendinginan, yang dihubungkan dengan lubang 2 untuk pendinginan kunci pohon cemara 1 sudu.

Desain bilah turbin GTE ini memungkinkan untuk meningkatkan kekuatan kelelahan lentur bilah karena pengurangan tegangan tarik pada kuncinya untuk menghindari kerusakan prematur pada bilah; ini dapat diterapkan pada bilah GTE yang didinginkan.

Rumus model utilitas

1. Bilah turbin dari mesin turbin gas yang berisi kunci pohon Natal, di mana setidaknya satu konsentrator tegangan dibuat dalam bentuk lubang, dicirikan bahwa lubang dibuat di sepanjang sumbu bilah.

2. Sudu turbin dari mesin turbin gas menurut klaim 1, dicirikan bahwa sudu berisi setidaknya satu saluran untuk pendinginan, yang berhubungan dengan lubang.

Produksi bilah GTE menempati tempat khusus di industri mesin pesawat, yang disebabkan oleh sejumlah faktor, yang utamanya adalah:

bentuk geometris kompleks airfoil dan bilah pisau;

presisi manufaktur tinggi;

penggunaan bahan yang mahal dan langka untuk pembuatan bilah;

produksi massal bilah;

melengkapi proses teknologi pembuatan bilah dengan peralatan khusus yang mahal;

kompleksitas manufaktur secara keseluruhan.

Kompresor dan bilah turbin adalah bagian paling masif dari mesin turbin gas. Jumlah mereka dalam satu kit mesin mencapai 3000, dan intensitas tenaga kerja manufaktur adalah 25 ... 35% dari total intensitas tenaga kerja mesin.

Bulu skapula memiliki bentuk spasial kompleks yang diperpanjang

Panjang bagian kerja pena adalah 30-500 mm dengan profil variabel pada penampang sepanjang sumbu. Bagian-bagian ini diorientasikan secara ketat relatif terhadap bidang desain dasar dan profil interlock. PADA Persimpangan nilai-nilai yang dihitung dari titik-titik yang menentukan profil bagian belakang dan palung bilah dalam sistem koordinat diberikan. Nilai koordinat ini diberikan dalam bentuk tabel. Penampang diputar relatif satu sama lain dan membuat putaran bulu mata pisau.

Keakuratan profil airfoil sudu dalam sistem koordinat ditentukan oleh deviasi yang diizinkan dari nilai nominal yang diberikan setiap titik profil airfoil. Dalam contoh, ini adalah 0,5 mm, sedangkan kesalahan sudut dalam puntiran pena tidak boleh melebihi 20 '.

Ketebalan pena memiliki nilai yang kecil; pada saluran masuk dan keluar aliran udara ke kompresor, bervariasi dari 1,45 mm hingga 2,5 mm untuk berbagai bagian. Dalam hal ini, toleransi ketebalan berkisar antara 0,2 hingga 0,1 mm. Tuntutan tinggi juga ditempatkan pada pembentukan radius transisi di saluran masuk dan keluar airfoil blade. Jari-jari dalam hal ini berubah dari 0,5 mm menjadi 0,8 mm.

Kekasaran profil airfoil blade harus setidaknya 0,32 m.

Di bagian tengah airfoil blade terdapat rak selubung pendukung dengan desain profil yang rumit. Rak ini berperan sebagai permukaan desain tambahan bilah, dan pelapis paduan keras dari tungsten karbida dan titanium karbida diterapkan pada permukaan bantalannya. Rak selubung tengah, yang terhubung satu sama lain, membuat cincin penyangga tunggal di roda pertama rotor kompresor.

Di bagian bawah bilah ada rak kunci, yang memiliki bentuk spasial yang kompleks dengan parameter penampang variabel. Rak bawah bilah membuat sirkuit tertutup di roda kompresor dan memberikan pasokan udara yang lancar ke kompresor. Mengubah celah antara rak-rak ini dilakukan dalam 0,1 ... 0,2 mm. Bagian atas airfoil blade memiliki permukaan berbentuk, generatrix yang persis terletak relatif terhadap profil kunci dan tepi depan airfoil. Jarak bebas antara bagian atas bilah dan rumah roda stator kompresor tergantung pada keakuratan profil ini.

Profil kerja dari bulu pisau selubung dan kunci mengalami metode pemrosesan pengerasan untuk menciptakan tekanan tekan pada permukaan generatrix. Persyaratan tinggi juga dikenakan pada kondisi permukaan pisau, di mana retakan, luka bakar, dan cacat produksi lainnya tidak diperbolehkan.

Material blade termasuk dalam kelompok kontrol kedua, yang menyediakan pemeriksaan kualitas menyeluruh untuk setiap blade. Untuk sekumpulan bilah, sampel khusus juga disiapkan, yang akan dianalisis di laboratorium. Persyaratan untuk kualitas bilah kompresor sangat tinggi.

Metode untuk mendapatkan blanko awal untuk bagian tersebut dan penggunaan metode tradisional dan khusus untuk pemrosesan lebih lanjut menentukan kualitas keluaran dan indikator ekonomi produksi. Kosong awal bilah kompresor diperoleh dengan stamping. Dalam hal ini, benda kerja dengan akurasi yang meningkat dapat diperoleh, dengan sedikit kelonggaran untuk pemesinan. Di bawah ini kami mempertimbangkan proses teknologi pembuatan bilah kompresor, benda kerja asli, yang diperoleh dengan hot stamping dengan akurasi biasa. Saat membuat benda kerja seperti itu, cara telah diidentifikasi yang mengurangi kerumitan pembuatan dan penerapan indikator yang terdaftar, kualitas bilah kompresor.

Saat mengembangkan proses teknologi, tugas-tugas berikut ditetapkan:

Pembuatan blanko awal dengan hot stamping dengan kelonggaran minimum untuk bulu mata pisau.

Penciptaan keuntungan teknologi untuk orientasi dan pengikatan benda kerja yang andal dalam sistem teknologi.

Pengembangan peralatan teknologi dan penerapan metode orientasi benda kerja awal dalam sistem teknologi relatif terhadap profil airfoil blade untuk mendistribusikan (mengoptimalkan) kelonggaran pada berbagai tahap pemesinan.

Menggunakan mesin CNC untuk memproses kontur kompleks dalam operasi penggilingan.

Penggunaan metode finishing pengolahan dengan penggilingan dan pemolesan dengan jaminan indikator kualitas permukaan.

Penciptaan sistem kontrol kualitas untuk pelaksanaan operasi pada tahap utama produksi.

