Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя

Описана разработанная в ИЭС им. Е.О. Патона технология ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток турбины высокого давления из сплава ЖС32-ВИ двигателя Д18Т с использованием присадочного порошка, однородного основному металлу. Показано, что в однослойном н...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Автоматическая сварка
Date:2010
Main Authors: Ющенко, К.А., Савченко, В.С., Яровицын, А.В., Наконечный, А.А., Настенко, Г.Ф., Замковой, В.Е., Белозерцев, О.С., Андрейченко, Н.В.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2010
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101748
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя / К.А. Ющенко, В.С. Савченко, А.В. Яровицын, А.А. Наконечный, Г.Ф. Настенко, В.Е. Замковой, О.С. Белозерцев, Н.В. Андрейченко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 25-29. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859802409188982784
author Ющенко, К.А.
Савченко, В.С.
Яровицын, А.В.
Наконечный, А.А.
Настенко, Г.Ф.
Замковой, В.Е.
Белозерцев, О.С.
Андрейченко, Н.В.
author_facet Ющенко, К.А.
Савченко, В.С.
Яровицын, А.В.
Наконечный, А.А.
Настенко, Г.Ф.
Замковой, В.Е.
Белозерцев, О.С.
Андрейченко, Н.В.
citation_txt Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя / К.А. Ющенко, В.С. Савченко, А.В. Яровицын, А.А. Наконечный, Г.Ф. Настенко, В.Е. Замковой, О.С. Белозерцев, Н.В. Андрейченко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 25-29. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Автоматическая сварка
description Описана разработанная в ИЭС им. Е.О. Патона технология ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток турбины высокого давления из сплава ЖС32-ВИ двигателя Д18Т с использованием присадочного порошка, однородного основному металлу. Показано, что в однослойном наплавленном металле сохраняется преимущественное наследование структуры основного металла. Установлено, что образцы, имитирующие условия ремонтной наплавки, при испытаниях на длительную прочность при температуре 1000 °С имеют вдоль линии сплавления уровень равнопрочности относительно основного металла около 50 %. Described is the technology developed by the E. O. Paton Electric Welding Institute for repair microplasma powder cladding of flange platform faces of high-pressure turbine blades made from alloy JS32-VI for engine D18T by using an additive powder with a composition similar to that of the base metal. It is shown that the one-layer deposited metal preserves preferred inheritance of structure of the base metal. It was established that the samples simulating the repair cladding conditions, tested to long-time strength at a temperature of 1000 oC, have a strength level of about 50 % of strength of the base metal along the fusion line.
first_indexed 2025-12-07T15:14:07Z
format Article
fulltext УДК 621.791.92 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТНОЙ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ ПОРОШКОВОЙ НАПЛАВКИ ТОРЦОВ БАНДАЖНЫХ ПОЛОК РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТВД АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Академик НАН Украины К. А. ЮЩЕНКО, В. С. САВЧЕНКО, д-р техн. наук, А. В. ЯРОВИЦЫН, А. А. НАКОНЕЧНЫЙ, Г. Ф. НАСТЕНКО, инженеры (Ин-т электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины), В. Е. ЗАМКОВОЙ, О. С. БЕЛОЗЕРЦЕВ, Н. В. АНДРЕЙЧЕНКО, инженеры (ЗМКБ «Прогресс» им. А. Г. Ивченко, г. Запорожье) Описана разработанная в ИЭС им. Е.О. Патона технология ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток турбины высокого давления из сплава ЖС32-ВИ двигателя Д18Т с использованием присадочного порошка, однородного основному металлу. Показано, что в однослойном наплавленном металле сохраняется преимущественное наследование структуры основного металла. Установлено, что образцы, имитирующие условия ремон- тной наплавки, при испытаниях на длительную прочность при температуре 1000 °С имеют вдоль линии сплавления уровень равнопрочности относительно основного металла около 50 %. К л ю ч е в ы е с л о в а : микроплазменная порошковая нап- лавка, рабочие лопатки ТВД, жаропрочный никелевый сплав, торцы бандажных полок, наследование структуры, дли- тельная прочность В последние годы в связи с растущими объемами заказов на авиационные перевозки крупнога- баритных нестандартных грузов возник дефицит авиационного парка транспортных рамповых само- летов, имеющих сертифицированные за рубежом авиационные двигатели. Стало актуальным прод- ление ресурса эксплуатации самолета АН-124 «Рус- лан», оснащенного двигателем последнего поколения Д18Т [1], с 24 до 40 тыс. летных ч, что увеличит срок эксплуатации самолета до 30...32 лет [2]. Для этого, в частности, необходимо продление ресурса рабочих лопаток турбины высокого давления (ТВД), имеющих значительные наработки. На поступающих в ремонт рабочих лопатках из сплава ЖС32-ВИ, кроме эксплуатационного из- носа торцов и боковых стенок бандажных полок, обнаруживаются термоусталостные трещины. Вви- ду увеличения эксплуатационных повреждений на проточной поверхности бандажных полок рабо- чих лопаток ТВД двигателя Д18Т (ЗМКБ «Прог- ресс») принято решение усовершенствовать при- меняемую ранее технологию их восстановления методом аргонодуговой наплавки [3, 4]. Технологические задачи, которые ставились при ремонте проточной поверхности верхней бан- дажной полки рабочих лопаток ТВД из сплава ЖС32-ВИ, были следующие: • восстановление торцов бандажной полки на высоту до 2,5 мм, а при наличии термоусталостных трещин — на высоту до 4...5 мм после механичес- кого удаления поврежденных участков лопаток; • утолщение бандажной полки до регламен- тированной чертежом лопатки толщины 1,5 мм в зоне ремонтной наплавки; • ограничение температуры послесварочной термообработки до 1050 °С с целью сохранения функциональных свойств термозащитного диф- фузионного покрытия СДП-2 на неремонтируе- мых зонах лопатки. Задача ремонта сильно поврежденных торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД из жаро- прочного никелевого сплава ЖС32-ВИ (химичес- кий состав, мас. %: 0,15 C; 5 Cr; 9,3 Co; 2–10 W; 0,5–5,0 Mo; 4,5–8,0 Al; 1,5–5,0 Nb; 4 Re; 4 Ta; 0,01–0,03 B) с направленной кристаллизацией и содержанием γ′-фазы 62 % [5] была успешно ре- шена с помощью микроплазменной порошковой наплавки с использованием однородного основ- ному металлу присадочного порошка. Порошок из сплава ЖС32-ВИ был получен ме- тодом сухого распыления слитка в атмосфере ар- гона. Для микроплазменной ремонтной наплавки торцов бандажных полок использовали порошок фракции 63...160 мкм (согласно ГОСТ 6613–86), которая составляла около 30...40 % первоначаль- ной массы распыленного слитка. Применительно к ремонтной микроплазменной порошковой наплав- ке жаропрочного дисперсионно-твердеющего спла- © К. А. Ющенко, В. С. Савченко, А. В. Яровицын, А. А. Наконечный, Г. Ф. Настенко, В. Е. Замковой, О. С. Белозерцев, Н. В. Андрейченко, 2010 8/2010 25 ва ЖС32-ВИ проведены исследования по следу- ющим основным направлениям: • изучение микроструктуры сварных соедине- ний на узкой подложке с целью обеспечения их технологической прочности при наплавке и пос- ледующей термообработке; • обеспечение формирования наплавляемого ме- талла на торцевой поверхности бандажной полки; • оценка уровня механических свойств сварных соединений сплава ЖС32-ВИ, полученных при ре- монтной микроплазменной порошковой наплавке. Особенностью микроструктуры однослойной микроплазменной порошковой наплавки сплава ЖС32-ВИ является наличие высокодисперсной дендритной структуры, ориентированный рост ко- торой обусловлен направленным отводом тепла в глубь основного металла (рис. 1). Высота слоя ориентированной структуры может составлять около 5 мм (рис. 2). Преимущественное насле- дование ориентированной структуры исчезает в приповерхностных слоях при однослойной на- плавке (рис. 2), а также во втором слое наплавки (рис. 3). При отработке технологии наплавки выясни- лось, что переход