ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Россия и Китай обсудили создание МТОР и инфраструктуры, привлечение инвесторов на остров Большой Уссурийский

В городе Фуюань (КНР) состоялось третье заседание Специальной рабочей группы по сопряжению развития российской и китайской частей острова Большой Уссурийский. Мероприятие прошло под сопредседательством заместителя Министра Российской Федерации по развитию Дальнего Востока и Арктики Виталия Алтабаева при участии представителей Корпорации развития Дальнего Востока и Арктики (КРДВ), правительства Ха...

В Москве состоялось заседание комиссии Госсовета РФ по направлению «Энергетика» по итогам 2025 года

В ходе первого заседания комиссии Государственного Совета РФ по направлению «Энергетика» были подведены итоги деятельности за 2025 год и утвержден план работы на 2026 год. Центральной темой обсуждения стали стратегические подходы к повышению энергетической эффективности национальной экономики. Заседание прошло в Москве под председательством руководителя комиссии, главы Республики Саха (Якутия) Айс...

Геополитическое противостояние в Тихом океане: США хотят разместить базу у «ворот» китайского порта

Геополитическое противостояние в Тихом океане: США хотят разместить базу у «ворот» китайского порта Планы США по усилению своего военного присутствия в Южной Америке получили конкретные очертания. Как сообщает Bloomberg, Вашингтон намерен построить в Перу военно-морскую базу. Ключевая деталь — объект может быть размещён всего в 80 км от стратегически важного порта, принадлежащего Китаю, ч...

Мощность энергосистемы Якутии к 2030 году увеличится в два раза

На территории Якутии одновременно реализуется ряд крупных энергетических проектов, которые в ближайшие годы позволят почти вдвое увеличить установленную мощность региональной энергосистемы. Об этом сообщил Айсен Николаев - глава РС (Я), председатель комиссии Госсовета РФ по направлению «Энергетика». По его словам, на сегодняшний день суммарная установленная мощность всех энергоустановок в респу...

Состоялось стратегическое заседание Совета директоров «Росспецмаш»: обсуждены вызовы рынка и приняты новые члены

В Москве состоялось заседание Совета директоров Ассоциации «Росспецмаш». На встрече присутствовали топ-менеджеры и владельцы ведущих предприятий отрасли, выпускающих сельскохозяйственную, строительно-дорожную, прицепную технику, пищевое оборудование и комплектующие. Ключевой темой обсуждения стала текущая ситуация на рынке специализированного машиностроения. Участники констатировали, что тенден...

Минпромторг России предлагает продлить эксперименты по добровольной маркировке ряда категорий товаров

Соответствующий проект постановления Правительства Российской Федерации разработан Минпромторгом России и размещен на федеральном портале regulation.gov.ru. Инициатива предполагает продление до 31 августа 2026 г. сроков проведения экспериментов по добровольной маркировке ряда видов продукции, которые, согласно действующим постановлениям Правительства Российской Федерации, завершаются 28 февраля...

3 Июня 2011

Увеличение коэффициента использования металла лопаток ГТД

Увеличение коэффициента использования металла лопаток ГТД
ГТД
Спocoб изгoтoвления лoпатoк газoтурбиннoгo двигателя

Автoры: Тимoхoв Вадим Бoриcoвич, Крoпoтoв Владимир Алекcеевич, Дениcoв Григoрий Григoрьевич

Изобретение отноcитcя к облаcти машиноcтроения, а именно к cпоcобам изготовления лопаток авиационных газотурбинных двигателей(ГТД) из материалов, cпоcобных деформироватьcя в холодном или горячем cоcтоянии. Изготавливают заготовку лопатки. Образовывают аэродинамичеcкий профиль в каждом cечении пера. Образовывают хвоcтовик. Проводят отделочные операции. Образование аэродинамичеcкого профиля и хвоcтовика осуществляют одновременной закруткой пера и хвостовика и их калибровкой в штампе. Плоскую заготовку изготавливают с сечениями, площадь и протяженность которых равна соответственно площади соответствующих сечений отштампованной лопатки и протяженности хорд данных сечений. В результате обеспечивается увеличение коэффициента использования металла и точности изготовления, повышение качества широкохордных лопаток ГТД и снижение затрат времени. 2 ил.