Teknologi rute untuk pembuatan bilah. Stamping dan semua operasi terkait dilakukan dengan menggunakan teknologi hot stamping presisi konvensional. Pemrosesan dilakukan pada penekan engkol sesuai dengan persyaratan teknis. Kemiringan stamping adalah 7…10°. Jari-jari transisi dari permukaan stamping dilakukan dalam R=4mm. Toleransi untuk dimensi horizontal dan vertikal sesuai dengan IT-15. Perpindahan yang diizinkan di sepanjang garis pemisah prangko tidak lebih dari 2 mm. Bulu benda kerja asli dikenai proses berjalan yang diprofilkan. Jejak kilat di sepanjang kontur benda kerja tidak boleh melebihi 1 mm.

Bilah kompresor adalah salah satu produk mesin yang paling kritis dan diproduksi secara massal dan, memiliki masa pakai dari beberapa jam hingga beberapa puluh ribu jam, mengalami berbagai efek dari tekanan dinamis dan statis, aliran gas suhu tinggi yang mengandung bahan abrasif. partikel, serta produk oksidatif dari lingkungan dan bahan bakar pembakaran. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa, tergantung pada lokasi geografis operasi dan mode pengoperasian mesin, suhu di sepanjang jalurnya berkisar dari -50 ... -40 ° C hingga

700…800 ° di dalam kompresor. Sebagai bahan bangunan untuk bilah kompresor mesin turbin gas modern, paduan titanium digunakan (VT22, VT3-1, VT6, VT8, VT33), baja tahan panas (EN961 Sh, EP517Sh), dan paduan cor berbasis nikel (ZhS6U, ZhS32) adalah digunakan untuk sudu turbin.

Pengalaman mengoperasikan dan memperbaiki mesin untuk pesawat militer menunjukkan bahwa penyediaan sumber daya yang ditugaskan selama 500-1500 jam sangat tergantung pada tingkat kerusakan pada bilah kompresor dan turbin. Pada saat yang sama, dalam banyak kasus itu terkait dengan munculnya torehan, retak kelelahan dan kelelahan termal, korosi pitting dan gas, dan keausan erosif.

Penurunan batas kelelahan untuk bilah tahap ke-4 berdasarkan 20 * 106 siklus adalah 30% (dari 480 MPa untuk bilah tanpa cacat, menjadi 340 MPa untuk bilah perbaikan), meskipun tegangan maksimum pada bilah yang diperbaiki dari tahap ke-4, meskipun berkurang, masih secara signifikan melebihi tekanan pada tepi blade tanpa torehan. Torehan pada bilah rotor kompresor menyebabkan hilangnya kekuatan fatik yang signifikan pada bilah baru. Sejumlah besar bilah ditolak dan hilang secara permanen, karena memiliki torehan yang melampaui batas toleransi perbaikan. Struktur yang terbuat dari titanium dengan berat yang relatif rendah memiliki ketahanan korosi yang tinggi, sifat mekanik yang baik dan penampilan yang indah.

Penemuan ini berhubungan dengan produksi pengecoran. Bilah mesin turbin gas dibuat dengan casting investasi. Bilah bahu berisi bulu 4, di ujungnya ada tumit 5, dibuat dalam bentuk satu potong dengan bulu. Tumit berisi platform 5a, di mana rendaman pertama (12) dibuat dengan permukaan radial (13) dan bagian bawah (14). Bak (12) mengurangi ketebalan tumit. Pada rendaman pertama, pada tingkat zona antarmuka 15 antara bulu dan tumit, rendaman kedua 16 dibuat, yang memungkinkan penuangan logam ke dalam cetakan cangkang hanya pada satu titik. Karena distribusi logam yang seragam, pembentukan porositas di sekop dicegah. 3 n. dan 3 z.p. f-ly, 4 sakit.

Gambar untuk paten RF 2477196

Invensi ini berhubungan dengan bilah logam tuang dan metode untuk membuatnya.

Mesin turbin gas, seperti mesin turbojet, termasuk kipas, satu atau lebih tahap kompresor, ruang bakar, satu atau lebih tahap turbin, dan nosel. Gas digerakkan oleh rotor kipas, kompresor dan turbin, karena adanya bilah radial yang dipasang di pinggiran rotor.

Konsep posisi atau lokasi dalam, tempel, radial, depan atau belakang harus dipertimbangkan dalam kaitannya dengan sumbu utama mesin turbin gas dan arah aliran gas di mesin ini.

Bilah turbin yang dapat digerakkan berisi kaki, yang dengannya terpasang pada cakram rotor, platform yang membentuk elemen dinding bagian dalam yang membatasi jalur gas-udara, dan bulu, yang terletak terutama di sepanjang sumbu radial dan ditiup. oleh gas. Tergantung pada tahap mesin dan turbin, pada ujungnya jauh dari batang, bilah berakhir dengan elemen melintang ke sumbu utama (utama) airfoil, yang disebut tumit, yang membentuk elemen dinding luar yang membatasi gas -jalan udara.

Pada permukaan luar tumit, satu atau lebih pelat radial atau kerang dibuat, bersama dengan dinding stator di seberangnya, gasket labirin yang memberikan kekencangan terhadap gas; untuk ini, sebagai suatu peraturan, dinding stator tersebut dibuat dalam bentuk cincin dari bahan yang dapat digosok, di mana pelat bergesekan. Pelat berisi sisi depan dan sisi belakang terletak melintang ke aliran gas.

Bilahnya bisa monoblok, yaitu kaki, platform, bulu, dan tumit dibuat dalam satu kesatuan. Bilah dibuat dengan proses pengecoran yang disebut "coran lilin yang hilang" dan sangat dikenal oleh mereka yang ahli dalam bidang ini. Lewat sini:

Sebelumnya, model skapula terbuat dari lilin;

Model direndam dalam slip keramik tahan api, yang membentuk cangkang setelah ditembakkan;

Lilin dicairkan dan dihilangkan, yang memungkinkan untuk mendapatkan "bentuk cangkang" dari bahan tahan api, volume internal yang menentukan bentuk bilah;

Logam cair dituangkan ke dalam cetakan cangkang, sementara beberapa cetakan cangkang digabungkan menjadi satu blok untuk menuangkan logam secara bersamaan;

Cetakan cangkang rusak, yang memungkinkan untuk mendapatkan spatula logam.

Pada titik di mana logam dituangkan ke dalam cetakan, pembentukan logam dengan ketebalan yang relatif besar terbentuk pada bilah logam yang dilemparkan ke dalam cetakan, yang harus dikerjakan dengan mesin setelah bilah dicetak. Biasanya, logam dituangkan pada tingkat tumit bilah. Diameter saluran penuangan dan, akibatnya, pembentukan yang terbentuk selanjutnya adalah signifikan, dan penuangan terjadi di dekat pelat paking labirin, yang memiliki ketebalan kecil; akibatnya, jika hanya satu titik tuang yang disediakan, ada distribusi logam yang buruk dalam cetakan cangkang, dan ada masalah dengan porositas bilah, khususnya pada tingkat bilahnya.