от одно- к двухслойной наплав- ке значительно увеличивает вероятность образо- вания подваликовых трещин (рис. 4) в процессе послесварочной термической обработки. Поэтому Рис. 1. Микроструктура ( 50) линии сплавления при однослой- ной наплавке порошком сплава ЖС32-ВИ на торец пластины из того же сплава (ионное травление; стрелками указаны направ- ления кристаллографической ориентации в основном металле) Рис. 3. Микроструктуры ( 75) двухслойной наплавки порошка сплава ЖС32-ВИ на торец бандажной полки лопатки сплава ЖС32-ВИ (химическое травление в реактиве Марбле): а — основной металл; б — участок сплавления; в–е — наплавленный металл соответственно первого и второго слоя Рис. 2. Микроструктура ( 25) однослойной микроплазменной порошковой наплавки сплава ЖС32-ВИ, выполненной на торце пластины (ионное травление; l — высота слоя ориентированной структуры в наплавленном металле) 26 8/2010 для обеспечения приемлемого уровня техно- логической прочности ремонтных наплавок тор- цов бандажных полок было принято решение при наплавке ограничиваться одним слоем наплавлен- ного металла (рис. 5). С точки зрения техники наплавки проточная поверхность бандажных полок рабочей лопатки ТВД (рис. 6) характеризуется сложной формой, раз- нотолщинностью элементов бандажной полки в пределах 0,50...1,85 мм; наличием трех адиабати- ческих границ начало–конец наплавки. Для обес- печения необходимой высоты наплавки, удержания сварочной ванны на узкой подложке, улучшения формирования наплавленного металла микроплаз- менную порошковую наплавку выполняли в мед- ном приспособлении в интервале токов 8...20 А с использованием в качестве защитного газа смеси 90 % Ar + 10 % Н2. Для оценки длительной прочности образцов, моделирующих реальные условия микроплазмен- ной ремонтной сварки рабочих лопаток ТВД, вы- полнена наплавка порошком сплава ЖС32-ВИ на узкую подложку шириной 3,5 мм (рис. 7, а). Плас- тину из сплава ЖС32-ВИ размером 75 40 мм подвергали стандартной термообработке, перед сваркой она была дополнительно термообработа- на по режиму, имитирующему подготовку лопа- ток к ремонтной сварке (выдержка в течение 2 ч 30 мин при Т = (1050±10) °С). После наплавки пластину термообрабатывали по такому же режиму. На каждом этапе отсутствие дефектов (трещин, несплавлений) определяли методом цве- товой дефектоскопии. Схема вырезки образца в виде 50 % основного и 50 % наплавленного ме- талла сплава ЖС32-ВИ приведена на рис. 7, б. Толщина рабочей части образца металла состав- ляла около 3 мм и включала (согласно данным работы [6]) зону фазового превращения γ + γ′ → → γ → γ + γ′ под действием термического цикла наплавки, которая является одним из наиболее Рис. 4. Микроструктура ( 113) с межзеренной трещиной в наплавленном металле сплава ЖС32-ВИ в районе линии сплавления между первым и вторым слоем наплавленного металла Рис. 5. Микроструктура (×75) однослойной наплавки на торец бандажной полки (химическое травление в реактиве Марбле) 8/2010 27 опасных мест разрушения при механических испытаниях жаропрочных никелевых сплавов. Испытания на длительную прочность при 1000 °С в течение 40 ч образцов, имитирующих условия ремонтной наплавки, выполняли на испы- тательной машине МП-3Г. Сечение рабочей части образца составляло приблизительно 3,0 3,5 мм. Ре- зультаты испытаний приведены на рис. 8. Уста- новлено, что для образца по схеме 50 % основного и 50 % наплавленного металла ЖС32-ВИ, испытан- ного вдоль линии сплавления при 1000 °С в течение 40 ч составляет 135 МПа, а уровень равнопрочности образца относительно основного металла — 50 %. В ИЭС им. Е. О. Патона выполнен ремонт микроплазменной порошковой наплавкой опыт- Рис. 6. Геометрические характеристики зоны ремонта (а, б) и внешний вид (в) вос- становленной рабочей лопатки ТВД из сплава ЖС32-ВИ: , — занижение поврежденной поверхности перед наплавкой соответственно на 1,0 и 2,5 мм в партии из N = 100 лопаток; δ — ширина торца бандажной полки Рис. 7. Внешний вид наплавки порошком сплава ЖС32-ВИ на торец пластины (узкую