RU2767968C1 - Способ производства деталей малоразмерного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс методом селективного лазерного сплавления - Google Patents
Способ производства деталей малоразмерного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс методом селективного лазерного сплавления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767968C1 RU2767968C1 RU2021114180A RU2021114180A RU2767968C1 RU 2767968 C1 RU2767968 C1 RU 2767968C1 RU 2021114180 A RU2021114180 A RU 2021114180A RU 2021114180 A RU2021114180 A RU 2021114180A RU 2767968 C1 RU2767968 C1 RU 2767968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- gas turbine
- turbine engine
- metal powder
- small
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000004927 fusion Effects 0.000 title claims abstract description 15
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 claims description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical group 0.000 description 2
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
- B23K26/342—Build-up welding
-
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/60—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству деталей малоразмерного газотурбинного двигателя (МГТД) с тягой до 150 кгс из металлопорошковых композиций сплавов марок никелевых ВЖ159, кобальтовых ВЛК1, алюминиевых АК9ч методом селективного лазерного сплавления. Способ включает создание электронной 3D-модели детали при помощи системы твердотельного моделирования, газодинамическую сепарацию металлического порошка из жаропрочного сплава с последующей его дегазацией, послойное нанесение металлического порошка на подложку и селективное сплавление лазерным лучом слоев металлического порошка с формированием детали в защитной атмосфере. При этом осуществляют топологическую оптимизацию электронной 3D-модели детали с учетом конструктивных особенностей детали и схемы ее нагружения. Нагрев подложки осуществляют в течение 30-60 мин. При использовании никелевого или кобальтового сплава ее нагревают до 200°С, при использовании алюминиевого сплава – до 100°С, а сплавление осуществляют в среде азота или аргона. Обеспечивается сокращение массы деталей, повышение их тяговооруженности МГТД. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способу изготовления деталей малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД), в частности, двигателей типов МГТД-20, МГТД-125 и МГТД-150, методом селективного лазерного сплавления и может быть использовано в авиадвигателестроении при производстве маршевого двигателя летательного аппарата.
Технология аддитивного производства для изготовления изделий авиационного назначения методом селективного лазерного сплавления (СЛС) осложнена необходимостью разработки таких режимов синтеза для авиационных сплавов, чтобы последующее синтезированное изделие обладало минимальной долей внутренних объемных дефектов, а также заданным качеством поверхности. Помимо разработки режима необходимо сконструировать и оптимизировать конструкцию изделия таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность его применения в силовых агрегатах летательных аппаратов и снизить их вес.
Известен способ изготовления компонента газотурбинного двигателя из металлического порошка, содержащий аддитивное изготовление компонента и его термическую обработку. Аддитивное изготовление компонента ведут в формовочной камере, в которую вводят науглероживающий газ. Термическую обработку полученного аддитивным изготовлением компонента ведут с обеспечением осаждения карбидов на границах его зерен (RU 2670827 С2, опубл. 25.10.2018 г. B22F 3/105).
К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести использование науглероживающего газа, который приводит к осаждению карбидов на поверхности сплавляемых слоев, что может приводить к росту объемных дефектов, локализованных между слоями.
Известен способ получения изделий для высоких тепловых нагрузок для авиационных двигателей, который включает обеспечение первой области компонента первым металлическим материалом посредством генеративного лазерного процесса или создание первой области из первого металлического материала, затем создание второй области компонента из второго металлического материала. Способ дополнительно включает создание охлаждающего элемента на компоненте путем селективного лазерного спекания и/или селективной лазерной плавки посредством увеличения концентрации таких элементов, как медь и/или алюминий с высокой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения в металлическом материале. (ЕР 2559787 А1, опубл. 20.02.2013 B23K 26/00).
К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести невозможность промышленной реализации данного способа изготовления деталей ГТД на современных установках селективного лазерного сплавления.
