Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора
В настоящее время рабочие колеса центробежных машин изготавливают вакуумной пайкой, дуговой сваркой и сваркопайкой. В целях достижения более совершенного производства колес разработана технология электронно-лучевой сварки тавровых соединений типа «диск-лопатка» применительно к рабочим колесам центро...
Saved in:
| Date: | 2016 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Series: | Автоматическая сварка |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146755 |
| 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: | Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора / В.М. Нестеренков, Л.А. Кравчук, Ю.А. Архангельский // Автоматическая сварка. — 2016. — № 5-6 (753). — С. 48-52. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146755 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1467552025-02-09T15:08:30Z Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора Electron beam welding of centrifugal compressor impellers Нестеренков, В.М. Кравчук, Л.А. Архангельский, Ю.А. Электронно-лучевая сварка В настоящее время рабочие колеса центробежных машин изготавливают вакуумной пайкой, дуговой сваркой и сваркопайкой. В целях достижения более совершенного производства колес разработана технология электронно-лучевой сварки тавровых соединений типа «диск-лопатка» применительно к рабочим колесам центробежных машин. Проведены исследования по разработке технологии электронно-лучевой сварки высоколегированной коррозионностойкой стали X3CrNiMol3-4 аустенитно-мартенситного класса для создания рабочего колеса центробежного компрессора с толщиной стенки покрывного диска 12, 15, 20 мм и толщиной лопатки 6 мм. Получены оптимальные энергетические, временные и пространственные параметры электронного пучка, обеспечивающие формирование качественных сварных швов прорезного типа требуемой глубины проплавления. Для получения галтелей радиусом 2…3 мм между лопаткой и покрывным диском был предложен метод соединения путем расплавления металлических вставок, которые прикреплялись к обеим сторонам лопатки. Сваренное по разработанной технологии рабочее колесо центробежного компрессора прошло статическое и динамическое балансирование с последующими разгонными испытаниями. Разработанная технология электронно-лучевой сварки рабочих колес может быть использована в конструкциях, предназначенных для работы при вибрационных нагрузках. Nowadays the impellers of centrifugal machines are manufactured by vacuum brazing, arc welding and braze welding. In order to achieve a more perfect production of impellers the technology of electron beam welding of T-joints of the «disc–blade» type as-applied to impellers of centrifugal machines was developed. The investigations on the development of technology for EBW of high-alloy corrosion-resistant steel X3CrNiMo13-4 of austenitic-martensitic class were carried out to create an impeller of the centrifugal compressor with wall thickness of the covering disc of 12, 15, 20 mm and 6 mm thickness of the blade. The optimal power, time and spatial parameters of the electron beam were obtained providing the formation of high-quality welds of a slot type of the required penetration depth. To produce fillets of 2–3 mm radius the joining method between the blade and the covering disc was proposed by melting metallic inserts which were fastened on the both sides of the blade. The impeller of centrifugal compressor, welded according to the developed technology, passed static and dynamic balancing with the subsequent acceleration tests. The developed technology of EBW of impellers can be used in the structures intended for service under the vibration loads. 2016 Article Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора / В.М. Нестеренков, Л.А. Кравчук, Ю.А. Архангельский // Автоматическая сварка. — 2016. — № 5-6 (753). — С. 48-52. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.06.07 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146755 621.791.72 ru Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронно-лучевая сварка Электронно-лучевая сварка |
| spellingShingle |
Электронно-лучевая сварка Электронно-лучевая сварка Нестеренков, В.М. Кравчук, Л.А. Архангельский, Ю.А. Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора Автоматическая сварка |
| description |
В настоящее время рабочие колеса центробежных машин изготавливают вакуумной пайкой, дуговой сваркой и сваркопайкой. В целях достижения более совершенного производства колес разработана технология электронно-лучевой сварки тавровых соединений типа «диск-лопатка» применительно к рабочим колесам центробежных машин. Проведены исследования по разработке технологии электронно-лучевой сварки высоколегированной коррозионностойкой стали X3CrNiMol3-4 аустенитно-мартенситного класса для создания рабочего колеса центробежного компрессора с толщиной стенки покрывного диска 12, 15, 20 мм и толщиной лопатки 6 мм. Получены оптимальные энергетические, временные и пространственные параметры электронного пучка, обеспечивающие формирование качественных сварных швов прорезного типа требуемой глубины проплавления. Для получения галтелей радиусом 2…3 мм между лопаткой и покрывным диском был предложен метод соединения путем расплавления металлических вставок, которые прикреплялись к обеим сторонам лопатки. Сваренное по разработанной технологии рабочее колесо центробежного компрессора прошло статическое и динамическое балансирование с последующими разгонными испытаниями. Разработанная технология электронно-лучевой сварки рабочих колес может быть использована в конструкциях, предназначенных для работы при вибрационных нагрузках. |
| format |
Article |
| author |
Нестеренков, В.М. Кравчук, Л.А. Архангельский, Ю.А. |
| author_facet |
Нестеренков, В.М. Кравчук, Л.А. Архангельский, Ю.А. |
| author_sort |
Нестеренков, В.М. |
| title |
Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора |
| title_short |
Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора |
| title_full |
Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора |
| title_fullStr |
Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора |
| title_full_unstemmed |
Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора |
| title_sort |
электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Электронно-лучевая сварка |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146755 |
| citation_txt |
Электронно-лучевая сварка рабочих колес центробежного компрессора / В.М. Нестеренков, Л.А. Кравчук, Ю.А. Архангельский // Автоматическая сварка. — 2016. — № 5-6 (753). — С. 48-52. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT nesterenkovvm élektronnolučevaâsvarkarabočihkolescentrobežnogokompressora AT kravčukla élektronnolučevaâsvarkarabočihkolescentrobežnogokompressora AT arhangelʹskijûa élektronnolučevaâsvarkarabočihkolescentrobežnogokompressora AT nesterenkovvm electronbeamweldingofcentrifugalcompressorimpellers AT kravčukla electronbeamweldingofcentrifugalcompressorimpellers AT arhangelʹskijûa electronbeamweldingofcentrifugalcompressorimpellers |
| first_indexed |
2025-11-27T04:31:00Z |
| last_indexed |
2025-11-27T04:31:00Z |
| _version_ |
1849916513331445760 |
| fulltext |
Электронно-лучевая сварка
4 8 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
УДК 621.791.72
ЭлеКтронно-лУчевая сварКа раБочих Колес
ЦентроБеЖного Компрессора
В. М. НЕСТЕРЕНКОВ, Л. А. КРАВЧУК, Ю. А. АРХАНГЕЛЬСКИЙ
иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
в настоящее время рабочие колеса центробежных машин изготавливают вакуумной пайкой, дуговой сваркой и свар-
копайкой. в целях достижения более совершенного производства колес разработана технология электронно-лучевой
сварки тавровых соединений типа «диск-лопатка» применительно к рабочим колесам центробежных машин. проведены
исследования по разработке технологии электронно-лучевой сварки высоколегированной коррозионностойкой стали
X3CrNiMol3-4 аустенитно-мартенситного класса для создания рабочего колеса центробежного компрессора с толщиной
стенки покрывного диска 12, 15, 20 мм и толщиной лопатки 6 мм. получены оптимальные энергетические, временные
и пространственные параметры электронного пучка, обеспечивающие формирование качественных сварных швов про-
резного типа требуемой глубины проплавления. Для получения галтелей радиусом 2…3 мм между лопаткой и покрыв-
ным диском был предложен метод соединения путем расплавления металлических вставок, которые прикреплялись к
обеим сторонам лопатки. сваренное по разработанной технологии рабочее колесо центробежного компрессора прошло
статическое и динамическое балансирование с последующими разгонными испытаниями. разработанная технология
электронно-лучевой сварки рабочих колес может быть использована в конструкциях, предназначенных для работы при
вибрационных нагрузках. Библиогр. 6, рис. 14.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электронно-лучевая сварка, центробежный компрессор, лопатки, диски, высоколегированная
сталь, тавровое соединение, высокотемпературные припои, галтель, разгонные испытания
Электронно-лучевая сварка (Элс) относится к ме-
тодам сварки высококонцентрированными источ-
никами энергии, позволяющими соединять за
один проход металлы толщиной до 300 мм. высо-
кие показатели пластичности сварных соединений
позволяют успешно применять Элс в производ-
стве деталей из термически упрочненных мате-
риалов, когда невозможна последующая термиче-
ская обработка.
технологические перспективы электронно-лу-
чевой сварки дают возможность проектировать и
создавать новые высокопроизводительные кон-
струкции газотурбинных двигателей. так, на-
пример, новой перспективной задачей энергети-
ческого машиностроения является изготовление
рабочих колес центробежного компрессора с по-
вышенными эксплуатационными характеристика-
ми, а также повышение надежности их входных и
обратных направляющих аппаратов [1].
рабочее колесо центробежного компрессора
состоит из основного и покрывного дисков с рас-
положенными между ними рабочими лопатками,
образующими межлопаточные каналы. при ра-
боте рабочего колеса пыль под действием инер-
ционных сил оседает на основном диске, а под
действием центробежных сил выталкивается на
периметр рабочего колеса. Учитывая высокие
скорости вращения колеса, перемещение пыли
по межлопаточным каналам сопровождается из-
носом лопаток. наиболее интенсивному износу
подвергаются места сопряжения лопаток с основ-
ным и покрывным дисками колеса. поэтому для
повышения ресурса рабочих колес центробежных
компрессоров необходимо места сопряжений вы-
полнять с радиусом 2...3 мм. разработка техноло-
гического процесса соединения покрывного диска
с рабочими лопатками с обеспечением радиуса со-
пряжения 2...3 мм является целью данной работы.
Для изготовления рабочих колес компрессоров
широко используется сталь типа х3CrNiMo13-4
(1.4313 по DIN), которая относится к коррози-
онностойким сталям аустенитно-мартенситно-
го класса. химический состав стали 1.4313 по
стандарту EN 10088-3, мас. %: ≤0,05 C; ≤0,7 Si;
≤1,5 Mn; 12…14 Cr; 0,3…0,7 Mo; ≥0,02 N; ≤0,04 P;
≤0,015 S; 3,5…4,5 Ni. механические свойства ста-
ли 1.4313: σ0,2 ≥ 800 мпа; σв ≥ 900 мпа; δ ≥ 12%;
ψ ≥ 40%; КСV ≥70 Дж/см2.
исследование особенностей сварки электрон-
ным пучком в вакууме стали х3CrNiMo13-4 про-
водилось на установке Ул-209м с компьютерным
управлением всеми параметрами и системами.
Установка Ул-209м укомплектована энергетиче-
ским комплексом Эла-60/60 и электронно-луче-
вой пушкой, перемещаемой внутри вакуумной ка-
меры по линейным координатам X, Y, Z, а также
поворачиваемой вокруг оси Y‑Y по координате QG
на угол 0...90°. Дополнительно установка доуком-
плектована вращателем с горизонтальной осью
вращения (рис. 1).
вакуумная камера установки с внутренними
размерами 3850×2500×2500 мм и объемом 24 м3
© в. м. нестеренков, л. а. Кравчук, Ю. а. архангельский, 2016
Электронно-лучевая сварка
4 9 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
откачивается в автоматическом режиме управле-
ния до рабочего вакуума 2,66·10–2 па (2·10–4 мм
рт.ст.) за 25 мин.
при ускоряющем напряжении Uуск = 60 кв
электронно-лучевая пушка с металлическим
вольфрамовым катодом совместно с энергетиче-
ским комплексом Эла-60/60 обеспечивает диа-
пазон тока электронного пучка Iw = 0...500 ма и
формирование технологических разверток пучка
в процессе электронно-лучевой сварки (круг, эл-
липс, штрих, треугольник) с амплитудой 0...4 мм.
точность позиционирования электронно-лучевой
пушки по координатам составила не менее 0,1 мм.
изображение места сварки во вторично-эмиссион-
ных электронах, а также совмещение электронно-
го пучка со стыком с точностью не менее 0,1 мм
выполнялось с помощью системы растр-6.
при отработке технологии электронно-лучевой
сварки стали х3CrNiMo13-4 контроль фокусиров-
ки электронного пучка производился по чёткости
изображения следа луча на поверхности образца,
отображаемый на мониторе системы растр-6 и
параллельно по яркости свечения круговой раз-
вертки пучка диаметром dкруг = 5 мм с током пуч-
ка Iп ≈ 10 ма на медной пластине. расхождение
сравниваемых значений тока фокусировки при ра-
бочем расстоянии от среза пушки до свариваемых
пластин в диапазоне Lраб = 150...250 мм состави-
ло ±1 ма на уровне Iф = 620...650 ма, что вполне
приемлемо для практического применения.
на первом этапе исследований отрабатыва-
лась технология соединения покрывного диска с
рабочей лопаткой с помощью прорезных швов.
Учитывая конструктивные особенности рабочего
колеса, подбирались наиболее оптимальные пара-
метры Элс, обеспечивающие формирование швов
глубиной 16, 19 и 25 мм. система одновременно-
го перемещения пушки установки Ул-209м по
координатам Х-Х, Y‑Y и Z‑Z совместно с системой
растр-6 обеспечивают позиционирование элек-
тронного пучка по поверхности покрывного дис-
ка с точностью 0,1 мм. при этом на получаемых
тавровых соединениях корень шва располагается
точно по центру лопатки (рис. 2).
перед сборкой тавровых соединений поверх-
ности лопатки и диска были обезжирены рас-
творителем или спиртом. сборка под Элс осу-
ществлялась с помощью точечных прихваток
аргонодуговой сваркой по торцам заготовок. ра-
бочее расстояние от среза пушки до изделия со-
ставляло 150 мм. при этом ток фокусировки на
поверхности образца составлял 665 ма.
при толщине покрывного диска 12 мм требу-
емое формирование швов достигалось на режи-
ме: ток сварки Iсв = 110 ма, ток фокусировки Iф =
= 658 ма, скорость сварки vсв = 4,2 мм/с, амплиту-
да поперечной развертки А = 4,0 мм. получаемая
геометрия швов составляла: ширина верхнего ва-
лика В1 = 7,5 мм, ширина шва по плоскости кон-
такта диск-лопатка В2 = 3,5 мм, с глубиной про-
плавления Н = 16 мм и высотой лицевого валика
Н1 = 1,7 мм.
с ростом толщины покрывного диска до 15 мм
параметры Элс изменялись до следующих зна-
чений: Iсв = 120 ма, Iф = 655 ма, vсв = 3,5 мм/с
и А = 4,0 мм. на таких режимах получали хоро-
шее формирование лицевого валика шва шириной
В1 = 8,0 мм, с шириной шва по торцу диск-ло-
патка В2 = 3,7 мм, с глубиной проплавления Н =
= 19,5 мм и высотой лицевого валика Н1 = 1,7 мм.
Для сварки тавровых соединений покрывных
дисков толщиной 20 мм применялись следующие
параметры Элс: Iсв = 130 ма, Iф = 652 ма, vсв =
= 2,8 мм/с и А = 4,0 мм. при этом получили хо-
рошее формирование лицевого валика шва с ши-
риной В1 = 9,0 мм, с шириной шва по торцу дис-
к-лопатка В2 = 3,5 мм, с глубиной проплавления Н
= 24,5 мм и высотой лицевого валика Н1 = 1,9 мм.
рис. 2. схема таврового соединения «диск–лопатка» (Н —
глубина шва; Н1 — высота усиления шва; S — толщина по-
крывного диска; В1 и В2 — ширина шва в его верхней части
и в плоскости контакта покрывного диска с лопаткой)
рис. 1. общий вид электронно-лучевой установки Ул-209м
Электронно-лучевая сварка
5 0 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
общий вид верхних валиков при Элс покрыв-
ных дисков толщиной 12, 15 и 20 мм приведен на
рис. 3, а их поперечное сечение на рис. 4.
проведенный контроль качества сварных со-
единений показал отсутствие в них каких-то де-
фектов. Для получения сопряжений радиусом
2…3 мм между лопаткой и покрывным диском ис-
следовалась возможность применения припоев и
дополнительных металлических вставок в местах
сопряжений. подобные технологические процес-
сы известны и их результаты опубликованы в ли-
тературе [2–6].
в работе использовали припои, широко при-
меняемые в промышленности Украины. в первую
очередь к ним относятся высокотемпературные
припои: впр2, впр2м, пмФс 6-0,15 и порошко-
образные припои на основе Cr, Ni, Si, B. в пред-
лагаемой технологической схеме предполагалось
получить расплавление припоя и формирование
галтелей за счет тепла от нагрева металла во вре-
мя электронно-лучевой сварки.
припой впр2 (пм20мл) относится к медным
припоям, обеспечивающим высокое качество пая-
ных соединений. соединения, паянные припоями
впр2, имеют значительно большую прочность,
чем паянные серебряными припоями. Эти при-
пои не отличаются способностью к избирательно-
му проникновению по границам зерен нержавею-
щих сталей и поэтому могут быть применены при
пайке тонкостенных конструкций. Коррозионная
стойкость в неагрессивных средах соединений,
паянных этими припоями, практически не отлича-
ется от коррозионной стойкости соединений, па-
янных серебряными припоями.
также хорошие свойства имеет припой пмФс
6-0,15 с пониженным содержанием фосфора, ле-
гированный кремнием или кремнием и серебром.
пределы содержания легирующих элементов в
припое, мас. %: 5...8 р; 0,1...1,5 Si; сu — осталь-
ное. припой такого состава рекомендован для
пайки изделий из меди и латуни, работающих
без воздействия значительных ударных нагрузок;
температура плавления припоя 725 °с, температу-
ра пайки 750...780 °с. Для изделий с повышенной
ударной вязкостью паяных соединений предложен
припой состава, мас. %: 5...6 р; 3 Ag; 0,15 Si; сu
— остальное; температура пайки 750...780 °с.
Для нанесения припоя в тавровое соединение
лопатка-покрывной диск приготавливалась смесь
на основе акриловой смолы БмК-5, порошко-
образного припоя и растворителя. Данную тесто-
подобную смесь наносили на тавровое соедине-
ние, как показано на рис. 5. после затвердевания
смеси на воздухе образцы загружали в вакуумную
камеру и проводили сварку по уже подобранным
режимам.
К сожалению, приведенный выше технологи-
ческий прием не дал положительного результата.
независимо от марки припоя после Элс уверен-
ного формирования сопряжений не получалось.
в дальнейших разработках применялись при-
пои в виде фольги:
№ 1. припой на основе меди толщиной 1,5 мм;
№ 2. припой на основе латуни толщиной 1,5 мм;
№ 3. стальной припой без меди толщиной 1,5 мм;
№ 4. стальной припой с небольшой примесью
меди толщиной 1,5 мм;
№ 5. стальная фольга толщиной 0,1 мм;
№ 6. латунная фольга толщиной 0,1 мм.
Для припоев в виде фольги использовалась
схема сборки сварного соединения, приведенная
на рис. 6. верхний край лопатки вставлялся в про-
фрезерованный паз на покрывном диске глубиной
1 мм. между стенками лопатки и боковой поверх-
ностью паза обеспечивался зазор, в который плот-
но укладывался припой прямоугольного сечения.
таким образом, ширина паза изменялась в зависи-
мости от толщины применяемого припоя.
пластинки припоя, которые запрессовывались
в канавку, были толщиной от 0,1 до 1,5 мм. по-
сле запрессовки и выставления таврового соеди-
нения в вакуумной камере проводилась сварка по
выбранным режимам. но в результате ни один из
рис. 3. внешний вид швов, получаемых при Элс тавровых
соединений «диск-лопатка», толщиной 12, 15 и 20 мм
рис. 4. поперечные сечения швов, получаемых при Элс сое-
динений «диск-лопатка», толщиной 12, 15 и 20 мм
рис. 5. схема закладки припоя в тавровое соединение
Электронно-лучевая сварка
5 1 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
применяемых припоев так и не позволил полу-
чить равномерного формирования галтели меж-
ду лопаткой и диском. наилучшее формирование
получено при применении припоя на основе ла-
туни и меди, однако уверенного смачивания при-
поя с поверхностью диска тоже нет (рис. 7). ма-
крошлиф сварных соединений с медным припоем
приведен на рис. 8.
Для обеспечения надежного формирования
галтелей был предложен метод соединения ло-
паток с покрывным диском с дополнительными
проходами и расплавлением присадки из стали
х3CrNiMo13-4 электронным пучком. схема про-
цесса приведена на рис. 9.
присадка прикреплялась по обеим сторонам
лопатки (рис. 9) и электронно-лучевая сварка со-
единения «диск-лопатка» выполнялась верти-
кальным пучком на режимах, приведенных выше.
после чего образец переворачивался на 90° и за-
креплялся на рабочем столе. Электронно-лучевая
пушка выставлялась под углом 5° к горизонту, по-
зволяя проникнуть лучу в зазор рабочего колеса на
всю длину лопатки, расплавлять присадку и фор-
мировать галтель. в результате получаем надежный
сварной шов и идеальное формирование галтели со-
единения «диск–лопатка» (рис. 10, 11).
полученные результаты Элс моделей соеди-
нений «лопатка-диск» рабочего колеса позволи-
ли нам спроектировать, изготовить и сварить мо-
дель, аналогичную реальным рабочим колесам,
выпускаемым в оао «сумское нпо им. м. в.
Фрунзе». выставленная под определенным углом
пушка перемещалась по координатам Z‑Z и Y‑Y.
одновременно с движением пушки поворот ма-
кета осуществлялся с помощью прецизионного
вращателя. составление программы изменения
рис. 6. схема закладки припоя в соединении «лопатка-по-
крывной диск»: а — с использованием паза в покрывном
диске; б — без паза
рис. 7. Формирование сопряжения при использовании при-
поя на основе латуни (а) и меди (б)
рис. 8. макрошлиф сварного соединения «лопатка–диск», по-
лучаемого с применением медного припоя
рис. 9. схема сварки таврового соединения «лопатка–диск» с
применением электронного луча для расплавления присадки
из стали х3CrNiMo13-4
рис. 10. Формирование перехода «лопатка–диск» при рас-
плавлении присадки электронным лучом
Электронно-лучевая сварка
5 2 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
координат перемещения пушки и макета во вре-
мени осуществлялось с помощью системы наблю-
дения растр-6. равномерность формирования гал-
тели между диском и лопатками показана на рис. 12.
Ультразвуковой контроль качества соединений по
всей длине лопаток не выявил каких-либо откло-
нений. на завершающем этапе исследований было
подготовлено и сварено рабочее колесо центробеж-
ного компрессора из стали х3CrNiMo13-4 (рис. 13).
после чистки, сборки и стяжки основного и покрыв-
ного дисков колесо было закреплено на вращателе
и установлено в вакуумную камеру. используя отра-
ботанный технологический процесс, были проваре-
ны галтели сначала со стороны выпуклой части ло-
паток, а затем со стороны вогнутой.
Движение пушки осуществлялось по двум ко-
ординатам: Х-Х и Y‑Y, а подворот изделия во вре-
мя сварки обеспечивался высокоточным враща-
телем. Элс проводили на следующем режиме:
ускоряющее напряжение Uуск = 60 кв,
ток бомбардировки Iб = 65 ма, рабо-
чее расстояние от среза пушки до изде-
лия составляло 300 мм, ток сварки Iсв
= 65 ма, ток фокусирующей линзы Iф
= 615 ма, скорость сварки vсв = 4 мм/с.
общий вид сваренного рабочего колеса
представлен на рис. 14.
после финальной механической об-
работки колесо прошло статическое и
динамическое балансирование с после-
дующими разгонными испытаниями при
скорости вращения 11295 об/мин. после
разгонных испытаний были измерены
контрольные размеры рабочего колеса, которые
сохранились и были равны соответствующим раз-
мерам до разгонных испытаний.
таким образом, подтверждена возможность из-
готовления рабочих колес центробежных машин с
применением электронно-лучевой сварки, которая
обеспечивает формирование галтелей между дис-
ком и лопатками радиусом 3 мм. результаты рабо-
ты позволяют рекомендовать технологию Элс для
изготовления штатных рабочих колес центробеж-
ных машин.
1. Белоусов а. н. теория и расчет авиационных лопаточ-
ных машин / а. н. Белоусов, н. Ф. мусаткин, в. м. радь-
ко. – самара: ФгУп «издательство самарский Дом печа-
ти», 2003. – 336 с.
2. Hybrid EBW Process Joins Heavy-Duty Impellers / G.
Laflamme, J. Rugh, S. MacWilliams [et al.]. // Welding
Journal. – 2006. – № 1. – P. 44–47.
3. Myers L. Electron beam braze welding of compressor
impellers / L. Myers, G. Laflamme // The Paton Welding
Journal. – 2000. – № 8. – р. 53–57.
4. C7.1M/C7.1:2004, Recommended Practices for Electron
Beam Welding. – Miami. Fla.: American Welding Society.
5. особенности формирования толстостенного таврового
соединения с применением высокотемпературной пайки
и сварки плавлением / в. н. радзиевский, Ю. Ю. гарцу-
нов, г. г. ткаченко [и др.] // сварочное производство. –
2001. – № 4. – с. 42–46.
6. радзиевский в. н. высокотемпературная пайка в вакуу-
ме тавровых соединений с большой галтелью из метал-
лического порошка / в. н. радзиевский, в. и. рымарь, в.
К. Беспалов // сварочное производство. – 1991. – № 8.
– с. 5–6.
поступила в редакцию 11.04.2016
рис. 11. макрошлиф получаемого соединения «лопатка–диск» рис. 12. Формирование галтелей на модели рабочего колеса
рис. 13. общий вид основного и покрывного дисков рабочего колеса пе-
ред сборкой и сваркой
рис. 14. общий вид сваренного рабочего колеса с галтелями
радиусом 3 мм между лопатками и покрывным диском
|