Способ изготовления лопаток турбомашин с заданным пределом выносливости

- радиус соответствевходной и выходнойкромки в корневом снии пера лопатки; естепень закрутки лопатки (.Ьг уг ворота концевого ния относительно вого, 1 - хорда невом сечении,4, - на пера лопатки),пераол посечекорнев кори). ( й. ) 6- пре гд л вынослнвос 3 " моме вом- длин частт инерции в кечении; колеблющейся лопатки,нел ч госуддрстВенный комитет сссрпо делАм изоБРетений и Отнрытий АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Евстигнеев М, И. и др. Изготовление деталей и узлов авиадвигателей. М., "Машиностроение", 1972,с. 61-63,2. Операционная карта на изготовление лопаток 7813.9075-9077, 1978(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОКТУРБОМАШИН С ЗАДАННЫМ ПРЕДЕЛОМ ВЫНОСЛИВОСТИ, заключающийся в формообразовании лопаток в несколько этаповс проведением термической обработкии проверкой предела выносливости,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьыения качества их изготовления,определение предела выносливости осуществляют в процессе формообразования, после каждого этапаформообразования, определяя запасына геометрические размеры лопаток,проводят гроверку предела выносливости по следующей зависимостиз 2 х Е 38, б, - соответственно модуль фу упругости, удельный вес Ю Ф временное сопротивле- ( ние разрыву, предел текучести материала лопатки, С, а, Ь, О, Г - коэффициент и показатели степени получаемые прн обработке результатов усталостных испытаний методом многомерного регрессионногоанализа, сравнивают с заданным пределом выносливости, после чего по этой же эависймости по отношению к заданному пределу выносливости и имеющемуся запасу на геометрические размеры опредеяют допустимые изменения геометриеских размеров и осуществляют последующий этап формообразования на величину этих изменений.Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть использовано при изготовлении лопатоктурбомашинИзвестен способ изготовления лопаток газотурбинных двигателей, заключающийся в формообразовании лопаткии проведении термообработки 1.Недостатком способа является недостаточная надежность лопаток, таккак не предусматривает определения 10предела выносливости их.Известен также способ изготовления лопаток турбомашин с заданнымпределом выносливости, заключающийся в Формообразовании лопаток в несколько этапов с проведением термической обработки и проверкой предела выносливости. Предел выносли- .вости лопаток определяют путем испытания их на вибростенде до разруше Ония, Проводя такие операции определения предела выносливости нескольких лопаток от изготавливаемой партии, судят о пригодности к эксплуатации всех лопаток данной партии 2, 25Недостатками известного способаявляются значительная трудоемкостьизготовления лопаток, связанная спроведением специальных испытаний,и невозможность обеспечения требуемого предела выносливости в процессеизготовления,Целью изобретения является повышение качества изготовления лопаток.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовлениялопаток турбомашин с заданным пределом выносливости, заключающемусяв Формообразовании лопаток в несколь.ко этапов с проведением термическойобработки и проверкой предела выносливости, определение предела выносливости осуществляют в процессе Формообразования, после каждого этапаформообразования, определяя запасына геометрические размеры лопаток, 45проводят проверку предела выносливости по следующей зависимости сравнивают с заданным пределом выносливости, после чего по этой же зависимости по отношению к заданному пределу выносливости и имеющемуся запасу на геометрические размеры . определяют допустимые изменения геометрических размеров и осуществляют последующий этап формообразования на величину этих изменений.Способ осуществляют следующим образом.Вначале проводят входной контроль партии прутков для заготовок лопаток, Для этой цели из партии выбирают пруток-свидетель, который термообрабатывают по схеме изготовления лопатки: двойной отжиг (высокотемпературный и ниэкотемдературный). Затем замеряют механические свойства термообработанного прутка-свидетеля (0 6 Ди отмечают структуру материала.Если замеренные параметры соот-. ветствуют требованиям Ту, партия нетермообработанного прутка отдаетб-, ЙГ 3 Й)" длина колеблющейсячасти лопатки;площадь корневого сечения лопатки; . С - максимальная толщина профиля в корневом сечении лопатки; й - радиус перехода от пеперра к замку лопатки;65 ЙК - радиус соответственновходной и выходнойкромки в корневом сечении пера лопатки;- степень. закрученности пера лопатки ( ДЧ угол поворота концевого сечения относительно корневого, 1 - хор-. да в корневом сечении, 1 - .длина пера лопатки) ,ЕД"6 6 - соответственно модульз упругости, удельныйвес, предел прочностии предел текучести,определенные для каждой партии материала,из которого изготовлены лопатки,6 а, Ь, д 1 - коэффициент и показатели степени, определенные многофакторнымрегрессионным анализомпри обработке усталостных испытаний лопаток(так для методов изготовления пера лопатки,дающих на его поверхности величину поверхностных остаточных сжимающих напряженийся в работу, Так как на готовой лопатке невозможно проверить механические характеристики, то после выполнения всего технологического процесса (включая термообработку идентичную указанной) считают, что лопатка должна иметь характеристики, полученные на прутке-свидетеле.Контроль проводится по идентичности структуры материала в готовой лопатке и термообработанном прутке- свидетеле.Иэ нетермообработанного прутка прОводят первый этап формообразования лопатки. Методом штамповки получают заготовку, фрезеруют полку и замок лопатки, заполировывают радиусы кромок, проводят первый этап вальцевания пера, отсекают технологическую прибыль, заполировывают радиусы кромок, шлифуют торец лопатки и провбдят высокотемпературный отжиг, который снимает деформациоиный наклеп, проводя рекристаллизацию материала.По указанной формуле вычисляют предел выносливости лопатки, сравнивают с заданным пределом выносливости и определяют, какие и на сколько нужно изменить геометрические параметры, чтобы, получить лопатку с за" данными по чертежу геометрическими характеристиками и величиной предела выносливости (характеристики материала учитываются по результатам входного контроля прутка-свидетеля). Далее проводят очередной этап формообразования путем, вальцевания пера на величину допустимых изменений геометрических размеров. Контролируют лопатку по геометрическим параметрам и если лопатка после очередного этапа вальцевания не получает геометрические характеристики, соответствующие Т 3, - повторяется этап вальцевания, если лопатка по геометрическим характеристикам соответствует ТУ, т. проводится окончательный низкотемпературный отжиг лопатки для выравнивания (стабилизации) величин остаточных напряжений.Контроль готовых лопаток проводится по геометрическим характеристикам, чистоте поверхности и структуре материала.Если структура материала лопатки идентична структуре, полученной на образце-свидетеле - это говорит о том, что прочностные характеристики лопатки соответствуют ТУ и лопатку направляют на сборку,П р и м е р, Из титановых заготовок.методом вальцевания изготовляют лопатки компрессора. После иредварительной обработки лопатки до следующих размеров корневого сечения, Ссакс =. 0,4, радиусов входной Яь = 0,1 см, выходной кромки Рещ = 0,07 см при хорде Ь = 2,3 см определяют площадь и минимальный момент инерции в этом сечении. На координатно-печатающей машине фСАМИАф снимашт. координаты профиля корневого сечения и, с помощью вычислительной машины фМинскф по имеющейся программе определяют мо мент инерции 3 = 0,006635 см и площадь корневого сечения 5 = 0,64 смЛопатка прошлифована по торцовойчасти на длину пера - й - "4,422 см, Угол поворота концевого сечения относительно корневого ЬМ = 0,262 рад определяют на поворотном столе координатно-расточного станка.фиксируя предел прочности 68=. 115 кг/мм и предел текучести 60= 106 кг/ммф.материала заготовки , (ВТ) данной плавки лопаток и зная величины модуля упугости Е = 1200 000 кг/см и удельного веса материала Г = 0,00448 кг/си, Обработку полученных данных проводят по зависимости, коэффициент и показатели степени которой взяты следующие: С = 89009; а = -0,8613, Ь = -1 ю 02 ю д = Оф 2376 1-2 ю 2967, так как принятая технология изготовления лопатки дает на пере лопатки остаточные сжимающие напряженияК . т ЗО кг/мм4 -0964 -1,0 ЙСщс Яця Ь40 Получают предел выносливости6 1 = 5468 кг/см Так как контрольгеометрии профиля при вальцеванииведется по С о сечения, то следующий этап вальцевания проводят до 45 С = 0,33 см в корневом сечении.оксПри этом получают,следукацие гЕометрические характеристики корневогосечения Я 8=. 0,07 см, Явц 0,05 см;Ь = 2,2 см; Д = 0,00339 смф), 505 = 0 493 см , Остальные характеристики лопатки: ЬУ = 0,262 рад;31,м 4,422 см, Яп = 018 сии.Предел выносливостй после этого этапа обработки равен 6466 3 кг/смТак как предел выносливости дляданных лопаток должен быть не ниже4300 кг/смф, то последующую обра.- ботку проводят до следующих чертежных размеров готовой лопатки в корневом сечении: С = 0,242 см;60 ЯЬ, = 0 ОЗ см; Я= О 022 см) Ь2,122; остальйые характеристикипрофиля4 в 4,422; Ь 9 ф= 0,262 рад; Я 0,18 см. Опреде,ляя площадь и момент инерции кор невого сечения (3 = 0,00136 смфЬ0,3486 смз) укаэанным способом, учитывая характеристики материала,(о,з, Е ,, получают величину редела выносливости готовой лопатки б " 4400 кг/см"..Для оценки получейных расчетных величин предела выносливости прово 1006034Фдят испытание лопаток на вибростенде, АналоГично обрабатывают остальные лопатки. Полученные результатыприведены в таблице (для данной плауки эаготовок лопаток 6115 кг/см,5 6 106 кг/смф, Е1200000 кг/см0,00 ф 48 кг/смф),Заказ 2000/19 Тираж 684.ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Использование предлагаемого способа изготовления лопаток турбомашин по сравнению с известным обеспечивает заданный предел выносливости в процессе изготовления лопатки, Кроме того, обеспечивает нераэрушающий контроль каждой выпускаемойлопатки по параметру "Предел выносливости",что повышает надежность эксплуатации газотурбинного двигателя иснижает трудоемкость их изготовления засчет устранения операции испытания.