Создание

модельных 2

блоков

Отделение

заготовки 10

Сушка

блоков 3

Очистка 11

Создание

блочной 4

формы

Удаление

керамического

12 Стержня 12

Удаление

модельной

массы 5

Зачистка, полрование, и доводка 13

исправ.дефектов

Прокаливание

блочной 6

формы

Контроль 14

Формирование

исходной 7

заготовки

Подготовка

шихты 7*

Плавление

металла 7**

Нанесение

многослойного

покрытия

Заливка

Заливка

Рис. 3.3. Граф технологического процесса исходной заготовки.

Параметры, определяющие качество внутренней полости лопатки условно можно назвать независимыми.

Задача, которая ставится при разработке технологических процессов по дальнейшей обработке исходных заготовок, заключается в сохранении полученных значений качественных показателей параметров до конца комплексного технологического процесса.

В тоже время часть параметров качества лопаток в значительной степени зависит от выполнения требований на различных операциях всего комплексного технологического процесса. Так, например, выполнение геометрической точности профиля пера лопатки обеспечивается на первом этапе технологического процесса, а точность профиля замка лопатки и его РАСПОЛОЖЕНИЕ относительно профиля пера на втором этапе, при механической обработке шлифованием.

Важным условием при такой схеме изготовления является сохранение точности пера лопатки, полученной при отливке исходной заготовки и обеспечение ЗАДАННОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ (зависимого параметра качества) этого профиля относительно координатной системы XдYдZд замка (рисунок 3.2).

Для безприпусковых заготовок лопаток параметры расположения профиля пера относительно замка могут быть выполнены двумя путями:

1. За счет базирование заготовок при обработке профиля замка относительно профиля пера.

2. За счет базирование заготовок при обработке профиля замка и профиля пера относительно специальных базовых технологических поверхностей.

В первом и во втором случае параметры точности расположения профиля пера относительно замка достигаются за счет обеспечения качественного изготовления поверхностей заготовок на нескольких операциях технологического процесса. Суммарная величина смещения

профилей пера и замка относительно друг друга, при это, не должна превышать заданных чертежных значений ( см. таблица 3.1) и технические требования к чертежу).

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСХОДНОЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ.

Получение монокристаллической отливки осуществляется на базе нескольких подготовительных процессов, которые обеспечивают формирование геометрической формы и качества отдельных элементов заготовки (рисунок 3.3).

Контроль

входной

1

Пайка

заглушки

8

ГАО

внутренней 15

полости

Обработка

технологичеких

баз 2 2

АПО входной

и выходной

кромки 9 9

Промывка 16

Предв .обработ.

Основных пверх.

шлифованием 3

ЭЭО отверстий,

пазов, фасонного

контура и т.д. 10

Алитирование,

глянцевание 17

Шлифование

замка

4

АЖО рабочих

поверхностей

11 11

ЛЮМ

контроль 18

Обработка

отверстия под

заглушку 5

Прокачка и

промывка внутр.

полости 12 12

Вибро-

шлифование

19 19

АПО, радиусов, уступов и др.

Элементов 6

Комплекс шлиф.

операций для

13

бандажных полок

Создание

керамического

20 покрытия 20

Очистка,

промывка,

контроль 7 7

ЭХШ под

полками и др. элем. лопатки 14

Сборка с тех -

нол. диском и обраб. уплотнений 21

Окончательный

контроль 22

Рисунок 3.4. Граф технологического процесса механической

обработки лопаток.

На рисунке 3.5 представлена исходная монокристаллическая заготовка в двух видах. Внутренняя лабиринтная полость, контур 1 и входные отверстия 2, формируются за счет копирования контура керамического стержня, в процессе литья. Стержень устанавливается перед заливкой металла в литейную форму.

Внутренний контур на рисунке 3.5. показан, для наглядности, после удаления стенки лопатки со стороны спинки. Виды представленные на рисунке 3.5, показывают к каким элементам лопатки подводится холодный воздух от компрессора и как он поступает в тракт газотурбинного двигателя. В верхней части заготовки лопатки имеется отверстие3, которое служит для ориентирования конца стержня в литейной форме. В этом месте в литейную форму устанавливается специальная затравка, которая обеспечивает начало кристаллизации в процессе остывания расплавленного металла. Профиль пера лопатки ( спинка 4 и корыто 5 ), входная, выходная кромки и радиусы переходов пера в бандажные полки обеспечиваются за счет копирования контура литейной формы при заливке расплавленного металла и его остывания. В исходной заготовке, в процессе отливки создаются технологические установочные базовые поверхности 6, 7, 8, 9 и 10. Эти базовые поверхности создают координатную систему исходной заготовки XзYзZз .Они соответственно определяют ориентирование исходной заготовки в направлениях координатных осей .Поверхность 6, которая размещается в подполочном пространстве лопатки со стороны спинки ориентирует заготовку в направлении оси Zз. Поверхность 7 определяет положение заготовки в направлении оси Xз ,а поверхности 8 и 9 в направлении оси Yз.