Masalah ini dapat diselesaikan dengan menyediakan dua saluran masuk penuangan, sementara diameter saluran penuangan juga dikurangi. Jadi, alih-alih satu saluran tuang diameter besar dua saluran pengecoran berdiameter lebih kecil diperoleh, jauh satu sama lain, yang memberikan distribusi logam yang lebih baik dan menghindari masalah porositas.

Namun, diinginkan untuk mengatasi masalah porositas ini dengan mempertahankan hanya satu titik tuang.

Dalam hal ini, objek dari penemuan ini adalah bilah mesin turbin gas, dibuat dengan cara dituang, berisi bulu, di ujungnya ada tumit, dibuat dalam bentuk satu bagian dengan bulu, yang dengannya terhubung pada tingkat zona antarmuka, sedangkan tumit berisi platform di mana, menurut setidaknya satu pelat penyegelan, dan rendaman pertama dibuat di platform, dicirikan bahwa rendaman kedua dibuat di rendaman pertama di tingkat antarmuka antara bulu dan tumit.

Kehadiran satu bak di bak lain pada tingkat zona antarmuka antara airfoil dan tumit menghindari terlalu banyak penebalan di zona ini dan selama pencetakan pisau dengan casting memberikan distribusi yang lebih baik dari logam cair dalam cetakan. Distribusi yang lebih baik dari logam cair dalam cetakan memungkinkan metode pengecoran untuk digunakan dengan satu titik tuang logam. Keuntungan dari pembuatan pisau dengan titik tuang tunggal adalah kesederhanaan luar biasa dari cetakan cangkang dan, jika perlu, blok cetakan cangkang; biaya pembuatan bilah berkurang, sementara kualitasnya ditingkatkan.

Selain itu, jumlah material pada tingkat tumit dioptimalkan, yang mengurangi berat dan biaya blade.

Selain itu, tekanan mekanis pada tumit dan/atau bulu dioptimalkan dan diserap lebih baik oleh bilah karena distribusi massa yang lebih baik tercapai.

Lebih disukai, rendaman pertama dibatasi oleh permukaan radial dan bagian bawah, dan rendaman kedua dibentuk di dasar rendaman pertama.

Juga lebih disukai bahwa baki kedua dibuat di sepanjang sumbu utama bilah berlawanan dengan zona antarmuka antara tumit dan bulu.

Disarankan bahwa airfoil sudu dibentuk oleh dinding padat dan berisi permukaan melengkung di zona kawin, rendaman kedua berisi permukaan radial melengkung dan permukaan bawah, dan permukaan radial melengkung dari rendaman kedua ditempatkan pada dasarnya sejajar dengan permukaan melengkung dari airfoil di zona kawin, yang pada dasarnya memberikan ketebalan pisau konstan di zona antarmuka.

Objek dari penemuan ini juga merupakan turbin yang mengandung sedikitnya satu sudu sesuai dengan penemuan ini.

Objek dari penemuan ini juga merupakan mesin turbin gas yang mengandung sedikitnya satu turbin sesuai dengan penemuan ini.

Subjek dari invensi ini juga merupakan metode untuk membuat bilah mesin turbin gas, yang terdiri dari langkah-langkah berikut:

Model lilin dari bilah dibuat, berisi bulu, di ujungnya dibuat tumit, membentuk satu bagian dengan bulu, yang dengannya ia terhubung pada tingkat zona antarmuka, sedangkan tumitnya berisi platform di mana setidaknya satu pelat penyegelan dibuat, sementara di rendaman pertama dilakukan di atas platform, rendaman kedua dilakukan di rendaman pertama pada tingkat zona konjugasi antara bulu dan tumit,

Spatula yang terbuat dari lilin dicelupkan ke dalam kaca tahan api,

Cetakan cangkang terbuat dari bahan tahan api,

Logam cair dituangkan ke dalam cetakan cangkang melalui saluran masuk penuangan tunggal,

Bentuk cangkang rusak dan spatula diperoleh.

Invensi ini akan lebih jelas dari uraian berikut tentang perwujudan yang lebih disukai dari bilah menurut penemuan ini dan proses pembuatannya dengan mengacu pada gambar-gambar yang menyertainya.

Ara. Gambar 1 adalah tampak samping skema dari sudu turbin sesuai dengan penemuan ini.

Ara. 2 - tampilan isometrik depan sisi luar tumit pisau.

Ara. 3 adalah tampak penampang sudu di sepanjang bidang III-III dari Gambar. satu.

Ara. 4 adalah pandangan sisi isometrik dari sisi luar tumit skapula.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1, sudu 1 menurut penemuan ini pada dasarnya dibentuk sepanjang sumbu utama A, yang pada dasarnya radial terhadap sumbu B dari mesin turbin gas yang mengandung sudu 1. Dalam hal ini kita sedang berbicara tentang bilah turbin mesin turbojet. Bilah bahu 1 berisi kaki 2 yang terletak di dalam, platform 3, bulu 4 dan tumit 5, yang terletak di luar. Tumit 5 berpasangan dengan bulu 4 di area antarmuka 15 . Kaki 2 dirancang untuk dipasang di soket rotor untuk dipasang pada rotor ini. Platform 3 dibuat antara kaki 2 dan bulu 4 dan berisi permukaan yang terletak melintang terhadap sumbu A bilah 1, membentuk elemen dinding yang membatasi jalur gas-udara darinya. dalam; dinding tersebut dibentuk oleh semua platform 3 dari bilah 1 dari tahap turbin yang bersangkutan, yang berdekatan satu sama lain. Bulu 4 umumnya terletak di sepanjang sumbu utama A bilah 1 dan memiliki bentuk aerodinamis yang sesuai dengan tujuannya, seperti yang diketahui oleh mereka yang ahli dalam bidang ini. Tumit 5 berisi platform 5a, yang dibuat di ujung luar airfoil 4 yang pada dasarnya melintang ke sumbu utama A dari bilah 1.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2 dan 4, platform tumit 5 terdiri dari ujung depan 6 dan ujung belakang 7 yang diarahkan secara melintang sehubungan dengan aliran gas (aliran umumnya sejajar dengan sumbu B dari turbojet). Kedua tepi melintang ini, 6 depan dan 7 belakang, dihubungkan oleh dua tepi samping 8, 9, yang memiliki profil berbentuk Z: setiap tepi samping 8, 9 berisi dua bagian memanjang (masing-masing 8a, 8b, 9a, 9b) terhubung satu sama lain bagian 8", 9", masing-masing, yang pada dasarnya melintang atau dibuat setidaknya pada sudut terhadap arah aliran gas. Di sepanjang tepi samping 8, 9 tumit 5 bersentuhan dengan tumit dua bilah yang berdekatan pada rotor. Khususnya, untuk meredam getaran yang dialami selama operasi, bilah dipasang pada cakram dengan tegangan torsional yang substansial di sekitar sumbu utamanya A. Tumit 5 dirancang sedemikian rupa sehingga bilah dikenai torsi torsional. tegangan bila ditopang pada sudu-sudu yang berdekatan sepanjang penampang melintang 8", 9" tepi samping 8, 9.