Известен способ изготовления металлических изделий селективным лазерным спеканием, включающий первый этап, на котором порошковый материал засыпают в загрузочный бункер, закрывают герметичную камеру, откачивают воздух из герметичной камеры с помощью вакуумной системы, затем заполняют внутренний объем герметичной камеры инертным газом из блока подачи инертного газа до достижения заданного давления, включают систему циркуляции инертного газа, обеспечивают непрерывный обдув зоны сплавления порошкового материала и оптического оборудования лазерной системы через вентиляционные отверстия и производят нагрев основания с подложкой для формируемого изделия. После чего осуществляют второй этап, на котором подают порошковый материал из загрузочного бункера в среде инертного газа через шлюзовое устройство в дозатор, производят выгрузку и разравнивание заданного объема порошкового материала с помощью выравнивателя из дозатора на подложку, полученный слой облучают сфокусированным лазерным излучением в точках слоя, соответствующих поперечному сечению формируемого изделия по заданной программе в системе управления упомянутой установки, после завершения облучения опускают опору для поддержки формируемого изделия на величину толщины полученного слоя. Выравниватель перемещают в обратном направлении, затем операции второго этапа повторяют до полного формирования изделия. После чего осуществляют третий этап, на котором удаляют защитный газ из герметичной камеры, выравнивают давление в герметичной камере с атмосферным, открывают герметичную камеру и извлекают полученное изделие из камеры (RU 2717761 С1, опубл. 25.03.2020, B22F 3/105).
К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести технологические трудности обеспечения равномерного слоя порошка при его нанесении с использованием вертикальной подачи, что ведет к увеличению количества объемных дефектов при синтезе изделия.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления детали из хромсодержащего жаропрочного сплава на основе никеля, включающий послойное нанесение порошка хромсодержащего жаропрочного сплава на основе никеля на подложку и селективное сплавление лазерным лучом слоев металлического порошка с формированием детали, горячее изостатическое прессование полученной детали в среде аргона и ее термическую обработку. Металлический порошок хромсодержащего жаропрочного сплава на основе никеля предварительно подвергают газодинамической сепарации с последующей дегазацией. Процесс сплавления слоев порошка лазерным лучом проводят в защитной атмосфере азота. Перед горячим изостатическим прессованием полученную деталь помещают в среду электрокорунда и стружки титана или титанового сплава без соприкосновения детали с упомянутой стружкой (RU 2623537, опубл. 27.06.2017 B23K 26/342).
Недостатком данного способа является отсутствие предварительной компьютерной обработки (топологической оптимизации) электронной 3D-модели детали газотурбинного двигателя, что не позволяет совершенствовать конструкцию детали, тем самым, снижая эффективность ее применения.
Технический результат заявленного изобретения заключается в разработке способа изготовления деталей малогабаритного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс с повышенным показателем тяговооруженности за счет сокращения массы деталей посредством топологической оптимизации.
Заявленный технический результат достигается тем, что способ изготовления деталей малоразмерного газотурбинного двигателя селективным лазерным сплавлением включает в себя операции создания электронной 3D-модели детали при помощи системы твердотельного моделирования, проведения топологической оптимизации детали с учетом ее конструктивных особенностей и схемы нагружения, разделение оптимизированной 3D-модели детали на слои и экспортирование ее на оборудование, газодинамическую сепарацию и дегазацию порошка, послойное нанесение металлического порошка на подложку нагретую в течении 30-60 минут до 200°С и селективное сплавление лазерным лучом слоев металлического порошка с формированием детали в защитной атмосфере азота.
В варианте изготовления детали МГТД фронтовое устройство, корпус, сопло, направляющий аппарат, колесо турбины, корпус соплового аппарата дополнительно подвергают горячему изостатическому прессованию при давлении 100-200 МПа и температуре 1100-1200°С.
В варианте изготовления детали МГТД фронтовое устройство, корпус, сопло, направляющий аппарат, жаровая труба, камера сгорания, дно корпуса, корпус внешнего направляющего аппарата, корпус компрессора передний, спрямляющий аппарат, диффузор, устройство входа, крышка устройства входа, крепление испарительных трубок дополнительно подвергают термической обработке.
В варианте изготовления деталей: корпус внешнего направляющего аппарата, корпус компрессора передний, спрямляющий аппарат, диффузор, устройство входа, крышка устройства входа, крепление испарительных трубок - в процессе сплавления слоев порошка осуществляют нагрев подложки до 100°С.
