RU2551333C1 - Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя - Google Patents
Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551333C1 RU2551333C1 RU2013151713/02A RU2013151713A RU2551333C1 RU 2551333 C1 RU2551333 C1 RU 2551333C1 RU 2013151713/02 A RU2013151713/02 A RU 2013151713/02A RU 2013151713 A RU2013151713 A RU 2013151713A RU 2551333 C1 RU2551333 C1 RU 2551333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- temperature
- shank
- feather
- airfoil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении лопаток из алюминиевых сплавов для монодисков компрессоров газотурбинных двигателей. Изготавливают заготовку лопатки, имеющую перо предварительной формы и хвостовик. Для этого цилиндрическую заготовку подвергают предварительному гетерогенизирующему отжигу при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз, после чего осуществляют обработку с обеспечением интенсивной пластической деформации. Затем проводят деформационно-термическую обработку. Указанная обработка включает прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз. Далее образуют профиль в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки со степенью деформации е≥0,2. Затем осуществляют искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава. В результате обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик лопаток с одновременным снижением металлоемкости за счет уменьшения толщины пера лопатки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления лопаток для монодисков компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД), применяемых в авиастроении и энергомашиностроении, из материалов, способных деформироваться в холодном или горячем состоянии, а именно из алюминиевых сплавов. Особенностью таких лопаток является наличие тонкого широкого пера и массивной технологической бобышки, предназначенной для захвата в зажимном механизме при изготовлении монодисков.
Известны традиционные технологии производства лопаток ГТД, включающие многопереходную изотермическую штамповку с большим припуском и последующим удалением припуска мехобработкой (Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. «Производство лопаток газотурбинных двигателей». - М:. Машиностроение / Машиностроение-Полет, 2002. - стр. 66, 100, 101-197). Традиционные технологии являются трудоемкими и металлоемкими.
Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя из алюминиевых сплавов, включающий изготовление заготовки, имеющей перо лопатки предварительной формы и хвостовик, и последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки изотермической штамповкой в штампе (патент РФ №2403119, МПК В21К 3/04, опубл. 10.11.2010 г.).
Недостатком прототипа является высокая металлоемкость и трудоемкость изготовления лопаток.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик лопаток ГТД, в частности повышение прочностных, усталостных и весовых качеств, а также снижение трудоемкости и металлоемкости процесса изготовления за счет уменьшения толщины пера лопатки.
Технический результат от применения изобретения - снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления лопаток, повышение их прочностных и усталостных свойств.
Поставленная задача решается способом изготовления лопаток газотурбинного двигателя из алюминиевых сплавов, включающим изготовление заготовки, имеющей перо лопатки предварительной формы и хвостовик, и последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки изотермической штамповкой в штампе. В отличие от прототипа изготовление заготовки осуществляют путем проведения предварительного гетерогенизирующего отжига цилиндрической заготовки при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз и последующей обработки с обеспечением интенсивной пластической деформации, после чего осуществляют деформационно-термическую обработку, включающую прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз, а последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки осуществляют со степенью деформации е≥2, после чего проводят искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава.
Согласно изобретению:
- интенсивную пластическую деформацию осуществляют методом всесторонней ковки, или равноканальным угловым прессованием, или изотермической прокаткой;
- выдавливают перо лопатки предварительной формы, имеющее в поперечном сечении удлиненную эллипсоидную или восьмерообразную форму, обеспечивающую однородное распределение смазки и необходимую величину деформации в процессе последующей изотермической штамповки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - схема изотермического выдавливания пера лопатки с поперечным сечением эллипсоидной формы (а) или восьмерообразной формы (б); на фиг. 2 - компьютерная модель изготовленной лопатки, а - вид спереди, 6 - вид сверху.
На чертежах обозначено: 1 - перо лопатки предварительной формы, 2 - хвостовик, 3 - пресс-остаток, 4 - тонкое перо окончательной формы, 5 - технологическая бобышка.
Предлагаемый согласно изобретению способ изготовления лопаток ГТД осуществляют следующим образом.
Цилиндрическую заготовку подвергают гетерогенизирующему отжигу при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз и последующей интенсивной пластической деформации, которую можно проводить методом всесторонней ковки, или равноканальным угловым прессованием, или изотермической прокаткой. Такая обработка обеспечивает получение ультрамелкозернистой структуры материала и направлена на повышение прочности без снижения пластичности. Это позволяет уменьшить толщину пера лопатки, что приводит к снижению металлоемкости и, соответственно, взлетного веса, шумности двигателя, повышению его ресурса.
Затем из заготовки выдавливают перо лопатки предварительной формы, имеющее в поперечном сечении форму удлиненного эллипса (фиг. 1а) или форму восьмерки (фиг. 16). При этом осуществляют прямое изотермическое выдавливание, а указанная форма поперечного сечения обеспечивает однородное распределение смазки и необходимую величину деформации в процессе последующей изотермической штамповки. Одновременно с прямым выдавливанием пера осуществляется обратное выдавливание хвостовика 2. В результате выдавливания между пером и хвостовиком образуется пресс-остаток 3 объемом, обеспечивающим формирование технологической бобышки 5 (фиг. 2), предназначенной для захвата лопатки в зажимном механизме при изготовлении монодиска.
Полученную таким образом заготовку подвергают термообработке путем гомогенизирующего отжига с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз, подготавливая, таким образом, материал для дальнейшей деформационно-термической обработки, включающей изотермическую штамповку с одновременной закруткой пера и хвостовика и их калибровкой. Степень деформации при этом составляет е≥0,2. Эта операция с одной стороны обеспечивает получение окончательной формы лопатки с тонким пером 4 (фиг. 2 а, б) и с другой стороны стимулирует распад пересыщенного твердого раствора, в результате чего при последующем старении формируется повышенное количество упрочняющих фаз, равномерно распределенных в объеме материала заготовки. Затем осуществляют искусственное старение заготовки при температуре коагуляции фаз материала заготовки. Окончательный вид лопатки после обработки показан на компьютерной модели (фиг. 2).
Пример конкретного выполнения.
Проведена опытная штамповка лопатки для монодиска компрессора ГТД из высокопрочного алюминиевого сплава 2139.
Конструктивные параметры лопатки:
1. Массивная технологическая бобышка с размерами 137х35х30 для захвата сварочной машиной;
2. Тонкое широкое перо, имеющее размер в верхней части 2,9 мм; хорда 118 мм;
3. Максимальная высота лопатки 220 мм;
4. Угол закрутки при вершине 52°;
5. Угол наклона центральной оси пера относительно замка 67.
Режимы обработки:
1. Гетерогенизирующий отжиг цилиндрической заготовки при температуре 430°С в течение трех часов.
2. Интенсивная пластическая деформация методом всесторонней ковки при температуре 430°С с достижением степени деформации е≥4.
3. Операция выдавливания пера и хвостовика лопатки при температуре 380°С.
Снижение температуры обеспечивает более устойчивое течение и подготовку структуры сплава к окончательной изотермической штамповке.
4. Гомогенизирующий отжиг при температуре 525°С в течение одного часа с последующей закалкой в воду.
5. Окончательная изотермическая штамповка с одновременной закруткой пера и хвостовика лопатки при температуре искусственного старения 190°С.
6. Искусственное старение, включающее выдержку в печи при температуре 190°С в течение двух часов.
Предложенное изобретение позволяет разработать эффективную технологию изготовления лопаток ГТД с тонким пером и массивной технологической бобышкой из перспективных материалов - высокопрочных алюминиевых сплавов, со значительным снижением металлоемкости, трудоемкости, обеспечивающих уменьшение взлетного веса двигателя, увеличение его ресурса и повышение экономичности.
Claims (3)
1. Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя из алюминиевых сплавов, включающий изготовление заготовки, имеющей перо лопатки предварительной формы и хвостовик, и последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки изотермической штамповкой в штампе, отличающийся тем, что изготовление заготовки осуществляют путем проведения предварительного гетерогенизирующего отжига цилиндрической заготовки при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз и последующей обработки с обеспечением интенсивной пластической деформации, после чего осуществляют деформационно-термическую обработку, включающую прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз, а последующее образование профиля в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки осуществляют со степенью деформации е≥0,2, после чего проводят искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивную пластическую деформацию осуществляют методом всесторонней ковки, или равноканальным угловым прессованием, или изотермической прокаткой.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдавливают перо лопатки предварительной формы, имеющее в поперечном сечении удлиненную форму в виде эллипса или восьмерки, обеспечивающую однородное распределение смазки и необходимую величину деформации в процессе последующей изотермической штамповки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151713/02A RU2551333C1 (ru) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151713/02A RU2551333C1 (ru) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2551333C1 true RU2551333C1 (ru) | 2015-05-20 |
RU2013151713A RU2013151713A (ru) | 2015-05-27 |
Family
ID=53284881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151713/02A RU2551333C1 (ru) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551333C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706933C2 (ru) * | 2015-05-26 | 2019-11-21 | Сафран Эркрафт Энджинз | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТКИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ TiAl |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1826264A1 (ru) * | 1990-05-29 | 1995-07-09 | Научно-производственное объединение "Всесоюзный институт авиационных материалов" | Способ изготовления лопаток из жаропрочных сплавов |
US6127044A (en) * | 1995-09-13 | 2000-10-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for producing titanium alloy turbine blades and titanium alloy turbine blades |
RU2257277C1 (ru) * | 2004-05-31 | 2005-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
RU2403119C2 (ru) * | 2009-01-11 | 2010-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
-
2013
- 2013-11-20 RU RU2013151713/02A patent/RU2551333C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1826264A1 (ru) * | 1990-05-29 | 1995-07-09 | Научно-производственное объединение "Всесоюзный институт авиационных материалов" | Способ изготовления лопаток из жаропрочных сплавов |
US6127044A (en) * | 1995-09-13 | 2000-10-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for producing titanium alloy turbine blades and titanium alloy turbine blades |
RU2257277C1 (ru) * | 2004-05-31 | 2005-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
RU2403119C2 (ru) * | 2009-01-11 | 2010-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706933C2 (ru) * | 2015-05-26 | 2019-11-21 | Сафран Эркрафт Энджинз | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТКИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ TiAl |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013151713A (ru) | 2015-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102357633B (zh) | 镍基高温合金锻件的制造方法 | |
CN101480689B (zh) | 两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法 | |
CN105200359B (zh) | 降低喷射成形7000系铝合金产品应力的热处理方法 | |
RU2016104070A (ru) | Способы для производства кованых продуктов и других обработанных продуктов | |
CN110560618B (zh) | 一种高强轻质合金复杂异形构件电磁辅助成形成性工艺 | |
CN108504915B (zh) | 一种具有高强度Goss+P织构和优异抗疲劳性能的Al-Cu-Mg合金及工艺 | |
CA2706289C (en) | Method for producing a forging from a gamma titanium aluminum-based alloy | |
CN107952794B (zh) | Tc4钛合金中厚板的单火轧制方法 | |
RU2020123933A (ru) | Прессованная кузнечная заготовка из алюминиевого сплава серии 6xxx и способ ее производства | |
US7895874B2 (en) | Near net shape forging process for compressor and turbine wheels and turbine spacer wheels | |
CN101294265A (zh) | 一种钛合金锻造工艺参数的试验方法 | |
CN107955893A (zh) | 一种铝合金转向节的锻造成型方法 | |
CN114042847A (zh) | 一种提高tb6钛合金断裂韧性的锻造方法 | |
RU2551333C1 (ru) | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя | |
RU2403119C2 (ru) | Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя | |
RU2382686C2 (ru) | Способ штамповки заготовок из наноструктурных титановых сплавов | |
CN103290344B (zh) | 一种无粗晶2618铝合金等温模锻件的制备方法 | |
CN105734470A (zh) | 一种沉积态2219铝合金的热处理方法 | |
CN116078970A (zh) | 一种降低高温合金开坯镦粗过程抗力的方法 | |
RU2503733C1 (ru) | Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы и способ получения прутка из него | |
CN114453542A (zh) | 燃气涡轮发动机压气机盘钛合金双金属制造方法 | |
RU2761398C1 (ru) | Способ обработки прутков из орто-сплавов титана для получения лопаток компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2381083C1 (ru) | Способ изготовления лопаточных заготовок | |
RU2707006C1 (ru) | Способ штамповки заготовок с ультрамелкозернистой структурой из двухфазных титановых сплавов | |
CN108356209A (zh) | 一种合金叶片锻件的锻造工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |