20. Технологический анализ чертежа рабочих лопаток осевого компрессора. Получение заготовок. Штамповка, изотермическая штамповка, высокоскоростная штамповка.

Лопатка компрессора- наиболее массовая деталь ГТД.

Число ступеней в осевых ГТД доходит до 18, а число лопаток в моторокомплекте до 1500 штук. Длина лопаток может менятся от 15 до 850мм, ширина пера (хордр) от 7 до 280мм, закрутка пера до 60˚.

Основными конструктивными параметрами, которые влияют на технологию изгоовления ЛК являются: габаритные размеры, формы хвостовика и пера, предельные допуски и отклонения поверхности пера и хвостовика, шероховатость этих поверхностей, толщина кромок и лопатки (Сmax), материал лопаток.

Для РЛК наиболее часто применяют хвостовики типа «ласточкин хвост», их размеры регламентируются ОСТ 1.11031-81 «Соединение лопаток с дисками типа «ласточкин хвост» ГТД. Конструкция и размеры».

Два типа:

• с углом клина 40 и60

• с углом клина 90

Размер хвостовика необходимо выбирать исходя из условий посадки в соединении. Назначается конструктором. Обеспечивается разбивкой лопаток на группы или обработкой основания хвостовика (шлифовка).

Перо лопатки имеет сложную пространственную форму. Задается координатным способом в осях. Профили поперечных сечение перенесены и повернуты относительно друг друга. Угол закрутки 60.

Перо лопатки относительно тонкое со значительным перепадом по толщине от периферийного к корневому сечению. Характеризуется малой кривизной (большим радиусом окружности вписанной в профиль поперечного сечения).

Точность изготовления пера по ОСТ 1.02571-81 «лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения формы и расположения пера».

Шероховатость пера находится в пределах Ra0.63…0.08 для различных типов двигателей.

Для изготовления лопаток используют легированные стали и титановые сплавы.

Лопатки должны сохранять работоспособность при температурах до 800, а также обладать повышенной коррозионной стойкостью.

Свойство стали- сопротивление коррозии – обусловлено наличием в их составе хрома .

Свойство хрома – повышает коррозионностойкость связано с его способностью образовывать на поверхности метала защитный слой окиси, нерастворимый в агрессивных коррозионных средах.

Для изготовления лопаток часто используют коррозионностойкие стали и сплавы типа 1Х17Н2 (ЭИ268), 13Х14НВФРЛ (ЭИ736), 1Х12Н2ВМФ (ЭИ 961), ЭП-718НД и др.

Титановые сплавы применяю при температурах до 500, при такой темп коррозионностойкие и не охрупчиваются. Обладаю высокими механическими свойствами (превосходящие конструкционные стали при темп 500) в сочетании с малым удельным весом. Наибольшее распространение получили сплавы ВТ3-1, ВТ5, ВТ8, ВТ9, ВТ18,ОТ4.

Технология изготовления заготовки лопаток компрессора.

Заготовительные тех процессы производства заготовок лопаток ГТД должно обеспечивать требуемые геометрические параметры, внутреннюю структуру и физико-механические свойства при оптимальных экономических показателях и при высоком КИМ.

В цехах предприятия штампуют лопатки ≈300мм. Заготовки большей длины поступают по кооперации с металлургических предприятий.

На предприятии существует 3 основных тех процесса:

• штамповка на винтовых и кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП)

• деформирование в изотермических условиях

• высокоскоростное выдавливание

Штамповка на КГШП пока остается наиболее распространенным способом. Припуск по перу 1,5..3мм на сторону, КИМ-0,12-0,15.

Изотермическая и ВСШ позволяют получать заготовки с припуском 0,2-0,6 мм или совсем без припуска по перу с КИМ до 0,6.

При наличии припусков по перу(длинные лопатки) назначают технологическую прибыли по периферии- технологическая бобышка (для создания технологической базы при последующей мех обработки).

Исходным материалом для изготовления штамповок служат горячекатаные прутки. Заготовки обтачивают и проводят 100% контроль УЗК.

Точные штамповки.

I.изотермическое деформирование- в заготовке, инструменте и окружающем их ограниченном пространстве создается и постоянно поддерживается температура, обеспечивающая оптимальную пластичность метала. Деформирование осуществляется при малых скоростях, что повышает пластичность метала и снижает сопротивление пластическому деформированию, т. к. упрочняющие процессы (возврат и раскристализация) успевают протекать в ходе деформирования (из-за малой скорости). Припуск по перу 0,2-0,6 мм на сторону.

Материал для изготовления штампов- сплав ЖС6К.

1. Предварительно заготовку формируют на ГКМ

2. заготовку перед деформированием покрывают защитно- смазочным покрытием (ЗСП) на основе стекла и эмали, которое позволяет снизить контактное трение и уменьшить усилие штамповки в 2-2,5 раза и предохраняет поверхность метала от окисления и газонасыщения (особенно титан).

Оборудование- специализированные гидравлические прессы с регулируемой скоростью рабочего хода ползуна типа ПА-2634; 2638; 2642 с усилием 2,5; 6,3 и 16МН.

Для нагрева штампов до температуры деформирования используют установки УЧС-280 с нагревом электросопротивлением. Штамповый блок защищен теплоизоляционным кожухом.

Изотермическую штамповку проводят при скорости деформирования до 2мм/сек.

По инструкции ВИАМ:

• температура нагрева заготовка для титана (ВТ3-1) 930-950, штампа 870-920; для сталей 1100- предварительная штамповка, 1052-окончательная штамповка

• обрезка с нагревом до 800

• правку- калибровку заготовки проводят в изотермических условиях при температуре 800.

После последней операции деформирования заготовку охлаждают в в вертикальном положении с температурой отжига для данного сплава.

1. высокоскоростное выдавливание (ВСШ) проводят на высокоскоростных молотах ипа ВСМ-2.

Сущность заключается в пластическом формоизменении метала при движении инструмента со скоростями несколько десятков метров в секунду (от 20м/сек до 40м/сек), высокая скорость повышает пластические свойства метала и способствует заполнению труднодоступных мест полости штампа (выходные кромки тонкие).

«+»:1. возможность изготовления лопаток с тонкими кромками

2.возможность исключить теплообмен между заготовкой и штампом и уменьшить контактное трение (изотермия из-за больших скоростей).

ВСШ лопатки длиной до 150мм. Припуск на сторону 0,05мм (до 0,2 для длинных лопаток) для сталей и 0,2-0,6 для титана. Требования к ВСШ приведены в ОСТ 1.41538-74 и РТМ 1521-75НИАТ.

Существует зависимость пластичности структуры и мех свойств материала лопаток от температуры, степени и скорости деформации.

Исходные заготовки нагревают: титан 960-1050; сталь 830-1220.Выдавливание производят во вставка, нагретых до 300-350.

Тех процесс изготовления штампов заготовок включает операции:

1. раскрой прутков на медные заготовки

2. нагрев заготовок, нагрев вставок

3. выдавливание

4. зачистка заусенцев, обдувка, зачистка дефектов

5. контроль;Применение технологии ВСШ обеспечивает КИМ до 0,7.