В современных конструкциях вентиляторов авиационных двигателей широкое применение находят крупногабаритные широкохордные лопатки, позволяющие существенно снизить шумность вентилятора, увеличить тягу и в целом повысить экономичность газотурбинного двигателя.

Известны традиционные технологии производства лопаток, включающие в себя изготовление штамповкой заготовки лопатки с поэтапной закруткой профиля пера и припусками по перу и замку, с последующим удалением припусков обработкой резанием, электрофизическими и иными методами (Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Зудин К.И. Производство лопаток газотурбинных двигателей. М., "Машиностроение / Машиностроение - Полет", 2002 г., стр.66-100, 101-197).

Данный способ становится чрезвычайно трудоемким и металлозатратным при производстве широкохордных лопаток из-за их больших габаритов (длина может достигать 1,5 м, при отношении высоты к хорде менее 2) и сложной геометрической формы.

Сложная конфигурация предварительных переходов снижает технологичность выполнения сопутствующих операций, начиная от зачистки дефектов штамповки, до использования специализированных ложементов для нагрева перед следующим штамповочным переходом.

Уменьшение припуска на механическую обработку профиля пера приводит к росту удельных усилий штамповки, а одновременное получение его окончательной конфигурации требует увеличение жесткости штампового комплекта в сборе для гашения высоких сдвигающих усилий при штамповке.

Одновременная окончательная доводка профиля пера по толщине и конфигурации, несмотря на известные способы механического, химического и электрохимического фрезерования, является высоко трудоемкой операцией.

Известен способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя (патент РФ 2257277) - прототип. Суть способа заключается в том, что на первом этапе проектирования технологического процесса перерабатывают конструкторский чертеж лопатки, раскручивая и раздвигая между собою расчетные сечения пера, «укладывая» при этом хорды раскручиваемых сечений в одной плоскости. Полученный модифицированный чертеж лопатки является основой для проектирования заготовки-штамповки. Заготовка-штамповка, имеющая раскрученный профиль пера, изготавливается методами объемной штамповки с припуском по перу и замку под дальнейшую обработку резанием. После удаления чернового припуска, например фрезерованием, выполняют закрутку профиля пера в горячем состоянии с привлечением специальных устройств. Впоследствии, изготовленная таким способом заготовка подвергается всем традиционным стадиям технологического процесса изготовления лопатки.

Недостатком способа является то, что определение силовых параметров по расчету процесса горячей закрутки пера лопатки, имеющей сечение аэродинамического профиля, переменным по длине проблематично т.к. анализ существующих математических моделей определения силовых параметров при скручивании ограничен рассмотрением стержней с элементарными геометрическими сечениями (круг, эллипс, квадрат, прямоугольник). Поэтому деформации при закрутке изделия неизбежно приводят к искажению аэродинамического профиля, которое может превосходить поле допуска. Подбор технологических режимов и геометрических параметров заготовки требует большого количества трудоемких и затратных по времени опытных работ для каждого типа размера широкохордной лопатки. Процесс не стабилен, зависит от многих факторов и требует наличия специального оборудования.

Для устранения вышеуказанных негативных моментов предлагается разделить операции: формирование сдаточной толщины профиля пера и формирование его контура. Дополнительно это позволяет существенно расширить спектр оборудования для выполнения первого этапа, а все сопутствующие операции адъюстажной и механической обработки данного этапа проводить на более технологичном в обработке спрямленном контуре.

В настоящем изобретении предпринимается попытка представить новый метод производства лопаток газотурбинных двигателей с оформленным контуром, методом однопереходной изотермической безоблойной окончательной штамповки (закрутка + калибровка), который сокращает или решает вышеупомянутые проблемы.

Изобретением решается задача изготовления широкохордных лопаток ГТД, сложной геометрической формы на стандартном оборудовании.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение качества изготовления широкохордных лопаток ГТД, а также стабильности технологического процесса при одновременном снижение затрат.

Способ изготовления лопаток газотурбинного двигателя, включающий изготовление заготовки лопатки, образование аэродинамического профиля в каждом сечении пера лопатки, образование хвостовика и проведение отделочных операций, образование аэродинамического профиля в каждом сечении пера лопатки и образование хвостовика осуществляют путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки в штампе изотермической штамповкой, при этом изготавливают плоскую заготовку, выполненную с сечениями, площадь и протяженность которых равна соответственно площади соответствующих сечений отштампованной лопатки и протяженности хорд данных сечений.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показано:
широкохордная лопатка 1, выполненная, например, из титана или из одного из его сплавов
на фиг.1 - широкохордная лопатка 1, выполненная, например, из титана или из одного из его сплавов;
спрямленная заготовка широкохордной лопатки
на фиг.2 - спрямленная заготовка широкохордной лопатки.

Предлагаемый согласно изобретению способ изготовления лопаток газотурбинных двигателей осуществляется следующим образом.

1. Производство плоской заготовки 4 (фиг.2) методами экструзии и (или) прецизионной штамповки, а также вальцовки и (или) высадки и (или) механической обработкой плоского или сортового проката.

2. Подготовка базовых элементов 3 последующей чистовой механической обработки пера и одновременно укладочных элементов для однопереходной штамповки либо на этапе прецизионной штамповки заготовки и(или) дополнительной мех. обработки полученных ранее заготовок или получаемые путем приварки к заготовке 4 и дополнительной мех. обработки.

3. Подготовка плановой проекции заготовки для однопереходной штамповки либо на этапе прецизионной штамповки заготовки и(или) дополнительной мех. обработки полученных ранее заготовок (при этом обеспечивается равенство хорд заготовки пера 6 и хорд готового изделия 7).

4. Подготовка высотных размеров заготовки для однопереходной штамповки либо на этапе прецизионной штамповки заготовки и (или) дополнительной мех. обработки полученных ранее заготовок.

5. Применение тепла и давления к заготовке для изотермической штамповки (одновременная закрутка аэродинамического профиля («пера») 1 и хвостовика («замка») 2 с одновременной калибровкой) и производства по существу необходимой готовой внешней конфигурации и размеров профиля пера. Для высокоугловой закрутки аэродинамического профиля (более 40°) и калибровки широкохордных вентиляторных лопаток используются специально вводимые удерживающие элементы штамповой оснастки (не показаны).

6. Чистовая обработка изделия для удаления избытка материала с входной и выходной кромки (5) изотермически отштампованной внешней конфигурации для получения готового профиля пера.

7. Удаление базовых (укладочных) элементов 3 фиг.1.

8. Механическая обработка хвостовика лопатки («замка») 2.

Пример конкретного выполнения. Проведена опытная штамповка широкохордной лопатки ГТД в закрытом штампе. Материал - титановый сплав марки ВТ6. Температура штамповки не более 850°С. Инструмент нагревали до температуры не более 850°С. Размеры готовой лопатки: длина - 1200 мм, максимальная ширина хорды 620 мм.

Предлагаемый способ изготовления широкохордных лопаток позволяет разработать эффективную технологию, с применением которой возможно производство ряда лопаток для ГТД из прогрессивных металлов и сплавов.

Преимущество предложенного технического решения позволяет расширить технологические возможности стандартного оборудования, вести процесс при минимальных затратах времени. Значительно повышается коэффициент использования металла, увеличивается точность изготовления и стабильность технологического процесса.

Кол-во просмотров: 19078
Яндекс.Метрика