Восстановление деталей индустриальных двигателей методом прямой лазерной наплавки
- 作者: 1, 1
-
隶属关系:
- Самарский государственный технический университет
- 期: 卷 1 (2023)
- 页面: 371-372
- 栏目: Цифровые технологии в машиностроении: материаловедение и металлообработка
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/422196
- ID: 422196
如何引用文章
全文:
详细
Обоснование. Прямая лазерная наплавка является одним из наиболее перспективных методов восстановления и ремонта деталей газотурбинных двигателей. Исследование процессов формирования структуры и свойств наплавленного материала из дисперсионно-твердеющего никелевого сплава позволит увеличить номенклатуру и качество восстанавливаемых деталей на предприятиях машиностроительной отрасли.
Цели - отработка технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей методом прямой лазерной наплавки.
Методы. Проанализированы основные виды износа лопаток и валов газотурбинных двигателей в составе газоперекачивающих агрегатов. Проведен сравнительный анализ основных ремонтных технологий, применяемых в ПАО «ОДК-Кузнецов».
Для восстановления детали типа «Вал КВД» была подобрана металлопорошковая композиция марки ЭП648. Отработка прямой лазерной наплавки производилась на пластинах и образце-имитаторе из жаропрочного сплава на никелевой основе марки ЭП718. После наплавки образцы подверглись термообработке в аргоне при температуре 700 °С в течение 8 часов с целью снятия остаточных напряжений.
Металлографическое исследование проводилось на шлифах, изготовленных на расстоянии 15 и 30 мм от торца пластины. Травление проводилось в реактиве Васильева (CuS04 — 5 г, H2S04 — 1,4 мл, НС1 — 50 мл, Н20 — 40 мл) в течение 1,5 часов.
Результаты. Металлографическое исследование проводилось на долевых и поперечных шлифах. При макроанализе установлено, что наблюдается четкая граница между материалом наплавки и основным материалом образца. Дефектов в виде несплошностей на границе не обнаружено. В наплавке имеются единичные поры размером до 0,1 мм. Микроанализ подтвердил значительное уменьшение количества пор в материале наплавки и отсутствие дефектов на границе с основным материалом образца (рис. 1).
Рис. 1. Микроструктура в долевом сечении
Замер микротвердости проводился с нагрузкой P = 50 г. Микротвердость основного материала образца составила 381–397 HB. Микротвердость наплавки у поверхности 495–519 НВ, далее снижалась до 352–397 НВ. Глубина повышенной микротвердости у поверхности обусловлена наклепом материала при алмазном выглаживании и составляет 0,1 мм [1]. Отработанный режим наплавки был апробирован при ремонте вала компрессора высокого давления после эксплуатации. На данный момент вал установлен на испытательный стенд и проходит длительные испытания [2].
Выводы. Технология прямой лазерной наплавки позволяет восстанавливать деталь типа «Вал КВД» с минимальным количеством дефектов. Для повышения качества наплавленных деталей необходима отработка режимов наплавки с последующей паспортизацией. Для уменьшения трудоемкости процесса отработки режимов наплавки необходимо исследовать основные закономерности формирования структуры и свойств наплавленного материала.
全文:
Обоснование. Прямая лазерная наплавка является одним из наиболее перспективных методов восстановления и ремонта деталей газотурбинных двигателей. Исследование процессов формирования структуры и свойств наплавленного материала из дисперсионно-твердеющего никелевого сплава позволит увеличить номенклатуру и качество восстанавливаемых деталей на предприятиях машиностроительной отрасли.
Цели - отработка технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей методом прямой лазерной наплавки.
Методы. Проанализированы основные виды износа лопаток и валов газотурбинных двигателей в составе газоперекачивающих агрегатов. Проведен сравнительный анализ основных ремонтных технологий, применяемых в ПАО «ОДК-Кузнецов».
Для восстановления детали типа «Вал КВД» была подобрана металлопорошковая композиция марки ЭП648. Отработка прямой лазерной наплавки производилась на пластинах и образце-имитаторе из жаропрочного сплава на никелевой основе марки ЭП718. После наплавки образцы подверглись термообработке в аргоне при температуре 700 °С в течение 8 часов с целью снятия остаточных напряжений.
Металлографическое исследование проводилось на шлифах, изготовленных на расстоянии 15 и 30 мм от торца пластины. Травление проводилось в реактиве Васильева (CuS04 — 5 г, H2S04 — 1,4 мл, НС1 — 50 мл, Н20 — 40 мл) в течение 1,5 часов.
Результаты. Металлографическое исследование проводилось на долевых и поперечных шлифах. При макроанализе установлено, что наблюдается четкая граница между материалом наплавки и основным материалом образца. Дефектов в виде несплошностей на границе не обнаружено. В наплавке имеются единичные поры размером до 0,1 мм. Микроанализ подтвердил значительное уменьшение количества пор в материале наплавки и отсутствие дефектов на границе с основным материалом образца (рис. 1).
Рис. 1. Микроструктура в долевом сечении
Замер микротвердости проводился с нагрузкой P = 50 г. Микротвердость основного материала образца составила 381–397 HB. Микротвердость наплавки у поверхности 495–519 НВ, далее снижалась до 352–397 НВ. Глубина повышенной микротвердости у поверхности обусловлена наклепом материала при алмазном выглаживании и составляет 0,1 мм [1]. Отработанный режим наплавки был апробирован при ремонте вала компрессора высокого давления после эксплуатации. На данный момент вал установлен на испытательный стенд и проходит длительные испытания [2].
Выводы. Технология прямой лазерной наплавки позволяет восстанавливать деталь типа «Вал КВД» с минимальным количеством дефектов. Для повышения качества наплавленных деталей необходима отработка режимов наплавки с последующей паспортизацией. Для уменьшения трудоемкости процесса отработки режимов наплавки необходимо исследовать основные закономерности формирования структуры и свойств наплавленного материала.
作者简介
Самарский государственный технический университет
编辑信件的主要联系方式.
Email: vadim031198@gmail.com
Самарский государственный технический университет
Email: tlp@samgtu.ru
научный руководитель, доктор технических наук, декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта, профессор кафедры «Литейные и высокоэффективные технологии»
俄罗斯联邦, Самара参考
- Лихобабина Н.В., Королев А.А. Упрочнение поверхностей алмазным выглаживанием // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2008. Т. 1, № 1. С. 17–24.
- Мешков А.А., Негодяев В.О. Применение технологии прямой лазерной наплавки при восстановлении вала компрессора высокого давления наземной газотурбинной установки // XIV Всероссийский межотраслевой молодежный конкурс научно-технических работ и проектов: «Молодежь и будущее авиации и космонавтики»; Ноябрь, 21–25, 2022; Москва. Москва: Перо, 2022. С. 192–193.