В варианте изготовления процесс сплавления слоев порошка лазерным лучом проводят в защитной атмосфере аргона.
В варианте изготовления металлический порошок выполнен из сплава на основе никеля или кобальта, или алюминия.
Топологическая оптимизация с учетом конструктивных особенностей и схемы нагружения после моделирования электронной 3D-модели детали позволяет снизить массу деталей МГТД с сохранением требуемых прочностных характеристик, тем самым обеспечить снижение веса и повышение тяговооруженности МГТД.
Газодинамическая сепарация металлического порошка позволяет исключить наличие в нем тонкой (агломерирующей) фракции менее 10 мкм, препятствующей равномерному нанесению на подложку, а также дефектных пористых гранул, внутри которых содержится локальный объем инертного газа аргона. Применение таких гранул в процессе лазерного сплавления приводит к структурной неоднородности (пористости) сплавленных слоев, что отрицательно сказывается на механических свойствах изготавливаемой детали. В большей степени достичь однородности сплавленных слоев можно используя порошки небольшого фракционного состава менее 63 мкм.
Дегазация металлического порошка жаропрочного сплава на основе фракционного состава менее 63 мкм позволяет удалить с поверхности частиц порошка адсорбированный кислород, который является вредной газовой примесью, приводящей к снижению механических свойств изготавливаемой детали.
С целью получения детали большей геометрической точности и высокими механическими свойствами предпочтительно использовать металлический порошок фракционного состава менее 63 мкм с содержанием кислорода менее 0,01 масс. %.
Дегазацию проводят посредством вакуумирования камеры, в которую помещен порошок, с последующим нагревом до температуры до 300°С и выдержке при ней в течение 2-6 ч.
Селективное сплавление (сканирование) порошка лазерным лучом лучше проводить со скоростью от 0,6 до 3,2 м/сек и мощностью лазера 150-600 Вт. Сочетание указанных скорости и мощности обеспечивает стабильный процесс изготовления деталей за счет полного расплавления сплавляемого слоя металлических порошков.
На подложку предпочтительно наносить слой порошка от 20 до 50 мкм.
В процессе изготовления каждое сечение формируемой детали разбивается на отдельные фрагменты, которые формируются с помощью лазерного сплавления металлического порошка, а при сплавлении следующего слоя детали шаг прохождения лазерного луча сдвигается. Это позволяет понизить термические напряжения, возникающие в процессе лазерного сплавления, за счет локализации внутренних напряжений сплавленного металла в небольшом участке и снижения их до минимума, что обеспечивает стабильность технологического процесса и изготовление детали заданной геометрической формы с высокой точностью.
Процесс селективного лазерного сплавления деталей из никелевого и кобальтового сплавов проводят с подогревом подложки до 200°С, для деталей из алюминиевого сплава - до 100°С. Эта операция направлена на снижение остаточных термических напряжений в деталях МГТД.
Проведение процесса горячего изостатического прессования детали, изготовленной селективным лазерным сплавлением металлического порошка жаропрочного сплава на основе никеля или кобальта, осуществляется при давлении 100-200 МПа и температуре 1100-1200°С, что обеспечивает эффективное снижение пористости синтезированного материала. Проведение процесса горячего изостатического прессования в среде электрокорунда и стружки титана или титанового сплава (стружка-газопоглотитель) обеспечивает уменьшение толщины окисленного слоя за счет снижения электрокорундом интенсивности циркуляции прессующей среды аргона у поверхности обрабатываемых деталей и поглощения из нее примесей кислорода стружкой-газопоглотителем, содержащей титан, имеющий высокое химическое сродство с кислородом. Во избежание высокотемпературного взаимодействия материала детали и стружки титана или титанового сплава во время горячего изостатического прессования деталь и стружка не должны соприкасаться, что достигается наличием в камере внутренней полости с полыми стенками, в которых находится смесь электрокорунда и стружки.
Заявленный способ осуществляется следующим образом. На первом этапе создается электронная 3D-модель при помощи системы твердотельного моделирования. Затем созданная электронная 3D-модель подвергается топологической оптимизации с учетом конструктивных особенностей и схемы нагружения в специальном программном обеспечении. После этого обработанная 3D-модель разделяется на слои и загружается в оборудование для трехмерной печати (3D-принтер). На втором этапе проводят предварительный подогрев подложки от 100 до 200°С в течении 30-60 минут, затем порошковый материал, толщина которого не превышает 50 мкм, распределяется тонким слоем на рабочей поверхности подложки. Лазер согласно заданным параметрам селективно осуществляет расплавление порошка в атмосфере азота или аргона для формирования первого слоя детали. После лазерного сплавления первого слоя металлического порошка подложка опускается на определенный уровень, наносится новый слой порошкового материала, и процесс многократно повторяется до завершения изготовления детали. При необходимости на третьем этапе проводится горячее изостатическое прессование и термическая обработка детали.
Детали МГТД, выполненные с применением заявленного способа, а также сплав, указаны в таблице №1.
По предложенному способу и прототипу была изготовлена камера сгорания двигателя МГТД-20. Масса деталей составила для предложенного способа - 330 г, для прототипа - 348 г. Эффективное снижение массы составило 5,2%.
По предложенному способу и прототипу был изготовлен диффузор двигателя МГТД-20. Масса деталей составила для предложенного способа - 135 г, для прототипа - 187 г. Эффективное снижение массы составило 27,8%.
По предложенному способу и прототипу был изготовлен корпус соплового аппарата МГТД-125/150. Масса деталей составила для предложенного способа - 803 г, для прототипа - 951 г. Эффективное снижение массы составило 15,6%.
Claims (4)
1. Способ изготовления деталей малоразмерного газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава в виде никелевого, кобальтового или алюминиевого сплава, включающий создание электронной 3D-модели детали при помощи системы твердотельного моделирования, газодинамическую сепарацию металлического порошка из жаропрочного сплава с последующей его дегазацией, послойное нанесение металлического порошка на подложку и селективное сплавление лазерным лучом слоев металлического порошка с формированием детали в защитной атмосфере, отличающийся тем, что осуществляют топологическую оптимизацию электронной 3D-модели детали с учетом конструктивных особенностей детали и схемы ее нагружения, причем осуществляют нагрев подложки в течение 30-60 мин, при этом при использовании никелевого или кобальтового сплава ее нагревают до 200°С, при использовании алюминиевого сплава – до 100°С, а сплавление осуществляют в среде азота или аргона.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве деталей малоразмерного газотурбинного двигателя изготавливают: фронтовое устройство, корпус, сопло, направляющий аппарат, колесо турбины, корпус соплового аппарата, которые дополнительно подвергают горячему изостатическому прессованию при давлении 100-200 МПа и температуре 1100-1200°С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве деталей малоразмерного газотурбинного двигателя изготавливают: фронтовое устройство, корпус, сопло, направляющий аппарат, жаровую трубу, камеру сгорания, дно корпуса, корпус внешнего направляющего аппарата, корпус компрессора передний, спрямляющий аппарат, диффузор, устройство входа, крышку устройства входа, деталь крепления испарительных трубок, которые дополнительно подвергают термической обработке.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве деталей малоразмерного газотурбинного двигателя изготавливают из алюминиевого сплава: корпус внешнего направляющего аппарата, корпус компрессора передний, спрямляющий аппарат, диффузор, устройство входа, крышку устройства входа, деталь крепления испарительных трубок, при этом нагрев подложки осуществляют до 100°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114180A RU2767968C1 (ru) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | Способ производства деталей малоразмерного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс методом селективного лазерного сплавления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114180A RU2767968C1 (ru) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | Способ производства деталей малоразмерного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс методом селективного лазерного сплавления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2767968C1 true RU2767968C1 (ru) | 2022-03-22 |
Family
ID=80819580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021114180A RU2767968C1 (ru) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | Способ производства деталей малоразмерного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс методом селективного лазерного сплавления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2767968C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804167C1 (ru) * | 2023-02-17 | 2023-09-26 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ изготовления трубопровода сложной конфигурации для газотурбинного двигателя аддитивным методом |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623537C2 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля |
| RU2674685C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2018-12-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Способ получения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, включающий технологию селективного лазерного сплавления и термическую обработку |
| WO2019004857A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Siemens Aktiengesellschaft | ADDITIVE MANUFACTURING TECHNIQUE FOR PRECIPITATION CURED SUPERALLIATION POWDER MATERIAL |
| US10675687B2 (en) * | 2016-03-24 | 2020-06-09 | GM Global Technology Operations LLC | Method of producing insulating three-dimensional (3D) structures using 3D printing |
-
2021
- 2021-05-19 RU RU2021114180A patent/RU2767968C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623537C2 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля |
| US10675687B2 (en) * | 2016-03-24 | 2020-06-09 | GM Global Technology Operations LLC | Method of producing insulating three-dimensional (3D) structures using 3D printing |
| WO2019004857A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Siemens Aktiengesellschaft | ADDITIVE MANUFACTURING TECHNIQUE FOR PRECIPITATION CURED SUPERALLIATION POWDER MATERIAL |
| RU2674685C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2018-12-13 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Способ получения деталей из жаропрочных никелевых сплавов, включающий технологию селективного лазерного сплавления и термическую обработку |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Разработка аддитивных технологических процессов изготовления жаровых труб ГТД из отечественного порошка марки ВВ751П. Сотов А.В. и др. "Аддитивные технологии: настоящее и будущее": материалы IV международной конференции, г. Москва, ФГУП "ВИАМ". - М.: ВИАМ, 2018, с.122-127. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2811330C1 (ru) * | 2022-11-17 | 2024-01-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Способ получения заготовок деталей и сборочных единиц индустриальных двигателей методом селективного лазерного сплавления металлического порошка |
| RU2804167C1 (ru) * | 2023-02-17 | 2023-09-26 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Способ изготовления трубопровода сложной конфигурации для газотурбинного двигателя аддитивным методом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dezaki et al. | A review on additive/subtractive hybrid manufacturing of directed energy deposition (DED) process | |
| Löber et al. | Comparison off selective laser and electron beam melted titanium aluminides | |
| EP2790858B1 (en) | Method for additively manufacturing an article made of a difficult-to-weld material | |
| US10780501B2 (en) | Method for manufacturing objects using powder products | |
| KR102383340B1 (ko) | 적층 가공에 의한 기계 구성요소 제조 방법 | |
| JP6804205B2 (ja) | 物品の製造方法 | |
| US4212669A (en) | Method for the production of precision shapes | |
| EP1878522B1 (en) | Mass production of tridimensional articles made of intermetallic compounds | |
| EP3670031A1 (en) | Method and system for generating a three-dimensional workpiece | |
| RU2623537C2 (ru) | Способ изготовления деталей послойным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля | |
| WO2019186603A1 (en) | Nozzle guide vane and manufacturing method for the same | |
| Abdulrahman et al. | Laser metal deposition of titanium aluminide composites: A review | |
| Das et al. | Direct laser fabrication of superalloy cermet abrasive turbine blade tips | |
| RU2700439C1 (ru) | Способ аддитивного производства изделий из титановых сплавов с функционально-градиентной структурой | |
| EP3766604A1 (en) | Method and device for purging an additive manufacturing space | |
| RU2767968C1 (ru) | Способ производства деталей малоразмерного газотурбинного двигателя с тягой до 150 кгс методом селективного лазерного сплавления | |
| CN113134629A (zh) | 一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法 | |
| EP3670030A1 (en) | Method and system for generating a three-dimensional workpiece | |
| CN108044122B (zh) | 一种Nb-Si基合金空心涡轮叶片的制备方法 | |
| RU2790493C1 (ru) | Способ изготовления заготовок послойным лазерным сплавлением металлических порошков сплавов на основе титана | |
| Ahlfors | Hot Isostatic Pressing for Metal Additive Manufacturing | |
| EP3834962A1 (en) | Method and system for generating a three-dimensional workpiece | |
| EP3689499A1 (en) | Manufacturing of high temperature aluminum components via coating of base powder | |
| JP7207067B2 (ja) | 金属部材の作製方法 | |
| CN114015922B (zh) | 用于增材制造的钴基高温合金金属粉末材料及其制备方法 |