Устранение разнозернистости в лопатках компрессора ГТД интенсивной пластической деформацией

Abstract

RU: Снижение разнозернистости в пере лопаток компрессора газотурбинных двигателей из железоникелевого сплава ЭП718- ИД для повышения их технологичности и несущей способности. Методика. Для определения размеров зерен пера лопаток после различных видов обработки использовали методы микроскопического анализа. Для формирования субмикрокристаллической структуры использовали интенсивную пластическую деформацию винтовой экструзией. Результаты. Установлено, что разнозернистость структуры лопаток компрессора высокого давления возникает на этапе изготовления заготовок. Последующая термическая обработка не приводит к ее устроению. Для формирования благоприятной структуры предложено на черновом этапе технологического процесса использовать метод интенсивной пластической деформации- винтовую экструзию. Деформационная обработка такого типа также способствует гомогенизации легирующих элементов по сечению заготовки, что сказывается на повышении комплекса прочностных характеристик лопаток и снижении их рассеяния. Учитывая, что исследуемый сплав имеет низкую пластичность в диапазоне температур деформации, выполнен анализ условий реализации интенсивной пластической деформации заготовок с целью сохранения их целостности и формирования в них субмикрокристаллической структуры. Установлено, что существует два альтернативных варианта технологического процесса проведения интенсивной деформации в области высоких и низких температур. Показано, что с точки зрения практической реализации интенсивную деформацию малоразмерных заготовок рационально выполнять в низкотемпературном диапазоне чередуя с операцией закаливания. Анализ совокупности факторов, определяющих возможность успешной реализации интенсивной пластической деформации для заготовок лопаток методом винтовой экструзии, позволил определить требования к параметрам технологического процесса, установке и исходным заготовкам. Их выполнение позволяет успешно реализовать предложенную технологию получения лопаток из железоникелевых сплавов с субмикрокристаллической структурой. Приведена конструкция специальной установки для его реализации. Научная новизна. Показана возможность применения интенсивной пластической деформации методом винтовой экструзии заготовок из железоникелевого сплава ЭП718-ИД для формирования субмикрокристаллической структуры, что позволяет увеличить степень их последующей деформации и исключить появление разнозернистости. Практическая значимость. Спроектирована установка для реализации винтовой экструзии заготовок в контролируемых условиях, что позволяет использовать операцию интенсивной пластической деформации на черновом этапе технологического процесса изготовления лопаток компрессора. Применение заготовок с однородной субмикрокристаллической структурой позволяет сократить количество переходов при формообразовании профиля пера лопаток давлением, интенсифицировать режимы обработки лезвийными инструментами и повысить несущую способность лопаток.

UK: Зниження різнозеренності в пері лопаток компресора газотурбінних двигунів з залізонікелевого сплаву ЭП 718-ИД для підвищення їх технологічності та несучої здатності. Методика. Для визначення розмірів зерен пера лопаток після різних видів обробки використовували методи мікроскопічного аналізу. Для формування субмікрокристалічної структури використовували інтенсивну пластичну деформацію гвинтовою екструзією. Результати. Встановлено, що різнозеренність структури лопаток компресора високого тиску виникає на етапі виготовлення заготовок. Наступна термічна обробка не дозволяє її усунути. Для формування сприятливої структури запропоновано на чорновому етапі технологічного процесу використовувати метод інтенсивної пластичної деформації - гвинтову екструзію. Деформаційна обробка такого типу також сприяє гомогенізації легуючих елементів по перетину заготовки, що позначається на підвищенні комплексу характеристик міцності лопаток і зниженню їх розсіювання. Враховуючи, що досліджуваний сплав має низьку пластичність у діапазоні температур деформації, виконаний аналіз умов реалізації інтенсивної пластичної деформації заготовок з метою збереження їх цілісності й формування в них субмікрокристалічної структури. Встановлено, що існує два альтернативні варіанти технологічного процесу проведення інтенсивної деформації в області високих і низьких температур. Показано, що з погляду практичної реалізації, інтенсивну деформацію малорозмірних заготовок раціонально виконувати в низькотемпературному діапазоні чергуючи з операцією загартовування. Аналіз сукупності факторів, що визначають можливість успішної реалізації інтенсивної пластичної деформації для заготовок лопаток методом гвинтової екструзії, дозволив визначити вимоги до параметрів технологічного процесу, установки й вихідних заготовок. Їх виконання дозволяє успішно реалізувати запропоновану технологію одержання лопаток з залізонікелевих сплавів з субмікрокристалічною структурою. Наведена конструкція спеціальної установки для його реалізації. Наукова новизна. Показана можливість застосування інтенсивної пластичної деформації методом гвинтовий екструзії заготовок з залізонікелевого сплаву ЭП 718-ИД для формування субмікрокристалічної структури, що дозволяє збільшити ступінь їх наступної деформації й виключити появу різнозеренності. Практична значимість. Спроектовано установку для реалізації гвинтової екструзії заготовок у контрольованих умовах, що дозволяє використовувати операцію інтенсивної пластичної деформації на чорновому етапі технологічного процесу виготовлення лопаток компресора. Застосування заготовок з однорідною субмікрокристалічною структурою дозволяє скоротити кількість переходів при формоутворенні профілю пера лопаток тиском, інтенсифікувати режим обробки лезовими інструментами та підвищити несучу здатність лопаток.

EN: Decrease of inequigranularity in gas turbine engine compressor blades airfoil made of ЭП718-ИД iron-nickel alloy aimed at increase of their processibillity and bearing capacity. Technique. Methods of microscopic analysis were used in order to determine grain sizes of blades airfoil after different processing methods. Method of intensive plastic deformation by means of twist extrusion was used in order to form submicrocrystalline structure. Results. It is established that inequigranularity of high pressure compressor blades structure occurs at the stage of blanks production. Subsequent thermal treatment does not eliminate the defect. In order to form favorable structure it is offered to use method of intensive plastic deformation (twist extrusion) at preliminary stage of technological process. Such deformation treatment also improves homogenization of alloying elements all over the blank section. It results in increase of the blade strength properties and decrease of their dispersion. Considering the fact that investigated alloy has low plasticity within the range of deformation temperatures, there was made analysis of conditions for impementation of intensive plastic deformation of blanks aimed at preservation of their integrity and formation of submicrocrystalline structure in them. It is established that two alternative variants of technological process of intensive deformation at high and low temperatures are possible. It is shown that from the point of view of practical implementation, it is rational to perform intensive deformation of small blanks within the low temperature range, alternating it with hardening procedure. Analysis of the combination of factors determining possibility of successful implementation of intensive plastic deformation of the blade blanks by means of twist extrusion, has allowed to determine requirements to parameters of technological process, to the unit and initial blanks. Their fulfilment allows to implement successfully the offered blades production technology based on iron-nickel alloys with submicrocrystalline structure. It is given the design of special production unit. Scientific novelty. It is proven feasibility of application of intensive plastic deformation by means of twist extrusion of blanks made of ЭП718-ЦЦ iron-nickel alloy in order to form submicrocrystalline structure that increases degree of their subsequent deformation and excludes occurrence of inequigranularity. Practical importance. It is designed a special unit for implementation of twist extrusion of blanks under controlled conditions that allows to use intensive plastic deformation at preliminary stage of compressor blades production process. Application of blanks with uniform submicrocrystalline structure allows to reduce quantity of transitions during the blade airfoil forming by pressure, intensify the blade tool machining conditions and increase the blades bearing capacity.