Способ ремонта композиционной лопатки турбомашины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: турбомашиностроение. При ремонте композиционной лопатки на профильную часть накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие волокна располагаются идентично направлению действующих нагрузок при эксплуатации лопатки, Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500°С, давлении 7,0±5 МПа с выдержкой 15-20 мин при остаточном давлении воздуха в зоне сварки мм рт.ст.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>ls В 23 К 20/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ flATEHTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907436/08 (22) 04.02.91 (46) 15.04,93. Бюл. N 14 (71) Научно-производственное объединение

"Мотор", (72) А.А.Рыжов, В.В.Цербинин, В.К.Сороковой и В.М.Трофимов (54) Технологические рекомендации "Ремонт лопаток из боралюминия", ТР1.

681,201-79. (54) СПОСОБ РЕМОНТА КОМПОЗИЦИОННОЙ ЛОПАТКИ ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится «турбомашиностроению, а именно к способам ремонта композиционной лопатки турбомашины, Целью изобретения является повышение эффективности ремонта путем изменения прочностных и усталостных свойств материала отремонтированной лопатки в

Направлении действия разрушающих нагру-зок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ремонта композиционной лопатки турбомашины, заключающемся в наложении на ремонтируемую часть лопатки дополнительных монослоев полуфабриката из композиционного материала с последующей диффузионной сваркой в пресс-форме, дополнительные монослои накладываются так, чтобы направление армирующих волокон в них соответствовало направлению действия разрушающих нагрузок, . )Ы,, 1808584 À1 (57) Использование; турбомашиностроение.

При ремонте композиционной лопатки на профильную часть накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие волокна располагаются идентично направлению действующих нагрузок при эксплуатации лопатки. Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500 С, давлении 7,0+5

МПа с выдержкой 15-20 мин при остаточном давлении воздуха в зоне сварки 10 . мм рт.ст.

Предлагаемый способ ремонта компо-. зиционной лопатки турбомашины реализо-, 2 ван следующим образом, На ремонтируемую часть лопатки на= кладывают дополнительные монослои полуфабриката из. композиционного материала. В случае наложения одного мо. нослоя с дефектного места лопатки удаляют лишь покрытие и частично или полностью планирующий слой металлической фольги.

В случае наложения двух и более слоев механическим путем удаляют дефектный слой на необходимую глубину. Количество дополнительных монослоев и направление в них армирующих волокон определяется геометрическими размерами лопатки и степенью . необходимого упрочнения ее. Далее производят диффузионную сварку в пресс-форме.

Например, на композиционную лопатку:. из материала ВКА — 2 накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие

1808584 б кг/иие

1ЛГ Особенности лопаток

Количест- Результаты испытаний во цикФорма колебаний, f, гц лопаток лое испытаний

5 1Оь

6,7 1Оь

5,4 1о

1 ° 10»

1 ° 10Ф

2 10

1 10ь

1 106

1 10

=2860

Исходная структура

223

Не сломалась

Не сломалась

Сломалась

Споиалась

Слоиалась

242

= 286o

5

5*

5

239

252

: 286o

3812

З860

ЗЗЗ4

З8оо

Наложены

Не слоиалась

Не сломалась дополнитель2+2 ные слои

250

Не сломалась

Не сломалась

246

Не сломалась

Не слоиалась

Не споиалась

Не сломалась

Не сломалась.

Не сломалась

Не сломалась

Не сломалась

Не сломалась

Не сломалась

Не слоиалась

5,5

6"

1, 1 ° 1 07

1-1O

1,1 1ОФ

1 1аС

1,10с

2 10>

2 1ОЗ

278о

Наложены дополнительные слои 1+1

428о

5*

5 Il

223

242

2500-2800

2500 2800

3043

7Ф г 10 г 10>

311 - максимальный уровень напряжений в лопатках. оольшие напряжения возбудить не удалось. я » — лопатки, попунившие трещины при эксплуатации ° волокна - борные нити, располагаются под углом 90 к оси лопатки. Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500 С, давлении

70 -5 МПа с выдержкой 15-20 мин при оста- 5 точном давлении воздуха в зоне сварки 10 мм рт,ст.

Необходимые геометрические размеры лопатки обеспечиваются повышением плотности (монолитности) лопатки и увеличением процента наполнения композиционного материала за счет обогащения материала волокном и выдавливаемой в зазоры пластичной матрицы. Направление армирующих волокон, идентичное направление действующих нагрузок на лопатку при ее эксплуатации, приводит к изменению прочностных и усталостных свойств материала, отремонтированной лопатки в направлении действия разрушающих нагрузок, Были проведены усталостные испытания на воздушном вибростенде по высокочастотным формам. После усталостных испытаний были проведены термоциклические испытания обдувкой газовоздушным потоком по режи- 25

t4jjtmln=20 L4 tmax= 280 с выдеРжкой tlo tm1n и tmax r» 180 сек в течение 600 циклов.

Отслоений монослоев не наблюдалось, Ультразвуковой контроль лопаток, отремонтированных указанным способом, показал достаточно монолитную приварку монослоев к лопатке. Результаты испытаний приведены в таблице.

Предлагаемый способ ремонта. композиционных лопаток позволяет изменять свойства материала в требуемых направлениях, что позволяет использовать ранее изготовленные лопатки в новых условиях действия на них разрушающих нагрузок.

Предлагаемый способ ремонта лопаток особенно эффективен в случае применения ар.мирующих наполнителей типа борных нитей, обладающих высокой стоимостью, Формула изобретения

Способ ремонта композиционной лопатки турбомашины путем наложения на ее восстанавливаемую часть слоев композиционного материала с армирующими волокнами с последующей диффузионной сваркой в пресс-форме, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости лопатки, армирующие волокна композиционного материала располагают в направлении рабочих нагрузок при эксплуатации,