подложку) (а) и схема вырезки образца, имитирующего условия ремонтной наплавки, для механических испытаний (б) (стрелками указаны направления крис- таллографической ориентации в основном металле) Рис. 8. Длительная прочность σ при Т = 1000 °С основного металла (1) и образца (2), имитирующего однослойную наплавку бандажной полки: , — соответственно экспериментальные и литературные данные 28 8/2010 но-промышленной партии рабочих лопаток ТВД из сплава ЖС32-ВИ в количестве 512 шт. (4 ком- плекта для двигателя Д18Т). Восстановленные микроплазменной порошковой наплавкой лопат- ки передали на ЗМКБ «Прогресс» для механичес- кой обработки и капиллярного контроля ЛЮМ1- ОВ. Согласно статистическим исследованиям ЗМКБ «Прогресс», проведенным по данным капиллярного контроля ЛЮМ1-ОВ, общий про- цент брака при восстановлении торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД микроплазменной порошковой наплавкой порошком ЖС32-ВИ не превышал 3...5 %. Разработанная ИЭС им. Е.О. Патона техноло- гия ремонтной микроплазменной порошковой наплавки рабочих лопаток из сплава ЖС32-ВИ двигателя Д18Т и 2 комплекта специализирован- ного оборудования внедрены в производство на ЗМКБ «Прогресс» (г. Запорожье). 1. Пейчев Г. И., Замковой В. Е., Ахрамеев Н. В. ЗМКБ «Прогресс»: новые материалы и прогрессивные техно- логии в авиадвигателестроении // Технолог. системы. — 2000. — № 2. — С. 5–15. 2. Новости от 14 нояб. 2006 // www. avia.ru. 3. Перемиловский И. А., Петрик И. А. Упрочнение бандаж- ных полок лопаток турбины жаропрочными сплавами // Газотурбин. технологии. — 2002. — № 3. — С. 90–92. 4. Разработка и внедрение высокотемпературного изно- состойкого сплава для упрочнения бандажных полок ло- паток ГТД / Г. И. Пейчев, А. К. Шурин, В. Е. Замковой и др. // Технолог. системы. — 2000. — № 3. — С. 40–42. 5. Мелехов Р. К., Похмурський В. І. Конструкційні мате- ріали енергетичного обладнання. Властивості, деграда- ція. — К.: Наук. думка, 2003. — 384 с. 6. Характер образования горячих трещин при сварке литых жаропрочных никелевых сплавов / К. А. Ющенко, В. С. Савченко, Н. О. Червяков, А. В. Звягинцева // Автомат. сварка. — 2004. — № 8. — С. 35–40. Described is the technology developed by the E. O. Paton Electric Welding Institute for repair microplasma powder cladding of flange platform faces of high-pressure turbine blades made from alloy JS32-VI for engine D18T by using an additive powder with a composition similar to that of the base metal. It is shown that the one-layer deposited metal preserves preferred inheritance of structure of the base metal. It was established that the samples simulating the repair cladding conditions, tested to long-time strength at a temperature of 1000 oC, have a strength level of about 50 % of strength of the base metal along the fusion line. Поступила в редакцию 18.04.2010 ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ им. Е. О. ПАТОНА НАН УКРАИНЫ объявляет ежегодный набор в Д О К Т О Р АН Т У Р У по специальностям: – сварка и родственные технологии – автоматизация технологических процессов – металловедение и термическая обработка металлов – металлургия высокочистых металлов и специальных сплавов АС П И Р АН Т У Р У по специальностям: – сварка и родственные технологии – автоматизация технологических процессов – металловедение и термическая обработка металлов – металлургия высокочистых металлов и специальных сплавов Прием в аспирантуру проводится в сентябре. Контактный телефон: 289-84-11 Подробная информация на сайте института (раздел аспирантура): www: paton.kiev.ua Документы направлять по адресу: 03680, Украина, Киев-150, ГСП, ул. Боженко, 11 Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ученому секретарю 8/2010 29
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101748
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0005-111X
language Russian
last_indexed 2025-12-07T15:14:07Z
publishDate 2010
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
record_format dspace
spelling Ющенко, К.А.
Савченко, В.С.
Яровицын, А.В.
Наконечный, А.А.
Настенко, Г.Ф.
Замковой, В.Е.
Белозерцев, О.С.
Андрейченко, Н.В.
2016-06-06T19:38:13Z
2016-06-06T19:38:13Z
2010
Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя / К.А. Ющенко, В.С. Савченко, А.В. Яровицын, А.А. Наконечный, Г.Ф. Настенко, В.Е. Замковой, О.С. Белозерцев, Н.В. Андрейченко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 25-29. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
0005-111X
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101748
621.791.92
Описана разработанная в ИЭС им. Е.О. Патона технология ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток турбины высокого давления из сплава ЖС32-ВИ двигателя Д18Т с использованием присадочного порошка, однородного основному металлу. Показано, что в однослойном наплавленном металле сохраняется преимущественное наследование структуры основного металла. Установлено, что образцы, имитирующие условия ремонтной наплавки, при испытаниях на длительную прочность при температуре 1000 °С имеют вдоль линии сплавления уровень равнопрочности относительно основного металла около 50 %.
Described is the technology developed by the E. O. Paton Electric Welding Institute for repair microplasma powder cladding of flange platform faces of high-pressure turbine blades made from alloy JS32-VI for engine D18T by using an additive powder with a composition similar to that of the base metal. It is shown that the one-layer deposited metal preserves preferred inheritance of structure of the base metal. It was established that the samples simulating the repair cladding conditions, tested to long-time strength at a temperature of 1000 oC, have a strength level of about 50 % of strength of the base metal along the fusion line.
ru
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Автоматическая сварка
Ресурс сварных конструкций
Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
Development of the technology for microplasma powder cladding of flange platform faces of blades of highpressure turbine aircraft engine
Article
published earlier
spellingShingle Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
Ющенко, К.А.
Савченко, В.С.
Яровицын, А.В.
Наконечный, А.А.
Настенко, Г.Ф.
Замковой, В.Е.
Белозерцев, О.С.
Андрейченко, Н.В.
Ресурс сварных конструкций
title Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
title_alt Development of the technology for microplasma powder cladding of flange platform faces of blades of highpressure turbine aircraft engine
title_full Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
title_fullStr Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
title_full_unstemmed Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
title_short Разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток ТВД авиационного двигателя
title_sort разработка технологии ремонтной микроплазменной порошковой наплавки торцов бандажных полок рабочих лопаток твд авиационного двигателя
topic Ресурс сварных конструкций
topic_facet Ресурс сварных конструкций
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101748
work_keys_str_mv AT ûŝenkoka razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT savčenkovs razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT ârovicynav razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT nakonečnyiaa razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT nastenkogf razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT zamkovoive razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT belozercevos razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT andreičenkonv razrabotkatehnologiiremontnoimikroplazmennoiporoškovoinaplavkitorcovbandažnyhpolokrabočihlopatoktvdaviacionnogodvigatelâ
AT ûŝenkoka developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT savčenkovs developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT ârovicynav developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT nakonečnyiaa developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT nastenkogf developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT zamkovoive developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT belozercevos developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine
AT andreičenkonv developmentofthetechnologyformicroplasmapowdercladdingofflangeplatformfacesofbladesofhighpressureturbineaircraftengine