Mulai dari permukaan luar platform 5a dari tumit 5, pelat radial 10, 11 atau kerang 10, 11 dibuat, dalam hal ini dalam jumlah dua; juga dimungkinkan untuk menyediakan hanya satu piring atau lebih dari dua piring. Setiap pelat 10, 11 dibuat melintang terhadap sumbu B mesin turbin gas, mulai dari permukaan luar platform tumit 5, antara dua bagian memanjang yang berlawanan (8a, 8b, 9a, 9b) dari tepi samping 8 , 9 dari tumit 5.

Platform 5a dari tumit 5 umumnya dibentuk pada sudut radial terhadap sumbu B dari mesin turbin gas. Memang, di turbin, penampang jalur gas-udara meningkat dari saluran masuk ke saluran keluar untuk memastikan ekspansi gas; dengan demikian, platform 5a dari tumit 5 bergerak menjauh dari sumbu B mesin turbin gas dari inlet ke outlet, sementara itu Permukaan dalam membentuk batas luar jalur gas-udara.

Di platform 5a dari tumit 5, bak pertama (12) terbentuk (karena konfigurasi cetakan) Bak pertama (12) ini adalah rongga yang dibentuk oleh permukaan perifer (13) yang membentuk pelek, yang dibuat mulai dari permukaan luar peron 5a dan dihubungkan ke permukaan 14, membentuk dasar 14 bak 12. Permukaan periferal 13 pada dasarnya disusun secara radial dan dalam hal ini melengkung di bagian dalam, membentuk pasangan antara permukaan luar peron 5a dan permukaan dasar 14 bak 12. Permukaan radial melengkung 15 ini umumnya sejajar dengan tepi samping 8, 9 dan tepi melintang 6, 7 platform 5a dari tumit 5, mengikuti bentuknya bila dilihat dari atas (sepanjang sumbu utama A sudu 1). Beberapa zona tumit 5 mungkin tidak mengandung permukaan radial seperti 13, dalam hal ini permukaan dasar 14 dari bak 12 langsung menuju tepi samping (lihat tepi 9a pada Gambar 2) (harus dicatat bahwa pada Gambar .4 zona ini tidak berada di tempat yang sama).

Bath 12 dari jenis ini telah digunakan dalam spatula yang dikenal. Fungsinya untuk meringankan 5 tumit sekaligus menjaganya peralatan mekanis: ketebalan platform 5a dari tumit 5 signifikan di dekat tepi samping 8, 9, permukaan samping yang, dalam kontak dengan bilah yang berdekatan, dikenai tekanan kuat selama rotasi bilah 1, sedangkan pusat bagian dari platform 5a dari tumit 5, yang mengalami lebih sedikit tekanan, dibuat dengan ceruk yang membentuk bak pertama 12.

Selain itu, tumit berisi rendaman 16 dalam rendaman pertama 12, selanjutnya disebut sebagai rendaman kedua 16. Mandi kedua 16 dibuat pada tingkat zona antarmuka 15 antara tumit 5 dan bulu 4. Khususnya, rendaman kedua dibuat di sepanjang sumbu utama A dari bilah 1 berlawanan dengan zona 15 yang dipasangkan antara tumit 5 dan bulu 4.

Bak kedua 16 adalah rongga yang dibentuk oleh permukaan periferal 17, membentuk sisi, yang menghubungkan permukaan bawah 14 dari rendaman pertama 12 dengan permukaan 18, yang membentuk dasar bak kedua 16 (dan terletak di sisi dalam dengan sehubungan dengan permukaan bawah 14 dari rendaman pertama 12). Permukaan periferal (17) disusun secara radial, dalam hal ini melengkung pada sisi luar dan dalam, membentuk konjugasi antara permukaan bawah 14 dari tabung pertama 14 dan permukaan bawah 18 dari tabung kedua 16. Permukaan radial melengkung ini 17 pada dasarnya sejajar dengan permukaan bulu 4, mengikuti bentuknya jika dilihat dari atas (sepanjang sumbu utama A bilah 1) (lihat Gambar 4).

Bak kedua (16) dibuat selama pencetakan injeksi (dengan kata lain, konfigurasi cetakan cangkang yang memungkinkan cetakan pisau 1 disesuaikan untuk pencetakan bak seperti itu (16). Bilah dibuat dengan cara casting pada model lilin yang hilang, seperti yang dijelaskan di atas dalam deskripsi.

Kehadiran bak kedua 16 menghindari ketebalan yang berlebihan di zona 15 dari antarmuka antara tumit 5 dan bulu 4. Karena ini, selama penuangan logam ke dalam cetakan cangkang, logam didistribusikan lebih merata, yang membuat mungkin untuk menghindari pembentukan porositas, bahkan jika logam dituangkan hanya pada satu titik tuang.

Dengan demikian, bilah 1 dapat dibuat dengan metode pengecoran investasi dengan saluran masuk penuangan logam cair tunggal untuk setiap cetakan cangkang, dan metode tersebut lebih sederhana dan lebih murah. Jika formulir digabungkan menjadi blok, metodenya bahkan lebih sederhana. Selain itu, dengan menuangkan ke dalam cetakan cangkang melalui saluran masuk penuangan tunggal, bilah yang diproduksi hanya berisi satu sisa penumpukan, yang dihilangkan dengan pemesinan. Pemesinan bagian seperti itu lebih sederhana.

Selain itu, berat dan, akibatnya, biaya bilah 1 berkurang karena keberadaan baki kedua 16, sedangkan tekanan pada tumit 5, serta tekanan pada bulu 4, didistribusikan dengan lebih baik dan, oleh karena itu, lebih baik dirasakan oleh bilah 1.