Для обеспечения высокой точности контроля параметров лопатки и установки заготовки в технологической системе предусматривается также дополнительная установочная поверхность 10, которая расположена на верхней бандажной полке. Эта поверхность создает значительное увеличение протяженности установочных элементов 8, 9 и 10 обеспечивая точное ориентирование заготовки в технологической системе в направлении оси Yз. Замковая часть лопатки 11 при литье выполняется в виде трапеции и имеет припуск металла по контуру от 1,5 до 2,0 мм.

Бандажные полки 12 и 13 имеют контур, приближенный к контуру готовой детали. Припуск на обработку по торцам составляет 2 мм. В отдельных местах верхней бандажной полки 12 и нижней полки 13 за счет напусков величина слоя металла на обработку увеличивается. В связи с этим и в соответствии с правилами формирования технологических процессов ( раздел 2.4 ) и особенностями изготовления деталей ГТД количество ступеней обработки данных поверхностей возрастает.

Процесс создания монокристаллических лопаток по выплавляемым моделям выполняется в следующей последовательности.

Вначале изготавливают керамический стержень. Устанавливают его в пресс-форму модели лопатки и создают модель из легкоплавкого модельного материала (парафин, церезин, мочевина). К этой модели приклеивают затравку. Затем, четыре модели объединяют с литниковой системой в модельный блок. После этого модельный блок обсыпают электрокорундом вместе с огнеупорной суспензией. Многократное покрытие модельного блока создает огнеупорную многослойную керамическую стенку (корку). Для обеспечения минимальной шероховатости на рабочих поверхностях исходных заготовок зернистость электрокорунда первого слоя керамической стенки принимается равной 2 -5 мкм. Затем, легкоплавкий материал, из которой сделаны модели лопаток и литниковая система, удаляются с помощью нагретой до 100С водой. После этого полученную форму сушат, прокаливают и устанавливают в опоку, засыпая пустое пространство между формой и опокой шамотной крошкой, графитом, а места засыпки и отверстия в керамической оболочке заделывают жидко стекольной смесью (кварцевый песок - 75%; маршалит - 21%; жидкое стекло - 4%).

В подготовленную литейную чашу укладывается шихта металла, определенного веса. Отверстие в полость литейной формы закрывается специальной керамической заглушкой. Подготовленная система устанавливается в специальную плавильную печь (ПМП - 2) рисунок 3.7. При изготовлении выплавляемых моделей лопаток применяют пресс-формы . Они должны отвечать следующим основным требованиям:

• обеспечивать получение моделей с заданной точностью;

• иметь минимальное число разъемов;

• иметь устройства для удаления воздуха из рабочих полостей;

• быть технологичными в изготовлении, долговечными и удобными в работе.

Пресс-формы для моделей лопаток и керамических стержней изготавливают из стальных сплавов 38Х, а на пресс-формы для литниковой системы алюминиевые сплавы.

Для формирования внутренней полости лопаток используют керамические стержни. Стержни получают холодноотвержденные (2 класс), или спеченные (1 класс).

Холодноотвержденные стержни изготавливают на основе свойства кислого (рН = 2 ) связующего раствора этилсиликата (этс) переходить в желатинообразное, а затем в твердое состояние - гель - при введении в смесь щелочной жидкости с рН > 8. Гель SiO2 цементирует зерна основы и обеспечивает необходимую твердость. В производстве данный способ изготовления называется шоу - процесс.

Процесс изготовления КЕРАМИЧЕСКИХ СТЕРЖНЕЙ (рисунок 3.6) начинается с гидролизованного этилсиликата.

Основные компоненты гидролизованного этил силиката:

• этил силикат 40 - 3 л. ;

• спирт этиловый - 2 л. ;

• дистиллированная вода - 0,24 л. ;

• соляная кислота - 0,022 л.

Эти компоненты загружаются в гидролизер ( СПБ - К305 -708; СПП - К305 - 708а ) поочередно. Время загрузки компонент - 35 - 45 минут, температура при гидролизе - 35 - 40С. В процессе гидролиза происходит смешивание компонентов. Число оборотов смесителя составляет 60 - 70 об./мин.. Затем гидролизованный этил силикат разливают в стеклянные емкости. Температура хранения гидролизата не выше 25С, срок годности до 10 суток, вязкость 4,5 - 6,0 сет. Одновременно с выполнением данной операции производится приготовление шихты для керамических стержней.

Основные компоненты шихты стержня :

• электрокорунд ( N10 - 25% ;N5 - 35%; М20, М14 -27%);

• двуокись титана - 1%;

• алюминиевый порошок АДС - 4 - 5%;

• сухой колдидальный графитовый препарат - 2%;

• пластификатор ПП10 - 5%.

Данные компоненты перемешиваются в течении 0,5 часа. Масса шихты составляет 10 кг. При перемешивании используется смеситель типа СВ- 10 - 186. Готовая шихта загружается в металлические ящики.

Следующая операция по созданию керамических стержней заключается в взвешивании исходных материалов в следующей пропорции: