5.2.2 Сведения о технологических процессах изготовления лопаток из км
Подробная схема типового технологического процесса изготовления лопаток из ПКМ представлена на рис. 5.4.
Рис. 5.4. Схема технологического процесса изготовления лопаток
из ПКМ методом прямого прессования
1. Процесс изготовления лопаток из полимерных КМ включает следующие основные операции:
– подготовка препрегов (пропитку, сушку) и их раскрой;
– подготовка пакета из раскроенных заготовок, с одновременным соединением пакета с металлическими элементами (при их наличии в конструкции лопатки);
– формование лопатки в пресс-форме либо прямым прессованием, либо предварительным таблетированием;
– сборка с металлическими частями (хвостовиком, полками), если они изготовляются отдельно;
– механическая обработка;
– контроль;
– нанесение антиэрозионного покрытия (в том случае, если оно не может быть нанесено перед прессованием).
Раскрой материала препрегов выполняется и вручную − по шаблонам, и на лазерных установках − по программе. Раскроенные заготовки имеют припуск по длине, равный 10…15 мм, используемый при доработке лопатки.
Иногда перед прессованием выполняют таблетирование пакета. Оно играет роль предварительного формирования и характерно для изделий из ПКМ. Таблетирование выполняется вакуумным методом в эластичной герметически закрытой и вакуумируемой оболочке – мешке, в которую помещен пакет из КМ. Пакет со стороны спинки и корыта пера предварительно закрывается металлическими цулагами и пористым дренажным слоем.
Перед окончательным прессованием перо может быть покрыто антиэрозионным эластомером – плёночкам клеем на основе каучука.
Окончательное прессование выполняется в подогреваемых пресс–формах закрытого типа и с вакуумированием рабочей зоны пресса. В процессе прессования происходит и полная полимеризация связующего. Режимы прямого прессования КМ на основе эпоксидных связующих таковы: температура 120…180º С; удельное давление 30…55 МПа; выдержка 15 мин.
Антиэрозионное покрытие в зависимости от его состава может быть нанесено и после окончательного прессования.
Механическая обработка лопатки состоит в ручной зачистке кромок и конца пера, а также в фрезеровании и шлифовании механических элементов хвостовика (при их наличии).
Контроль лопатки включает проверку геометрии, структуры материала и ряд специфических испытаний (например, определение частоты собственных колебаний).
2. Процесс изготовления лопаток с металлической матрицей в целом состоит из перечисленных выше операций, а особенности его связаны с получением исходных заготовок. В качестве таковых обычно используются монослойные заготовки, состоящие из пластин матричного материала с закреплённой на нем арматурой.
После вырезки монослоёв по контору шаблонов их укладывают в пакет и подвергают либо прямому прессованию, либо прессованию с предварительной формовкой (для образования закрутки и изгибов пера). Формовка выполняется с подогревом пакета, чтобы создать волокнам арматуры условия ползучести и тем предотвратить разрушение арматуры.
Режимы прессования МКМ с матрицей из алюминиевого сплава с титаном и бором, и арматурой из борсика таковы: температура 870º С; удельное давление 30…50 МПа; выдержка 30 мин. Прессование может быть заменено диффузионной сваркой, сваркой взрывом, изостатическим прессованием с прокаткой. Используются и жидкофазные методы с применением вакуумной пропитки арматуры.
По завершении прессования и контроля качества материала (рентгеновского, ультразвукового и люминесцентного) выполняется механическая обработка и окончательный контроль лопатки.