Dalam hal ini, pena 4 dibuat dalam bentuk dinding yang kokoh, yaitu tanpa pendinginan dengan bantuan jaket atau rongga yang dibuat dengan ketebalan dindingnya. Lebih disukai, permukaan tepi (17) dan permukaan bawah (18) dari bak kedua (16) dirancang sedemikian rupa sehingga ketebalan dayung 1 pada dasarnya konstan dalam antarmuka 15 antara tumit 5 dan bulu 4. Ini tanda terlihat jelas pada Gambar. 3. Khususnya, jika kita menetapkan 15a, 15b permukaan melengkung dari bulu 4 pada tingkat zona antarmuka 15 antara bulu 4 dan tumit 5, maka pada Gambar. 3 dapat dilihat bahwa permukaan radial melengkung 17 dari bak kedua 16 pada dasarnya sejajar dengan permukaan melengkung 15a, 15b dari pena 4, di mana mereka berada. Dalam perwujudan yang diilustrasikan, jari-jari permukaan radial lengkung 17 dari rendaman kedua 16 tidak identik dengan jari-jari permukaan lengkung yang berlawanan 15a, 15b dari bulu 4, namun demikian permukaan-permukaan ini pada dasarnya sejajar.

Bagian dari bak kedua 16, terletak di Gambar. 3 di sebelah kiri, dicirikan oleh bentuk lengkung kontinu tanpa area datar antara permukaan radial lengkung 13 dari baki pertama 12, bagian bawah 14 dari baki pertama 12 dan permukaan radial lengkung 17 dari baki kedua 16. Namun, pada bagian baki kedua 16, terletak di Gbr. 3 di sebelah kanan, masing-masing area ini terlihat jelas. Eksekusi di antara mereka dari bagian yang berbeda di area yang dipertimbangkan (dalam bagian) tergantung pada posisi permukaan tumit 5 dalam kaitannya dengan permukaan bulu 4.

Invensi ini dijelaskan untuk sudu turbin yang dapat digerakkan. Namun, sebenarnya, itu bisa diterapkan pada bilah apa pun, dibuat dengan casting dan berisi bulu, di ujungnya dibuat tumit dalam bentuk satu bagian dengan bulu.

MENGEKLAIM

1. Bilah mesin turbin gas, dibuat dengan cara dicor, berisi bulu, yang ujungnya ada tumit, dibuat dalam bentuk satu bagian dengan bulu, yang disambungkan pada tingkat zona antarmuka, sedangkan tumit berisi platform di mana setidaknya satu pelat penyegelan, dan rendaman pertama dibuat di platform, dicirikan bahwa rendaman kedua dibuat di rendaman pertama pada tingkat zona antarmuka antara bulu dan tumit.

2. Spatula menurut klaim 1, dimana rendaman pertama dibatasi oleh permukaan radial dan alas, dan rendaman kedua dibentuk di dasar rendaman pertama.

3. Bilah menurut klaim 1, di mana baki kedua dibuat di sepanjang sumbu utama (A) bilah berlawanan dengan zona antarmuka antara tumit dan bulu.

4. Bilah menurut klaim 3, di mana pena dibentuk oleh dinding padat dan berisi permukaan melengkung di zona kawin, dan nampan kedua berisi permukaan radial melengkung dan permukaan bawah, sedangkan permukaan radial melengkung dari nampan kedua terletak pada dasarnya sejajar dengan permukaan melengkung pena di zona antarmuka, yang memberikan ketebalan bilah yang pada dasarnya konstan di zona antarmuka.

5. Turbin yang mengandung setidaknya satu sudu sesuai dengan klaim 1.

6. Mesin turbin gas yang mengandung setidaknya satu turbin sesuai dengan klaim 5.

Relevansi pekerjaan

Sumber daya dan keandalan mesin pesawat terutama ditentukan oleh daya dukung bilah kompresor (Gbr. 1), yang merupakan bagian paling kritis dan berbeban tinggi yang mengalami beban bolak-balik dan siklik yang signifikan selama operasi, yang bekerja pada mereka pada frekuensi tinggi . Baling-baling kompresor adalah bagian paling besar, bermuatan tinggi, dan kritis dari mesin pesawat.
Sebuah fitur dari bilah kompresor, yang memiliki tepi saluran masuk dan keluar yang tipis dan terbuat dari paduan titanium, yang sangat sensitif terhadap konsentrasi tegangan, adalah bahwa bilah tersebut pertama kali bertemu dengan benda asing (burung, hujan es, dll.) yang memiliki memasuki saluran mesin.
Risiko, torehan, kerusakan akibat erosi, dan cacat lainnya secara signifikan meningkatkan tingkat tekanan getaran lokal, yang secara tajam mengurangi karakteristik kekuatan tulang belikat. Oleh karena itu, penciptaan kombinasi yang menguntungkan dari sifat-sifat lapisan permukaan pada penyelesaian akhir dan operasi pengerasan memiliki pengaruh besar pada peningkatan daya tampung baling-baling mesin turbin gas. Tugas mendesak adalah mengevaluasi pengaruh pengerasan regangan permukaan pada kekuatan tumbukan bilah pada benturan dengan benda asing.

Gambar 1 - Model bilah kompresor GTE (10 bingkai, 20 siklus)

Saat ini, dalam pembuatan bilah kompresor, metode deformasi plastik dan pemrosesan mekanis, serta teknologi kompleks pada operasi penyelesaian proses teknologi, banyak digunakan.
Mesin vibroabrasive (VO) pada instalasi khusus telah menemukan aplikasi luas dalam produksi bilah kompresor dari paduan titanium. Efek positif pada efektivitas pemrosesan vibroabrasive adalah penggunaan cairan kimia aktif bersama dengan abrasif.
Perawatan ultrasonik dengan bola (UZO) memungkinkan untuk membentuk kombinasi yang menguntungkan dari karakteristik lapisan permukaan bilah kompresor, yang memiliki kekakuan rendah, akurasi manufaktur tinggi, konfigurasi kompleks, dan tepi tipis.
Peledakan tembakan pneumatik (PDO) ditandai dengan tabrakan geser bola dengan permukaan airfoil blade, mencegah overhardening mereka. Telah ditetapkan bahwa PDA disertai dengan penurunan ketidakhomogenan struktural dan membuat struktur, distribusi fase dan tegangan tekan sisa lebih seragam di lapisan permukaan airfoil blade. Metode peledakan tembakan pneumatik yang diusulkan untuk perawatan finishing dan pengerasan secara efektif menetralkan cacat mikro teknologi dari lapisan permukaan yang terbentuk pada tahap sebelumnya dari proses teknologi, disertai dengan peningkatan yang signifikan dalam batas daya tahan, penurunan dispersi daya tahan, dan tidak memerlukan penyelesaian tepi tipis berikutnya dengan pemolesan manual.
Salah satu metode perawatan finishing dan hardening yang menjanjikan adalah metode magnetic abrasive polishing (MAP). Ciri khas MAP adalah kemampuan untuk memproses bagian dengan konfigurasi yang berbeda dan menggabungkan operasi finishing dan hardening dalam satu proses.
Masalah erosi bilah mesin turbin gas umumnya diakui. Intensitas dan jenis erosi sudu kompresor tidak hanya bergantung pada kondisi tumbukan partikel dengan permukaan airfoil, tetapi juga pada kombinasi karakteristik lapisan permukaan.
Untuk meningkatkan ketahanan aus bilah, penggunaan yang semakin meluas telah jenis yang berbeda teknologi kompleks - penerapan pelapis plasma dalam kombinasi dengan berbagai metode penyelesaian dan pengerasan.
Pengembangan dan pengenalan mesin ke dalam produksi serial saat ini disertai dengan desain progresif dan solusi teknologi, yang diekspresikan dalam penampilan suku cadang baru, penggunaan bahan struktural baru yang mendasar, serta peningkatan teknologi produksi, perakitan, dan pengujian. Proses pemesinan teknologi canggih berdasarkan konsep pemotongan berkecepatan tinggi banyak digunakan, metode pengerasan akhir dan perlakuan panas sedang ditingkatkan.
Hubungan erat antara desain dan teknologi produksi mesin telah menentukan sejumlah masalah saat ini terkait dengan peningkatan daya dukung bagian profil kompleks menggunakan metode teknologi.

