Способ изготовления закрытого рабочего колеса центробежной турбомашины из термообрабатываемых алюминиевых сплавов

Способ изготовления закрытого рабочего колеса центробежной турбомашины из термообрабатываемых алюминиевых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАКРЫТОГО РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ТУРБОМАШИЦЫ ИЗ. ТЕРМООБРАБАТЫВАЕМЫХ АЛЮМИНИЕИЗХ СПЛАВОВ, заключающийся в том, что покрывной диск устанавливают на лопатках, выполненных заодно с несущим диском, прижимают покрывной диск клопаткам, соединяют их межд собой диффузионной сваркой в защитной атмосфере, охлаждают и производят окончательную тep raoбpaбoтку колеса, отличаю-щийс я тем, что, с целью повышения надежности колеса путем увеличения прочности сварного соединения, перед установкой покрывного диска пронзво-. / he дят предварительную термообработку VO обоих дисков путем отжига покрывного (не.сущего) диска и закаливания и старения несущего (покрывного) диска

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (213 3623155/25-06 (223 19o 07 е 83 (463 30.03 .85. Бюл. 9 12: (72) Ю.Г.Александров, П.A.Aëîâ, "Г. И,Врагиннский и В.Й.Ефимов (53) 621.438(088.8) (56)- 1.Казаков Н.Ф., Орлов И.Е.

Исследование и разработка технологии соединения деталей рабочих колес малоразмерных турбин методом диффузионной сварки.-В сб.: Диффузионное соединение в вакууме металлов, сплавов и неметаллических материалов.

М., Проблемная лаборатория диффузионной сварки в вакууме, 1973, с.96-101 °

2.ДиФфузионная сварка дисков

ТКУ из алюминиеиого сплава АК-6, ;И 2081-11-80, Технологическая ин--cTpgK@Ms. N., НПО Гелиймаш, 19FO.

„„БО„„1147538 А

4(51) В 23 К 20/24// F 01 0 5 jP4;

F 04 D 29 28 (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЙ ЗАКРЫТОГО РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ТУРБОМАШИНЫ ИЗ TEPNOOBPASATMBABNHX

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, заключающийся в том, что покрывной диск устанавливают на лопатках, выполненных заодно с несущим диском, прижимают покрывной диск к-лопаткам, соединяют их между собой диффузионной сваркой в защитной атмосфере, охлаждают и производят окончательную термообработку колеса, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повьпаения надежности колеса путем увеличения прочности сварного соединения, перед установкой покрывного диска произво-. дят предварительную термообработку Я обоих дисков путем отжига покрывного (иаскд гс) диска и иакаиииаиия и ска- Д рения несущего (покрывного) диска.

С:

1147538

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к способам изготовления закрытых рабочих колес центробежных турбомашин.

Известен способ изготовления закрытых рабочих колес центробежных турбомашин иэ титановых сплавов, заключающийся в том, что покрывной диск устанавливают на лопатках, выполненных заодно с несущим диском, прижимают покрывной диск к лопат- 10 кам и соединяют их между собой диффузионной сваркой в защитной атмосфере jl) ., Однако изготовленные из титана рабочие колеса обладают большим.весом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления закрытого рабочего колеса центробежной турбомашины из. 0 термообрабатываемых алюминиевых сплавов, заключающийся в том, что покрывной диск устанавливают на лопатках, выполненных заодно с несущим диском, прижимают покрывной диск к лопаткам, соединяют их между собой диффузионной сваркой в защитной атмосфере, охлаждают и произво-( дят окончательную термообработку колеса. (2) .

Однако при известном способе изготовления рабочего колеса иэ алюминиевых термообрабатывеемых сплавов в отличие от титановых сплавов на свариваемых поверхностях остается тонкий слой окисной пленки, которая 35 частично остается в сварном шве и уменьшает прочность соединения,снижая надежность рабочего колеса.

Цель изобретения - повышение надежности рабочего колеса путем увели-40 чения прочности сварного соединения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления закрытого рабочего колеса центробежной турбомашины из термообрабаты- 45 ваемых алюминиевых сплавов, заключающемуся в том, что покрывной диск устанавливают на лопатках, выполненных заодно с несущим диском, прижимают покрывной диск к лопаткам, соединяют.их между собой диффузионной сваркой в защитной атмосфере, охлаждают и производят окончательную термообработку колеса, перед установкой покрывного диска производят предварительную термообработку.обоих 55 .дисков путем отжига покрывного {несущего) диска и закаливания и старения несущего (покрывного) диска.

