Патент на изобретение №2219351

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ БАНДАЖНЫХ ПОЛОК РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к самолетостроению, а именно к конструкции турбин ГТД и восстановлению контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбины. Способ восстановления контактных поверхностей заключается в зачистке и выравнивании контактной поверхности, заканчивающейся радиусно-угловой канавкой, и наплавке на эту контактную поверхность износостойкого материала. Перед наплавкой производят зачистку и выравнивание контактной поверхности до образования технологического выступа перед радиусно-угловой канавкой. После чего производят механическую обработку восстановленной контактной поверхности и углубляют канавку до ликвидации технологического выступа. Углубление канавки выполняют на величину, не превышающую толщину восстанавливаемой контактной поверхности, а борта канавки выполняют под углом, лежащим в интервале от 35 до 75^o друг к другу. Реализация заявленного способа позволит увеличить срок службы лопаток, повысить их надежность и работоспособность, свести к минимуму концентрации напряжений и трещинообразование. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области самолетостроения, а именно к конструкции турбин ГТД и восстановлению контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбин.

Известен способ восстановления контактных поверхностей бандажных полок лопаток, состоящий в наплавке дугой в среде аргона износостойкого материала с последующей механической обработкой поверхностей до исходного рабочего размера (см. А.Г.Братухин, Ю.Е.Решетников, А.А.Иноземцев. Основы технологии создания ГТД для магистральных самолетов. – М.: Машиностроение, 1988).

Но этот способ упрочнения и восстановления контактных поверхностей в серийном производстве практического применения не нашел ввиду того, что в условиях эксплуатации часто появлялись микротрещины в зоне наплавки. Он не предотвращает образование зоны концентрации напряжений и не исключает повторного развития трещин в углах бандажных полок даже после выполнения технологической канавки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ восстановления контактных поверхностей рабочих лопаток турбины, заключающийся в зачистке и выравнивании контактной поверхности, наплавке на эту поверхность износостойкого материала (см. заявку 99114134/02 от 28.06.99, кл. В 23 Р 6/00, БИПМ 12, 27.04.01). Этот способ, хотя и обеспечивает восстановление размеров контактных поверхностей с помощью наплавки износостойкого материала, однако и он не может предотвратить образование зоны концентрации напряжений и не исключает появления трещин.

Целью настоящего изобретения является увеличение ресурса работы лопаток с одновременным созданием условий эксплуатации, в значительной степени предотвращающих образование зон концентрации напряжений и исключающих образование трещин.

Достижение поставленной цели обеспечивается за счет того, что способ восстановления контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбин включает зачистку и выравнивание контактной поверхности, заканчивающейся радиусно-угловой канавкой, и наплавку на эту поверхность износостойкого материала. Причем зачистку и выравнивание контактной поверхности перед наплавкой производят до образования технологического выступа перед радиусно-угловой канавкой, после чего производят механическую обработку направленной (восстановленной) контактной поверхности и углубляют канавку до ликвидации технологического выступа.

Углубление канавки производят на величину, не превышающую толщину восстанавливаемой контактной поверхности.

Борта канавки выполняют под углом 55^o20^o.

Предложенный способ поясняется чертежами, где:
фиг. 1 – контактная поверхность первоначально установленной бандажной полки,
фиг. 2 – бандажная полка с указанием зоны износа зачищенной и выравненной,
фиг.3 – контактная поверхность после наплавки,
фиг.4 – контактная поверхность после восстановления и расточки канавки.

Предложенный способ восстановления контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбины заключается в предварительной зачистке и выравнивании контактной поверхности и образовании радиусно-угловой канавки.

Рабочие лопатки 1 (фиг.1-4) турбины в процессе эксплуатации срабатываются по контактным поверхностям 2 (фиг.1 и 2). Срабатывание контактной поверхности 2 изображено на фиг.2 пунктирной линией и обозначено поз.3 (фиг.2). Перед наплавкой контактной поверхности износостойким материалом производят ее подготовку под наплавку и обозначают в углу зига радиусно-угловую канавку 4 (фиг.3), которую затем выполняют любым известным способом (фиг.3) небольшого диаметра с углом, например, в 45^o.

При этом образуется технологический выступ 5, служащий барьером, препятствующим перетеканию износостойкого материала 6, наплавляемого на рабочую контактную поверхность 3 (фиг.2) и в канавку.

После обработки наплавленного слоя металла 6 производят его механическую обработку до образования первоначальной рабочей контактной поверхности с обозначением как и первоначальной поз.2 со штрихом – 2 (фиг.4), производят разработку канавки 4 (фиг.3) до канавки 7 (фиг.4) с одновременной ликвидацией технологического выступа 5 (фиг.4).

В результате разработки канавки 7 угол разворота бортов стенок может лежать в пределах от 55^o-20^o до 55^o+20^o, при этом слой 8 фиг.4, являющийся концентратором напряжений в результате наплавки износостойкого материала, в последующем удаляется.

Уменьшение угла разворота канавки (менее 35^o) ведет к “врезанию” в конструкцию лопатки турбины при взаимодействии контактных поверхностей бандажных полок, а увеличение угла разворота (свыше 75^o) приведет к уменьшению длины контактируемых поверхностей, что соответственно приведет к увеличению нагрузки на контактные поверхности и повышенному их износу.

Применение заявляемого способа восстановления контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбин путем наплавки на них износостойкого материала при сохранении целостности их пера, замка и полок увеличивает ресурс работы лопаток до нескольких сотен часов и сокращает затраты, связанные с трудоемким и дорогостоящим процессом изготовления рабочих лопаток в условиях массового производства.

Способ значительно повышает работоспособность лопаток с одновременным сведением к минимуму концентрации напряжений и трещинообразования.

Формула изобретения

1. Способ восстановления контактных поверхностей бандажных полок рабочих лопаток турбины, включающий зачистку и выравнивание контактной поверхности, заканчивающейся радиусно-угловой канавкой и наплавку на эту поверхность износостойкого материала, отличающийся тем, что зачистку и выравнивание контактной поверхности перед наплавкой производят до образования технологического выступа перед радиусно-угловой канавкой, после чего производят механическую обработку наплавленной (восстановленной) контактной поверхности и углубляют канавку до ликвидации технологического выступа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углубление канавки производят на величину, не превышающую толщину восстанавливаемой контактной поверхности.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что борта канавки выполняют под углом 55±20.

РИСУНКИ

PD4A – Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:

Открытое акционерное общество “Научно-производственное объединение “Сатурн”

Извещение опубликовано: 20.08.2004 БИ: 23/2004