Tujuan dan tugas pekerjaan

Objektif- meningkatkan daya tahan dan kualitas bilah kompresor GTE dengan meningkatkan dukungan struktural dan teknologi untuk proses pembuatan bilah kompresor GTE.

Tugas utama pekerjaan:
1.) Melakukan analisis status dukungan struktural dan teknologi saat ini untuk proses pembuatan bilah kompresor GTE;
2.) Jelajahi kemungkinan peningkatan daya tahan bilah kompresor dengan menerapkan pelapis ion-plasma;
3.) Lakukan eksperimen untuk mempelajari sifat-sifat lapisan ion-plasma yang tahan aus;
4.) Pengembangan rekomendasi untuk meningkatkan dukungan struktural dan teknologi untuk proses pembuatan bilah kompresor GTE.

Kebaruan ilmiah dari karya tersebut

Kebaruan ilmiah dari pekerjaan ini terletak pada pengembangan rekomendasi untuk meningkatkan dukungan struktural dan teknologi untuk proses pembuatan bilah kompresor GTE dan menciptakan struktur yang optimal untuk proses teknologi pemrosesan bilah kompresor GTE. Selain itu, pekerjaan ini memberikan solusi untuk masalah daya tahan dan ketahanan aus bilah kompresor GTE.

Bagian utama

Bilah kompresor mesin turbin gas

Blade GTE beroperasi pada suhu tinggi, mencapai lebih dari 1200 °C untuk turbin dan lebih dari 600 °C untuk kompresor. Beberapa perubahan dalam mode operasi termal mesin - pemanasan cepat pada saat memulai dan pendinginan cepat ketika mesin dimatikan - menyebabkan perubahan siklik dalam tekanan termal, yang dicirikan sebagai kelelahan termal (Gbr. 2). Selain itu, bagian profil dari airfoil dan akar sudu, selain tegangan dan tekukan dari gaya sentrifugal, tekukan dan torsi dari aliran gas berkecepatan tinggi, mengalami tegangan bolak-balik dari beban getaran, amplitudo dan frekuensi yang bervariasi selama jangkauan luas.

Gambar 2 - Skema pergerakan aliran gas pada mesin turbin gas (3 frame)

Keandalan pengoperasian bilah kompresor dan turbin tidak hanya bergantung pada kekuatan strukturalnya, ketahanannya terhadap beban statis siklik dan jangka panjang, tetapi juga pada teknologi pembuatannya, yang secara langsung memengaruhi kualitas lapisan permukaan shank dan bulu bilah. Konsentrator tegangan struktural dan teknologi terbentuk di lapisan permukaan, itu dipengaruhi oleh pengerasan kerja dan tegangan sisa internal dari pemrosesan mekanis. Selain itu, lapisan permukaan terkena beban eksternal dalam jenis utama keadaan tegangan (tekuk, tarik, puntir) lingkungan luar. Faktor-faktor negatif ini dapat menyebabkan kerusakan bilah, dan, akibatnya, kegagalan mesin turbin gas.
Produksi bilah GTE menempati tempat khusus di industri mesin pesawat, yang disebabkan oleh sejumlah faktor, yang utamanya adalah:
kompleks bentuk geometris bulu dan betis dari bilah;
presisi manufaktur tinggi;
penggunaan bahan mahal seperti baja paduan dan paduan titanium;
produksi massal bilah;
peralatan proses teknologi dengan peralatan khusus yang mahal;
kompleksitas manufaktur yang tinggi.
Saat ini, jenis pemesinan berikut adalah tipikal untuk produksi bilah GTE:
peregangan;
penggilingan;
bergulir;
pemolesan;
pemolesan getaran atau penggilingan getaran;
perawatan panas .

