Технология изготовления лопаток гтд Конструкция, технические требования, материалы

Лопатки являются наиболее сложными и ответственными деталями авиадвигателей. Трудоемкость их изготовления составляет приблизительно 10% от трудоемкости двигателя. Т.к. лопаток в двигателе большое количество, серийность их изготовления значительно выше, чем других деталей в двигателе. Лопатки могут быть роторными и статорными, лопатки компрессора и турбины. Лопатки могут иметь различные размеры: длина пера от 10 мм до 800 мм. Лопатка имеет сложную конструкцию, т.к. у нее необходимо изготовить сложный профиль пера. Он задается в чертеже в виде таблиц по сечениям в выбранной системе координат. Точность профиля от 1 до 0,5 мм. Перо имеет низкую жесткость. Для крепления лопатки имеется замок (турбинная лопатки – елочный профиль замка, компрессорная лопатка – ласточкин хвост, для вентиляторных лопаток – укороченная елка). Применяются и другие виды замков. В чертежах задается точное взаимное расположение замка и пера лопатки в пределах 0,1 мм. Задается закрутка пера по сечениям, наклон оси пера, смещение пера. Все эти размеры влияют на КПД двигателя.

Лопатки компрессора I ступени (КНД) изготавливаются из титановых сплавов, из сталей – КСД, из хромоникелевых – КВД.

Лопатки турбины – хромоникелевые сплавы ЖС6, ЖС3, ЭИ 437.

Лопатки I ступеней турбины изготавливаются пустотелыми с пленочным охлаждением.

Общие принципы построения технологического процесса

Заготовка для лопаток получается методом горячего деформирования, штамповкой в открытых и закрытых штампах, изотермическая штамповка, безоблойная штамповка, высокоскоростная штамповка.

Охлаждаемые лопатки турбины (заготовки) получаются специальными методами литья: литье с направленной кристаллизацией и литье монокристальных лопаток.

Существенной технологической особенностью лопаток является то, что они имеют два принципиально различных элемента замок и перо, которые обрабатываются на различном оборудовании по (2) технологической схеме.

При базировании лопаток необходимо обеспечить такое их положение, при котором будет сниматься равномерный припуск на всех поверхностях. Этот вопрос становится особенно принципиальным при использовании малоприпусковых заготовок. Например: заготовок высокоскоростной штамповкой. При установке по перу лопатка базируется по корыту (иногда по спинке) на специальные ложементы, по входной кромке, по замковой полке лопатки со стороны трактовой поверхности.

Для малоприпусковых лопаток вводится операция распределения припуска. Для выполнения этой операции используется специальный электрический прибор, которым проводится автоматический поиск оптимального расположения лопатки в технической системе. Эти устройства могут быть встроены в станок, и найденное оптимальное положение фиксируется в технологической оснастке. Иногда этот прибор используется автономно, т.е. отдельно от станка и найденное положение лопатки фиксируется центровыми гнездами.

Рис25

При изготовлении лопаток технологический процесс разделяется на этапы: черновой, чистовой, отделочный, т.к. лопатка имеет низкую жесткость, и ее размеры изменяются при снятии больших припусков.

Для лопаток важнейшим этапом является отделочно-упрочняющий, т.к на этом этапе формируются требуемые качества поверхностного слоя, т.е. высокая чистота поверхности, остаточные напряжения сжатия и оптимальный наклеп поверхности обеспечиваются введением упрочняющей обработки, для лопаток это виброгалтовка (в контейнер загружаются лопатки, металлические шарики, заливается рабочая жидкость и все трясется); гидродробеструйная обработка (проводится обдувка металлическими шариками,  до 3 мм, микрошариками  до 0,5 мм и микростеклошариками).