ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Заместитель Председателя Правительства РФ Юрий Трутнев провёл совещания по реализации мастер-планов в Хабаровском крае

Заместитель Председателя Правительства РФ – полномочный представитель Президента РФ в ДФО Юрий Трутнев провёл совещание по вопросу реализации долгосрочных планов комплексного социально-экономического развития Хабаровской городской агломерации и городского округа «Город Комсомольск-на-Амуре» на период до 2030 года. «Сегодня мы проанализируем работу по реализации мастер-планов дальневосточн...

Российский истребитель Су-57 станет главной звездой авиасалона Aero India 2025

Авиасалон Aero India 2025 пройдёт с 10 по 14 февраля на авиабазе Елаханка в индийском штате Бангалор, он станет одним из ключевых событий в авиационной индустрии Азиатско-Тихокеанского региона. Впервые организованное в 1996 году мероприятие традиционно собирает ведущие компании и экспертов со всего мира. В 2025 году планируется участие в нем более 700 национальных и 140 иностранных экспонентов. ...

Глава Минпромторга России Антон Алиханов посетил Кировский завод

В Санкт-Петербург с рабочей поездкой приехал Министр промышленности и торговли Российской Федерации Антон Алиханов. Это первое знакомство Министра с Петербургским тракторным заводом, который уже много лет остается одним из флагманов отечественного машиностроения. Экскурсию провели Серебряков Сергей Александрович и Семененко Георгий Петрович. Глава Минпромторга России ознакомился с ключевыми про...

АЛРОСА готовит речной флот к летней навигации 2025 года

В межнавигационный период 2024-2025 года на речных судах компании «АЛРОСА-ЛЕНА» проводятся сезонные работы для подготовки к предстоящей навигации. На 6 теплоходах в пунктах зимнего отстоя (г. Усть-Кут, Иркутской область) проводятся корпусные работы и ремонт агрегатов. Остальной флот в весенний период пройдет профилактическое обслуживание. На 4 судах компании осуществляют средний ремонт, в рамка...

АЛРОСА направит около 1 млрд рублей на развитие Нюрбинского района Якутии

28 января 2025 года, генеральный директор АЛРОСА Павел Маринычев и глава Нюрбинского района Республики Саха (Якутия) Алексей Иннокентьев подписали договор о сотрудничестве в области социально-экономического развития Нюрбинского района на 2025-2027 годы. На реализацию договора в 2025 году АЛРОСА направит в качестве целевого финансирования 324,8 млн рублей. Не менее этой же суммы при условии утве...

Сергей Чемезов : к серийному производству МС-21 корпорация приступит с 2026 года

Глава Ростеха надеется на завершение сертификационных испытаний МС-21 в 2025 году. В частности он сказал : «Нам надо сейчас завершить все сертификационные испытания. Вот за этот год, я надеюсь, мы завершим все полеты. Там очень много полетов. И начиная со следующего года уже начнется серийное производство». Ранее в корпорации планировали начать серийный выпуск самолета МС-21 в 2025 году. ...

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: 17371
Яндекс.Метрика