Pembentukan lapisan permukaan pada operasi finishing untuk pembuatan bilah

Selama pembuatan bilah GTE, kekasaran mikro dan risiko terbentuk di permukaannya, dan transformasi struktural dan fase terjadi di lapisan permukaan. Selain itu, peningkatan kekerasan logam dan pembentukan tegangan sisa diamati di lapisan permukaan.
Dalam kondisi operasi, lapisan permukaan merasakan beban terbesar dan mengalami efek fisik dan kimia: mekanis, termal, korosi, dll.
Dalam kebanyakan kasus, sifat servis permukaan bilah GTE mulai memburuk karena keausan, erosi, korosi, retak lelah, yang dapat menyebabkan kegagalan.
Setelah menyelesaikan membedakan cacat permukaan seperti: risiko, goresan, lecet, penyok, pori-pori, retak, gerinda, dll.
Sifat fisik dan mekanik lapisan permukaan, yang dibuat selama pembuatan bilah, berubah secara signifikan selama operasi di bawah pengaruh gaya, suhu, dan faktor lainnya.
Permukaan bagian memiliki sejumlah fitur dibandingkan dengan inti. Atom-atom yang berada dipermukaan memiliki ikatan satu arah dengan logam, sehingga berada dalam keadaan tidak stabil dan memiliki kelebihan energi dibandingkan dengan atom-atom di dalamnya.
Sebagai hasil dari difusi, terutama bila terkena suhu tinggi, senyawa kimia logam dasar dengan zat yang menembus dari luar. Pada suhu tinggi, mobilitas difusi atom meningkat, menyebabkan redistribusi konsentrasi elemen paduan. Difusi pada lapisan permukaan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap sifat-sifat logam. Hal ini terutama berlaku untuk operasi seperti penggilingan, ketika ada suhu tinggi di zona pemrosesan.
Alasan utama terjadinya stres makro selama pemesinan adalah ketidakhomogenan deformasi plastis dan pemanasan lokal logam pada lapisan permukaan, serta transformasi fase.
Tingkat dan kedalaman pengerasan lapisan permukaan bagian ditentukan oleh mode pemesinan dan secara langsung berkaitan dengan peningkatan jumlah dislokasi, kekosongan, dan cacat lain pada kisi kristal logam.
Lapisan permukaan bagian GTE terbentuk sebagai akibat dari fenomena yang saling terkait yang terjadi di zona deformasi dan zona yang berdekatan: beberapa deformasi elastis-plastik, perubahan sifat plastik logam, gesekan, perubahan struktur mikro dan makro, dll.
Selama pengerasan, sebagai akibat dari deformasi permukaan logam dan kerja gesekan, panas dilepaskan, yang memanaskan bagian. Dengan mode pemrosesan intensif, area lokal dari lapisan permukaan dipanaskan, sambil menghaluskan - hingga 600-700 ° C, dengan metode tumbukan - hingga 800-1000 ° C.
Pemanasan seperti itu menyebabkan penurunan tingkat tegangan tekan sisa di dekat permukaan, yang dapat menyebabkan penurunan efek pengerasan. Dalam beberapa kasus, tegangan tekan diubah menjadi tegangan tarik.
Alasan utama pengerasan adalah peningkatan densitas dislokasi yang menumpuk di dekat garis geser dan pemberhentian berikutnya di depan berbagai jenis hambatan yang terbentuk selama proses deformasi atau yang ada sebelumnya. Fragmentasi menjadi blok-blok volume logam yang tertutup di antara bidang slip, rotasi blok-blok ini, kelengkungan bidang slip dan akumulasi produk penghancuran kisi kristal di atasnya berkontribusi pada peningkatan ketidakteraturan di sepanjang bidang slip, dan , akibatnya, untuk pengerasan.
Selama pemesinan bagian, pembentukan tegangan sisa dikaitkan dengan deformasi plastis yang tidak merata dari lapisan permukaan, yang terjadi selama interaksi faktor gaya dan termal.
Deformasi disertai dengan proses geser, reorientasi, penghancuran, pemanjangan atau pemendekan komponen struktur secara mendalam dan saling berhubungan. Bergantung pada sifat deformasi, peningkatan kepadatan material bagian diamati.
Dalam kondisi pengerasan yang parah, pengerasan berlebih dapat terjadi, akibatnya retakan mikro berbahaya muncul di lapisan permukaan dan pembentukan partikel logam pengelupasan diuraikan. Pengerasan ulang adalah proses ireversibel di mana pemanasan tidak mengembalikan struktur asli logam dan sifat mekaniknya.

Pemrosesan bilah vibroabrasive

Blade adalah bagian massa karakteristik dari mesin turbin gas pesawat, mereka beroperasi di bawah kondisi beban statis, dinamis, dan termal yang tinggi dan sangat menentukan masa pakai dan keandalan mesin secara keseluruhan.
Untuk pembuatannya, paduan titanium kekuatan tinggi, baja tahan karat, paduan tahan panas berbasis nikel, serta bahan komposit digunakan.
Kompleksitas pembuatan bilah di sebagian besar desain mesin turbin gas adalah 30-40% dari total kerumitan mesin. Fitur ini, bersama dengan kondisi pengoperasian blade di mesin, memerlukan penggunaan metode lanjutan untuk mendapatkan blanko dalam produksi, teknologi modern pemrosesan, terutama pada operasi penyelesaian, mekanisasi dan otomatisasi proses teknologi.
Dalam pengoperasian mesin turbin gas pesawat, dari semua kegagalan karena alasan kegagalan kekuatan suku cadang, bilah mencapai sekitar 60%. Sebagian besar kegagalan blade bersifat kelelahan. Hal ini sering difasilitasi oleh kerusakan pada baling-baling yang disebabkan oleh partikel padat yang masuk ke saluran mesin (batu saat meluncur di tanah, burung yang terbang, dll.). Hal ini menyebabkan kebutuhan untuk memiliki margin kekuatan siklik yang cukup tinggi dari bilah, serta untuk mengambil langkah-langkah teknologi dan desain khusus untuk meningkatkan daya tahannya jika terjadi kerusakan (penyok).
Bergantung pada kondisi operasi di mesin, tingkat tegangan bolak-balik pada bilah biasanya berkisar antara 40-160 MPa, dan dengan mempertimbangkan margin keamanan yang diperlukan, batas daya tahan biasanya diperlukan dalam kisaran 300-500 MPa. Ketahanan lelah sudu tergantung pada bahan, desain sudu, dan teknologi pembuatannya, tetapi bagaimanapun juga, keadaan lapisan permukaan sangat mempengaruhi nilai batas daya tahan. Faktor utama yang mempengaruhi kualitas lapisan permukaan adalah:
- tegangan sisa - tandanya, besarnya, kedalaman, sifat distribusi pada bagian bagian, dll .;
- microrelief permukaan - ukuran dan sifat kekasaran mikro, adanya goresan;
- struktur lapisan permukaan.
Urgensi tugas meningkatkan ketahanan lelah bilah telah mengarah pada pengembangan dan penerapan metode pemrosesan khusus dan pengenalan sejumlah metode khusus untuk memproses permukaannya di industri.
Tempat pemrosesan vibroabrasive dalam proses teknologi pemrosesan mekanis bilah, sebagai suatu peraturan, adalah proses finishing yang dilakukan pada tahap akhir pemrosesan. Bergantung pada bahan bilah, jenis pemrosesan sebelumnya, dan nilai awal kekasaran permukaan mikro dan beberapa faktor lainnya, mode pemrosesan ditetapkan - frekuensi dan besarnya amplitudo osilasi, karakteristik benda kerja (kerusakan abrasif, benda getar yang dicetak, bola keramik, kaca atau logam, kubus kayu, dll.), rasio massa, dll. Hal ini memungkinkan untuk mencapai hasil yang diinginkan dalam rentang keadaan permukaan awal yang cukup luas. Jadi, untuk bilah kompresor dimensi kecil dan menengah yang terbuat dari baja dan paduan titanium, operasi pembentukan akhir adalah penggulungan dingin diikuti dengan pembulatan tepi dengan roda abrasif. Dalam hal ini, kekasaran permukaan adalah Ra = 1,6 dan lebih tinggi, oleh karena itu, mode perlakuan getaran "lunak" digunakan untuk meratakan kekasaran mikro pada permukaan dan menciptakan tegangan tekan pada lapisan permukaan. Dalam hal ini, pemrosesan massal digunakan (tanpa memperbaiki bagian) di vibrator toroidal. Dalam beberapa kasus, teknologi pemrosesan menyediakan penggilingan abrasif pada operasi akhir, diikuti dengan pemolesan permukaan airfoil blade. Pisau tersebut dikenakan perlakuan vibroabrasive yang lebih intens untuk menghilangkan kekasaran mikro dan memberikan tegangan tekan sisa di lapisan permukaan.
Jauh lebih sulit untuk menerapkan pemrosesan getaran yang efektif dari bilah mesin turbo yang besar. Massa besar dari bagian-bagian tersebut, dengan mempertimbangkan berat wadah dan lingkungan kerja membuatnya bermasalah untuk membuat mesin getar dengan frekuensi dan amplitudo osilasi yang dapat diterima dalam dua atau tiga koordinat karena peningkatan tajam dalam daya penggerak yang diperlukan dan kelebihan beban dinamis elemen mesin. Selain itu, detail ini adalah kualitas terburuk permukaan asli, yang mengurangi produktivitas pemrosesan.
Di perusahaan Motor Sich, metode perawatan getaran koordinat tunggal longitudinal dalam wadah tertutup (POVO) digunakan.
Dalam mesin vibroabrasive domestik dan asing tradisional, pengisi longgar didorong dari gerakan osilasi bagian bawah wadah, yang selalu di bagian bawah. Dalam hal ini, pengisi dikembalikan jatuh bebas. Efektivitas metode ini tidak cukup tinggi.
Proses pemesinan vibroabrasive bagian diaktifkan dan diintensifkan secara signifikan di dalam wadah tertutup dengan dua bagian bawah yang terletak berseberangan, jika pengisi curah secara aktif berosilasi di antara mereka, menerima energi kinetik dari setiap bagian bawah. Intensitas dampak pengisi dengan benda kerja meningkat secara signifikan. Dinding samping wadah miring (kerucut), yang menciptakan kompresi tambahan pengisi selama gerakannya, yang meningkatkan kekuatan aksi dinamis antara pengisi abrasif dan dinding wadah, di mana bagian mesin dari gas mesin turbin berada dalam keadaan tetap atau bebas.
Saat bergetar dengan metode ini dengan butiran abrasif dan bola baja yang dikeraskan, penghilangan logam dari permukaan dan mikrodeformasi permukaan bagian lebih intens daripada di vibrator tradisional, yang meningkatkan besarnya dan kedalaman tegangan tekan permukaan dan meningkatkan ketahanan lelah bagian.
Gambar 3 menunjukkan kurva perubahan kekasaran permukaan sudu berbahan baja 14Kh17N2Sh pada lama perlakuan pada unit getar dengan wadah berbentuk U.

Gambar 3 - Ketergantungan kekasaran pada perlakuan vibroabrasive dalam wadah berbentuk U (1) dan metode POVO (2)

Pencapaian kekasaran Ra=1,5 m dengan metode POOH, sebagai berikut dari Gambar 3, terjadi dalam waktu sekitar 30 menit, dan dengan pemrosesan vibroabrasive konvensional - 1,5 jam.
Studi tentang pemrosesan vibroabrasive pada sudu turbin dan kompresor menunjukkan keunggulan proses ini dibandingkan dengan pemolesan dan pemolesan manual. Hasil penelitian menunjukkan bahwa batas daya tahan sudu yang dilakukan vibrogrinding dan vibropolishing adalah 410 MPa dan memenuhi persyaratan TS. Besarnya dan sifat tegangan sisa dari sudu-sudu yang diteliti lebih menguntungkan daripada pada sudu-sudu dengan pemolesan dan pengkilap manual.

Kesimpulan

Sangat penting dalam memecahkan masalah memastikan sumber daya dan keandalan mesin turbin gas pesawat, serta menciptakan mesin generasi baru, memiliki pengembangan, peningkatan dan penciptaan proses teknologi baru, metode untuk memproses suku cadang dan peralatan yang meningkatkan tidak hanya produktivitas, tetapi juga juga kualitas manufaktur.
Munculnya jenis-jenis modern dan modifikasi mesin pesawat terus menerus disertai dengan solusi desain baru yang membawa kesulitan teknologi. Untuk mengatasinya tepat waktu dan mengurangi kesenjangan antara "ideal", dalam hal desain, dan "nyata", dalam hal teknologi manufaktur, perlu untuk secara aktif memperkenalkan metode progresif pemrosesan mekanis dan finishing-hardening ke dalam produksi.

literatur

1. Boguslaev V.A., Yatsenko V.K., Pritchenko V.F. Dukungan teknologi dan memperkirakan daya dukung suku cadang GTE. -K.: Perusahaan Penerbit Naskah, 1993. - 332 hal.
2. Driggs I. G., Pancaster O. E. Turbin gas penerbangan. Per. dari bahasa Inggris. G.G. Mironov. - M., Oborongiz, 1957 - 265 hal.
3. Turbin gas penerbangan Zhiritsky G.S. -M., Oborongiz, 1950 - 511 hal. 4. Doronin Yu.V., Makarov V.F. Alasan pembentukan cacat pada profil bulu mata pisau titanium selama pemolesan.// Ibid. - 1991. - No. 12. – hal. 17-19
5. Koloshchuk E.M., Shabotenko A.G., Khazanovich S.V. Pemesinan vibroabrasive volumetrik dari suku cadang GTE. // Penerbangan. prost. - 1973. - No. 6. 7 13 -16
6. Boguslaev V.A., Yatsenko V.K., Zhemanyuk P.D., Pukhalskaya G.V., Pavlenko D.V., Ben V.P. Perawatan finishing dan pengerasan bagian GTE - Zaporozhye, ed. OJSC "MotorSich", 2005 - 559 hal.
7. Demin F. I., Pronichev N. D., Shitarev I. L. Teknologi pembuatan bagian utama mesin turbin gas: Proc. uang saku. - M.: Mashinostroenie. 2002. - 328 hal.; Saya akan.
8. Sulima A.M., Shulov V.A., Yagodkin Yu.D. Lapisan permukaan dan sifat operasional bagian-bagian mesin. M.: Mashinostroyeniyu, 1988.240-an.
9. Skubachevskiy G.S. Mesin turbin gas pesawat: Buku teks untuk mahasiswa universitas penerbangan. M.: Mashinostroenie, 1969-544 hal.
10. Matalin A. A. Rekayasa teknologi: Buku teks untuk mahasiswa. M.: Mashinostroenie, 1985-512 hal.
11. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
Pisau kompresor GTE "Naro-Fominsk Machine-Building Plant" JSC
12. http://www.nfmz.ru/lopatki.htm
Doktor ilmu teknik Yury Eliseev, Direktur Umum FSPC MMPP "Salyut", Teknologi canggih untuk produksi bilah GTE

Catatan penting!
Saat menulis abstrak ini, pekerjaan master belum selesai. Penyelesaian Akhir: Desember 2009 teks lengkap karya dan materi tentang topik tersebut dapat diperoleh dari penulis atau pembimbingnya setelah tanggal yang ditentukan.