Современный метод изготовления лопаток газотурбинных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

Рисунок 2 - Участки трубы с разрушением футеровки.

При обследовании дымовой трубы тепловизионный метод чаще всего является предшествующим этапом диагностики, по результатам которого определяют области конструкции для детального инструментального контроля. Для служб эксплуатации постоянный тепловизионный мониторинг позволяет выявить дефекты на самой ранней стадии их появления, что существенно повышает надежность и безопасность работы дымовых труб, предотвращает внеплановые потери и простои на производстве. Список использованной литературы:

1. Федеральный закон от 21.07.1997 №116-ФЗ (ред. От 02.07.2013). О промышленной безопасности опасных производственных объектов. 1997.

2. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. №384-Ф3 (с изменениями от 2 июля 2013 г.) «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

4. ГОСТ Р 54852-2011. Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций.

5. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. М.: Изд. дом «СПЕКТР», 2009.

© Сычев О.В., Нечаев Р.Ю., Ширкин Р.В., 2015

УДК 629.7.036

Д.О.Тамеев

Магистрант, Аэрокосмический институт Оренбургский Государственный Университет Г. Оренбург, Российская федерация

СОВРЕМЕННЫЙ МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Аннотация

В данной статье приводится описание метода изготовления лопаток ГТД, позволяющего решить проблему литейных свойств расплавленного металла, обеспечивая при этом соответствующие аэродинамические характеристики и механическую прочность.

Ключевые слова

Лопатки, газотурбинные двигатели, литье по выплавляемым восковым моделям, кристаллизация,

монокристаллическая структура.

Одной из важнейших задач совершенствования авиационных двигателей является повышение их надежности и ресурса. Надежность газотурбинных двигателей в значительной степени зависит от

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

надежности работы лопаток компрессора и турбины, поскольку они - наиболее нагруженными деталями. Лопатки подвергаются действию статических, динамических и циклических нагрузок, кроме того, лопатки турбины испытывают циклические термические напряжения, они работают в условиях агрессивной газовой среды при высокой температуре и подвергаются газовой коррозии. На поверхностях хвостовиков лопаток, бандажных и антивибрационных полок создаются высокие контактные напряжения.

Технологический процесс изготовления лопаток должен обеспечивать их высокое качество, надежность и заданный ресурс. Вместе с тем при выборе способа обработки массовых деталей, таких как лопатки ГТД, необходимо учитывать и экономическую эффективность.

При решении вопросов создания и широкого внедрения наиболее прогрессивных технологических процессов, оборудования и средств контроля для изготовления лопаток особое внимание уделяется механизации и автоматизации процессов штамповки, литья, механической обработки, контролю и технологической оснастке. В настоящее время в отрасли ведутся работы по созданию опережающего научно-технического задела для изготовления лопаток двигателей нового поколения и установлению единой отраслевой системы автоматизированного проектирования технологических процессов получения точных заготовок, механической обработки лопаток и оснастки.[1]

Лопатки ГТД, при литье которых используются сверхсплавы на базе никеля или кобальта, изготавливаются с применением технологии так называемого литья по выплавляемым восковым моделям. Эти лопатки имеют столбчатую или монокристаллическую металлическую структуру, которая получается способом направленной кристаллизации. Этот способ сложен в управлении, в частности, при изготовлении полых и ярко выраженных трехмерных деталей.

Для производства таких лопаток изготавливаются модели из воска или других аналогичных материалов, которые внутри содержат используемую для формирования полости лопаток деталь, представляющую собой литейный стержень. Для создания модели используется форма для литья для нагнетания под давлением воска, в которой размещается стержень, а затем в нее под давлением впрыскивается воск. После этого восковая модель многократно обмакивается в глиняном тесте, представляющем собой суспензию керамических частиц, с целью изготовления оболочковой литейной формы. Затем производится удаление воска и прокаливание оболочковой литейной формы. Изготовление лопаток происходит путем заливки расплавленного металла, который заполняет пустоты между внутренней стенкой оболочковой литейной формы и стержнем. Благодаря наличию зародыша или соответствующего механизма управления и использованию управляемой кристаллизации, металл затвердевает и приобретает заданную кристаллическую структуру. В зависимости от свойства сплава и характеристик, которыми деталь будет обладать после отливки, речь может идти о кристаллизации, направленной на получение столбчатой структуры, кристаллизации, направленной на получение монокристаллической структуры, или о равноосной кристаллизации. После затвердевания сплава оболочковая литейная форма и стержень выбиваются, и из них извлекается желаемая лопатка.

Устранение явления рекристаллизации возможно только с корневой части, обладающей относительно большими размерами, позволяющей расплавленному металлу течь между пером лопатки и пятой. Однако из-за таких размеров корневая часть не соответствует с точки зрения аэродинамики: с одной стороны, она создает номинальное касательное течение в газовоздушном тракте, обусловленное площадью сечения внешнего радиуса газовоздушного тракта, с другой стороны, ее наличие по всему контуру в определенной степени искажает аэродинамические характеристики турбомашины.

Также, такая корневая часть приводит к значительному увеличению массы и резкому усилению закона сечения. Основными последствиями являются, с одной стороны, усиление центробежных нагрузок на перо лопатки и значительное сокращение срока эксплуатации, в частности, ползучести, а, с другой стороны, плохое местоположение центра тяжести в сечении на уровне пяты, имеющее в качестве последствия увеличение локальных напряжений пера лопатки под пятой или на диске, приводящее к уменьшению долговечности и допустимого предела повышенной скорости.

Устранение недостатков при получении отливок лопатки ГТД возможно при разработке формы корневой части, одновременно соответствующей:

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

- литейным свойствам расплавленного металла в оболочковой литейной форме;

- выдерживаемым аэродинамическим нагрузкам;

- механической прочности конструктивного элемента, используемого в турбомашине.

Устранить вышеизложенные недостатки можно путем разработки лопатки с локальным утолщением сечения пера лопатки, обозначенной корневой частью, удовлетворяющей вышеперечисленным критериям. Для соответствия этим критериям утолщение выполняется на определенной поверхности пера лопатки, в основном на передней кромке, на корыте и спинке, при этом на определенной высоте.

Таким образом, предлагаемый метод изготовления лопаток позволяет решить проблему литейных свойств расплавленного металла, обеспечивая при этом соответствующие аэродинамические характеристики и механическую прочность.

Преимуществом представленного способа получения лопаток ГТД является возможность устранить рекристаллизацию, обеспечив при этом соответствие требованиям аэродинамики; кроме того, оно позволяет увеличить срок эксплуатации пера лопатки.

Необходимо отметить, что данный способ применим ко всем лопаткам турбомашины, непосредственно после отливки как неподвижно установленным, так и съемным, и устанавливаемым в газовоздушном тракте, не имеющем цилиндрическую форму. [2] Список использованной литературы:

1. Крымов В. В., Елисеев Ю. С., Зудин К. И. Производство лопаток газотурбинных двигателей / Под ред. В. В. Крымова. - М.: Машиностроение, 2002. - 376 с., ил.

2. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2498082

© Тамеев Д.О., 2015

УДК 621.382.002

Б. А. Шангереева

К. т. н., доцент ДГТУ, Дагестанский государственный технический университет г. Махачкала, Российская Федерация А.И.Муртазалиев студент 4 курса АСФ, ДГТУ Дагестанский государственный технический университет г. Махачкала, Российская Федерация Ю.П.Шангереев

Дагестанский государственный технический университет студент 2 курса ФРТиМТ, ДГТУ, г. Махачкала, РФ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Аннотация

Статья посвящена технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к способу очистке поверхности кремниевых пластин перед высокотермическими операциями. Целью является удаление различных загрязнений и примесей. Способ очистки включает двухстадийную обработку в двух ваннах с различными растворами.

Ключевые слова

Кремний, полупроводниковых приборов, микроэлектроника, очистка пластин, перекись водорода, температура.