Способ реализуется следующим образом, 60

Перед сборкой покрывного и несущего дисков для осуществления диффузионной сварки производят термообработку обоих дисков. Термообработка заключается в том, что отжигают 65 покрывной диск, а несущий диск закаливают и старят. Свариваемые поверхности подготавливают химическим травлением, затем несущий диск, выполненный заодно с лопатками, помещают в приспособление. Покрывной диск устанавливают на лопатах., Прижимают покрывной диск к лопаткам.

Усилие сжатия обеспечивает местное вдавливание микрорельефа более твердой детали в более мягкую.Затем приспособление со сжатыми дисками помещают в герметичную камеру, вакуумируют и производят нагрев до температуры диффузионной сварки. В процесса нагрева осуществляется дополнительное сжатие свариваемых дисков, при этом происходит преимущественное вдавливание более твер дой детали в более мягкую, торцы лопаток вдавливаются в покрывной диск.

При достижении температуры, близкой к температуре сварки твердости обеих деталей выравниваются, происходит взаимное пластическое течение и одинаковая активация диффузионных процессов в свариваемых дисках. После выдержки при температуре сварки следует охлаждение, извлечение сваренного колеса иэ приспособления и окончательная упрочняющая термообработка.

Пример. Изготовление рабочего колеса иэ алюминиевого сплава

AK-6. Несущий диск с лопатками закаливали с температуры 515 С в теп. о лой воде и старили при 160 С в течение 12 ч покрывной диск.отжигали при 350 С один час. При этом

6 твердость материала несущего диска составила НВ 106 а твердость покрывного диска НВ 50. Перед сваркой диски травили в растворе на основе ортофосфорной кислоты осветляли в растворе азотной кислоты (1:1), промывали в воде, сушили.

Сборку дисков осуществляли в приспособлении со стяжными болтами из титана, окончательная затяжка которых осуществлялась при сжатии дисков на прессе (усилие в 20 т при площади торцов лопаток .450 мм обеспечивало вдавливание торцов в покрывной диск »а глубину 0,3 мм).

Затем свариваемые диски вместе с приспособлением помещали в вакуумную печь, откачивали до разрежения

10 мм рт.ст.и нагревали до 560 С, -5 о

Время нагрева 90 мин, а выдержка при температуре сварки 10 мин. Csaрочное давление обеспечивалось различием температурных коэффициентов линейного расширения материалов дисков (AK-6) и материала стяжных болтов (титан). После сварки колеса совместно с приспособлением охлаждались с печью. Сваренное колесо вынимали из приспособления,про1147538

Составитель Н.ОГарко

Редактор И.@ылын Техред Л.Иикещ - КорректоР И.Самборская

Ю» yh ° »

Заказ 1459/15 Тираж 1086 . Подписное

ВНИИИИ Государственного коМитета СССР по делам изобретений и .открытий .113635, Москва, Ж-З5, Раутаская наб., д.4/5

ФиЛиал HOlt Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4.изводили упрочняющую термообраббт ку (закалку и искусственное старение) и окончательную обработку колеса.

Выполнение предварительной термообработки несущего и покрывного дисков путем отжига покрывного (несущего) диска и закаливания и старения несущего (покрывного) диска обеспечивает разницу в твердости сопрягаемых поверхностей. При этом 10 в процессе сжатия происходит вдавливание микровыступов более твердой детали s более мягкую и снятие окисной пленки с боковых поверхностей микровыступов. При дальнейшем сжа- f5 тии до температуры разупрочненияпроисходит внедрение {или осадка) торца лопатки в покрывной диск (под действием покрывного диска), что приводит к увеличению площади физического контакта свариваемых поверхностей.

Таким образом, придание материалам свариваемых деталей различной твердости на начальной стадии сжатия н нагрева облегчает образование физического контакта материалов и увеличивает работоспособность колес на срез за счет вдавливания торцов лопаток в тело нокрывного диска, а выравнивание твердостей при температуре сварки обеспечивает оптимальные условия для диффузии.