RU2682064C1 - Способ изготовления ротора турбомашины - Google Patents
Способ изготовления ротора турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682064C1 RU2682064C1 RU2017139095A RU2017139095A RU2682064C1 RU 2682064 C1 RU2682064 C1 RU 2682064C1 RU 2017139095 A RU2017139095 A RU 2017139095A RU 2017139095 A RU2017139095 A RU 2017139095A RU 2682064 C1 RU2682064 C1 RU 2682064C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- shaft
- parts
- welding
- axial
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 abstract 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/04—Electron-beam welding or cutting for welding annular seams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области изготовления роторов турбомашин с применением электронно-лучевой сварки. Способ включает изготовление вала ротора со стыковочной поверхностью и замковым элементом для соединения и кольцевых деталей ротора с плоскими торцевыми стыковочными поверхностями и замковыми элементами для их соединения, размещение упомянутых вала и деталей соосно друг другу, сборку с совмещением упомянутых стыковочных поверхностей и соединение посредством электронно-лучевой сварки по упомянутым поверхностям, проведение зачистки сварных швов с удалением замковых элементов и окончательную термическую обработку собранного ротора. При этом для сборки и соединения упомянутых вала и деталей используют осевой фиксатор, состоящий из штанги с прижимными дисками и центрирующими элементами в виде сменных центровочных втулок. Использование изобретения позволяет упростить технологический процесс изготовления ротора и обеспечить при этом высокое качество и точность его изготовления, что повышает надежность и увеличивает ресурс работы турбомашины в целом. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области изготовления роторов турбомашин с применением электронно-лучевой сварки, например, ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя, детали которого изготовлены из никелевого жаропрочного сплава.
Тенденция развития ГТД предполагает не только повышение их качества и надежности, но и снижение веса деталей и узлов, а также и роторных компрессоров высокого давления, за счет внедрения неразъемных соединений путем замены болтовых и винтовых соединений сварными.
Известен способ изготовления ротора турбомашины при котором кольцевые его заготовки соединяют электродуговой сваркой, (заявка ЕР 2725214 за 2014, B23K 15/00).
В этом способе предлагается для повышения надежности свариваемых кольцевых заготовок вводить между ними разнородные материалы. Однако это может привести к снижению качества сварки основных узлов ротора, поскольку различные стали и титановые сплавы не желательно применять в конструкциях роторной турбины ввиду низких характеристик прочности и жаропрочности при ее рабочих температурах 650-700°С.
Известен способ изготовления ротора турбомашины, принятый за прототип, включающий изготовление вала ротора со стыковочной поверхностью и замковым элементом для соединения и кольцевых деталей ротора с плоскими торцевыми стыковочными поверхностями и замковыми элементами для их соединения, при этом все упомянутые замковые элементы выполнены с возможностью предотвращения попадания расплава внутрь ротора при сварочном соединении кольцевых деталей и вала, размещение упомянутых вала и деталей соосно друг другу, сборку с совмещением упомянутых стыковочных поверхностей и соединение посредством электронно-лучевой сварки по упомянутым поверхностям, проведение зачистки сварных швов с удалением замковых элементов и окончательную термическую обработку собранного ротора, (RU 2571673, 2014, B23K 15/00).
Недостатком известного из указанного прототипа способа изготовления ротора является отсутствие в нем технологических средств, позволяющих осуществлять достаточно простой процесс изготовления ротора с невысокой трудоемкостью, но обеспечивающий при этом высокое качество и точность его изготовления.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением является упрощение технологического процесса изготовления ротора со снижением его трудоемкости и с обеспечением при этом высокого качества и точности его изготовления.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении надежности и увеличения ресурса работы турбомашины
Указанная техническая проблема решается тем, что в способе изготовления ротора турбомашины, включающем изготовление вала ротора со стыковочной поверхностью и замковым элементом для соединения и кольцевых деталей ротора с плоскими торцевыми стыковочными поверхностями и замковыми элементами для их соединения, при этом все упомянутые замковые элементы выполнены с возможностью предотвращения попадания расплава внутрь ротора при сварочном соединении кольцевых деталей и вала, размещение упомянутых вала и деталей соосно друг другу, сборку с совмещением упомянутых стыковочных поверхностей и соединение посредством электронно-лучевой сварки по упомянутым поверхностям, проведение зачистки сварных швов с удалением замковых элементов и окончательную термическую обработку собранного ротора, стыковочные поверхности вала ротора и смежной с ним кольцевой детали со стороны вала выполняют в виде цилиндрических поверхностей, соосных продольной оси ротора, причем для сборки и соединения упомянутых вала и деталей используют осевой фиксатор, состоящий из штанги с прижимными дисками, на торцевой плоскости одного из которых, располагаемого со стороны вала ротора, выполнен кольцевой выступ с диаметром, соответствующим осевому отверстию упомянутого вала, и центрирующими элементами в виде сменных центровочных втулок, выполненных с диаметром, соответствующим осевым отверстиям кольцевых деталей, при этом сначала на кольцевом выступе упомянутого прижимного диска, размещенного на штанге осевого фиксатора, устанавливают вал ротора, а на соответствующей сменной центровочной втулке, размещенной на упомянутой штанге, устанавливают смежную с валом кольцевую деталь и фиксируют упомянутые вал и кольцевую деталь посредством прижимных дисков, причем перед сваркой осевой фиксатор с закрепленными на нем упомянутыми валом и деталью устанавливают таким образом, чтобы продольная ось его штанги была параллельна электронному лучу сварочной установки, который направляют на стыковочные поверхности, а после удаления замкового элемента и зачистки сварного шва между упомянутыми валом и деталью к ней последовательно пристыковывают остальные кольцевые детали ротора, которые устанавливают на соответствующей сменной центровочной втулке, размещенной на упомянутой штанге, при этом перед сваркой их фиксируют посредством прижимных дисков и устанавливают осевой фиксатор с закрепленными на нем деталями в заданное положение относительно электронного луча сварочной установки.
Способ поясняется фигурами, на которых показано:
на фиг. 1 - ротор турбомашины в сборе на осевом фиксаторе,
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, где на кольцевой детали и валу ротора турбомашины, состоящего из вала и кольцевых деталей изображены сопрягаемые цилиндрические поверхности с замковыми элементами для их соединения, выполненными с возможностью предотвращения попадания расплава внутрь ротора при сварочном соединении кольцевых деталей,
на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, где на кольцевых деталях ротора изображены торцевые стыковочные плоскости с замковыми элементами под сварку,
На фиг. 4 - изображена цилиндрическая форма сопрягаемых поверхностей кольцевой детали с валом ротора.
Способ изготовления ротора турбомашины заключается в следующем.
Изготавливают вал 1 и кольцевые детали 2, 14, 15 ротора, например из жаропрочного никелевого сплава, причем, кольцевые детали 14, 15 и 2 со стороны детали 14 выполняют с плоскими торцевыми стыковочными поверхностями 6,18 и замковыми элементами 19 под сварку. Вал 1 и кольцевую деталь 2 со стороны вала 1 выполняют со стыковочными поверхностями в виде цилиндрических поверхностей 3 и 4, соосных продольной оси ротора, и замковым элементом 5.
Для сборки деталей ротора используют осевой фиксатор, состоящий из штанги 7, прижимных дисков 8 и 9, (последний выполнен с кольцевым выступом 10 на торцевой плоскости, располагаемой со стороны вала ротора с диаметром, соответствующим осевому отверстию 11 упомянутого вала 1 ротора), и сменные центровочные втулки 12, одна из которых выполнена под осевые отверстия 13 кольцевых деталей 14, 15 ротора, а другая - под осевое отверстие 16 кольцевой детали 2 ротора. На штанге 7 устанавливают вал 1 и кольцевую деталь 2 так, чтобы их оси совместились с осью 17 штанги 7. Для этого на штангу 7 нанизывают сменную центровочную втулку 12, выполненную с диаметром, соответствующим осевым отверстиям 16 кольцевых деталей 2, закрепляют ее на прижимном диске 8 и вводят в отверстие 16 кольцевой детали 2. Затем стыковочные цилиндрические поверхности 3,4 вала 1 и кольцевой детали 2 ротора совмещают, фиксируют соединяемые элементы в таком положении на штанге 7 посредством прижимных дисков 8 и 9. Далее, например, с помощью манипулятора (условно не показан), осевой фиксатор с закрепленными деталями располагают таким образом, чтобы ось 17 штанги 7 была параллельна электронному лучу сварочной установки, который направляют на стыковочные цилиндрические поверхности 3, 4. После чего осевой фиксатор вращают и состыкованные детали 1, 2 сваривают электронно-лучевой сваркой в узел. В процессе сварки замковый элемент 5 предотвращает попадание расплава внутрь ротора. После электронно-лучевой сварки осевой фиксатор разбирают - снимают со штанги 7 прижимной диск 8 и втулку 12. Со сваренных в единый узел деталей удаляют замковый элемент 5 и зачищают сварной шов узла. Затем на штангу 7 осевого фиксатора к собранному узлу нанизывают втулку 12, выполненную под осевые отверстия 13 кольцевых деталей 14, 15 ротора, на которой размещают кольцевые детали 14, 15 и фиксируют их посредством прижимных дисков 8 и 9. Осевой фиксатор вновь устанавливают на манипулятор, который размещает торцевые стыковочные поверхности свариваемых кольцевых деталей 14, 15 в соответствие с положением оси электронного луча сварочной установки, и осуществляют окончательную электронно-лучевую сварку деталей, образующих ротор. Далее, после разборки осевого фиксатора зачищают сварные швы ротора и удаляют замковые элементы 19. После окончания механической обработки сварных швов выполняют окончательную термическую обработку сварной конструкции ротора, например путем закалки на воздухе с температурой, на 40-60°С, превышающей температуру полного растворения упрочняющей фазы Y' или путем закалки и старения с выдержкой при температуре на 120-320°С ниже полного растворения Y'.
Использование изобретения позволяет упростить технологический процесс изготовления ротора и обеспечить при этом высокое качество и точность его изготовления, что повышает надежность и увеличивает ресурс работы турбомашины в целом.
Claims (4)
1. Способ изготовления ротора турбомашины, состоящего из вала и кольцевых деталей, включающий изготовление вала ротора со стыковочной поверхностью и замковым элементом для соединения и кольцевых деталей ротора с плоскими торцевыми стыковочными поверхностями и замковыми элементами для их соединения, при этом все упомянутые замковые элементы выполнены с возможностью предотвращения попадания расплава внутрь ротора при сварочном соединении кольцевых деталей и вала, размещение упомянутых вала и деталей соосно друг другу, сборку с совмещением упомянутых стыковочных поверхностей и соединение посредством электронно-лучевой сварки по упомянутым поверхностям, проведение зачистки сварных швов с удалением замковых элементов и окончательную термическую обработку собранного ротора, отличающийся тем, что стыковочные поверхности вала ротора и смежной с ним кольцевой детали со стороны вала выполняют в виде цилиндрических поверхностей, соосных продольной оси ротора, причем для сборки и соединения упомянутых вала и деталей используют осевой фиксатор, состоящий из штанги с прижимными дисками, на торцевой плоскости одного из которых, располагаемого со стороны вала ротора, выполнен кольцевой выступ с диаметром, соответствующим осевому отверстию упомянутого вала, и центрирующими элементами в виде сменных центровочных втулок, выполненных с диаметром, соответствующим осевым отверстиям кольцевых деталей, при этом сначала на кольцевом выступе упомянутого прижимного диска, размещенного на штанге осевого фиксатора, устанавливают вал ротора, а на соответствующей сменной центровочной втулке, размещенной на упомянутой штанге, устанавливают смежную с валом кольцевую деталь и фиксируют упомянутые вал и кольцевую деталь посредством прижимных дисков, причем перед сваркой осевой фиксатор с закрепленными на нем упомянутыми валом и деталью устанавливают таким образом, чтобы продольная ось его штанги была параллельна электронному лучу сварочной установки, который направляют на стыковочные цилиндрические поверхности, а после удаления замкового элемента и зачистки сварного шва между упомянутыми валом и деталью к ней последовательно пристыковывают остальные кольцевые детали ротора, которые устанавливают на соответствующей сменной центровочной втулке, размещенной на упомянутой штанге, при этом перед сваркой их фиксируют посредством прижимных дисков и устанавливают осевой фиксатор с закрепленными на нем деталями в заданное положение относительно электронного луча сварочной установки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ротор выполняют из никелевого жаропрочного сплава.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ротор является ротором компрессора высокого давления.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для установки осевого фиксатора в заданное положение относительно электронного луча сварочной установки используют манипулятор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139095A RU2682064C1 (ru) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Способ изготовления ротора турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139095A RU2682064C1 (ru) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Способ изготовления ротора турбомашины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2682064C1 true RU2682064C1 (ru) | 2019-03-14 |
Family
ID=65805870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139095A RU2682064C1 (ru) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Способ изготовления ротора турбомашины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2682064C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706925C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2019-11-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) | Способ изготовления составной заготовки типа "диск-вал" из жаропрочных сплавов |
CN110977131A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-10 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种转子类零件的电子束焊接变形精密控制方法 |
CN111872639A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-03 | 无锡市润和机械有限公司 | 一种压气机盘鼓组合制备方法 |
RU2815690C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2024-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ изготовления барабанно-дисковых секций ротора турбомашины |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007055379A1 (de) * | 2007-11-19 | 2009-05-20 | Alstom Technology Ltd. | Herstellungsprozess für einen Rotor |
EP2725214A1 (en) * | 2011-06-22 | 2014-04-30 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Rotor for turbine, process for producing same, method for bonding ni-based superalloy material to steel material, and structure |
RU2545869C2 (ru) * | 2009-06-10 | 2015-04-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ сварки для валов при вертикальной оси вращения |
RU2571673C1 (ru) * | 2014-07-31 | 2015-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления ротора турбины из никелевого жаропрочного сплава |
RU2575896C2 (ru) * | 2013-04-04 | 2016-02-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Способ сварки роторов для генерации энергии |
-
2017
- 2017-11-10 RU RU2017139095A patent/RU2682064C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007055379A1 (de) * | 2007-11-19 | 2009-05-20 | Alstom Technology Ltd. | Herstellungsprozess für einen Rotor |
RU2545869C2 (ru) * | 2009-06-10 | 2015-04-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ сварки для валов при вертикальной оси вращения |
EP2725214A1 (en) * | 2011-06-22 | 2014-04-30 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Rotor for turbine, process for producing same, method for bonding ni-based superalloy material to steel material, and structure |
RU2575896C2 (ru) * | 2013-04-04 | 2016-02-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Способ сварки роторов для генерации энергии |
RU2571673C1 (ru) * | 2014-07-31 | 2015-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления ротора турбины из никелевого жаропрочного сплава |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2706925C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2019-11-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) | Способ изготовления составной заготовки типа "диск-вал" из жаропрочных сплавов |
CN110977131A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-10 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种转子类零件的电子束焊接变形精密控制方法 |
CN110977131B (zh) * | 2019-11-25 | 2021-10-29 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种转子类零件的电子束焊接变形精密控制方法 |
CN111872639A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-03 | 无锡市润和机械有限公司 | 一种压气机盘鼓组合制备方法 |
RU2815690C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2024-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ изготовления барабанно-дисковых секций ротора турбомашины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2682064C1 (ru) | Способ изготовления ротора турбомашины | |
JP4749313B2 (ja) | 燃焼器ドーム補修方法 | |
US10330011B2 (en) | Bench aft sub-assembly for turbine exhaust case fairing | |
US8257039B2 (en) | Gas turbine engine case with replaced flange and method of repairing the same using cold metal transfer | |
JP4474146B2 (ja) | 鋳造ノズルの組み立て式修理 | |
US20160138401A1 (en) | Blade or vane arrangement for a turbomachine | |
US7507933B2 (en) | Method for fabricating a rotor shaft | |
EP1658923A2 (en) | Method for making a repaired turbine engine stationary vane assembly and repaired assembly | |
CA2571900C (en) | Method for repairing a turbine engine vane assembly and repaired assembly | |
US9523286B2 (en) | Vane segment and axial-flow fluid machine including the same | |
JPS64562B2 (ru) | ||
US8266800B2 (en) | Repair of nickel-based alloy turbine disk | |
JPH09500188A (ja) | 燃焼チャンバアッセンブリの修理方法 | |
JP4548705B2 (ja) | 静翼または動翼構成要素の製造方法 | |
US9085042B2 (en) | Stud welding repair of superalloy components | |
GB2132512A (en) | Welded stator vane assemblies for turbomachines | |
US10450880B2 (en) | Air metering baffle assembly | |
KR20170021862A (ko) | 보스와 환상 요소를 포함하는 터보머신 연소실용 조립체 | |
CN102620024A (zh) | 一种阀座组件制造方法 | |
US9925623B2 (en) | Case assembly and method | |
CN109477387B (zh) | 转子轴和用于制造转子轴的方法 | |
US9333589B2 (en) | Component and method for joining metal elements | |
RU2682065C1 (ru) | Способ изготовления секций ротора газотурбинного двигателя | |
JPS58143103A (ja) | タ−ビンノズルダイヤフラムの製造方法 | |
RU2518709C2 (ru) | Щеточное уплотнение роторов, способ и устройство для его изготовления |