Особенности финишной обработки профильных поверхностей деталей, страница 3

Условия работы лопаток сходны с условиями работы дисков. Однако периферийное расположение, ограниченная масса, высокая температура газа в турбине и недостаточная теплопроводность материала приводят к тому, что уровень напряжений в материале рабочих лопаток может превосходить уровень напряжений в материале диска [4]. Поэтому к рабочим лопаткам предъявляют общие требования по высокой прочности и обеспечения заданных газодинамических характеристик турбины.

Газодинамические характеристики обеспечиваются формой пера лопатки, которое может быть с постоянным или переменным профилем сечения по длине. Высокая прочность лопатки зависит от физико-механических свойств материала, из которого они изготовлены. Причем технология получения лопатки обуславливает качество, как основного металла лопатки, так и поверхностного слоя, который непосредственно контактирует с внешней средой в ходе эксплуатации изделия.

Основной технологической задачей при изготовлении рабочих лопаток является обеспечение заданного качества поверхности пера. Раздельное изготовление лопаток от роторов позволяет обеспечить заданную точность размеров лопатки и требуемые параметры шероховатости поверхности пера: Ra=0,32…0,63 мкм.

Заготовки лопаток из деформируемых сплавов получают горячей объемной штамповкой, выдавливанием (экструзией), прокаткой и вальцеванием. Заготовки лопаток из высоколегированных жаропрочных сталей и сплавов получают литьем по выплавляемым моделям и методами точного литья с направленной кристаллизацией материала в профильной части лопатки. Дальнейшее формообразование ведется контурным фрезерованием. Чистовую обработку проводят шлифованием абразивной лентой. Для отделочной обработки профиля пера применяют виброконтактное и гидроабразивное полирование, а также методы поверхностного деформирования [4].

Главным недостатком сборных сложнопрофильных деталей является высокая трудоемкость механической обработки замков лопаток и диска. Каждое замковое соединение является дополнительным концентратором напряжений в детали. Кроме того, при сварке изменяется положения лопаток в диске, что нарушает геометрию газового тракта и его стабильность.

Литье дисков с лопатками по выплавляемым моделям позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления и повысить стабильность выходных параметров.

Формообразование криволинейных поверхностей проводят модельным литьем, электроэрозионной обработкой, штамповкой или специальными методами фрезерования. Однако полученные таким образом поверхности имеют дефектный слой, характеризующийся высоким уровнем остаточных напряжений, деформационным упрочнением (наклепом) и неровностями поверхности, что негативно влияет на надежность и работоспособность деталей ЛА, особенно на сопротивление усталости и прочность [13].