Автоматичне зварювання, 2018, №12



2018 №12 (08)

DOI of Article 10.15407/as2018.12.09

2018 №12 (10)

---

«Автоматичне зварювання», № 11-12, 2018, с. 93-102

Перспективи створення зварних монокристалічних конструкцій з жароміцних нікелевих сплавів

К. А. Ющенко, Б. О. Задерій, І. С. Гах, Г. В. Звягінцева

ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Жароміцні нікелеві сплави з монокристалічною структурою застосовуються в таких галузях виробництва, як турбобудування, авіаційно-космічна техніка і енергетика. Однак їх подальше освоєння стримується складністю, а іноді — і неможливістю отримання елементів конструкцій великих розмірів і розвиненої геометрії. Виробництво, як і ремонт, традиційними способами монокристалічних виробів з розвиненою геометрією таких, наприклад, як довгомірні або охолоджувальні лопатки газових турбін і ін., являють собою складне технологічне завдання. Виготовлення вузлів, деталей, конструкцій подібного роду шляхом їх зварювання з окремих елементів або нарощування, часто видається більш раціональним і дозволяє створювати вироби з монокристалічною структурою на принципово новій основі. Метою представленої роботи є розвиток нових підходів стосовно виробництва монокристалічних зварних конструкцій відповідального призначення з підвищеними механічними характеристиками і експлуатаційними параметрами. Наведено результати досліджень і приклади дослідних зварних конструкцій такого роду, отриманих в Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України. Бібліогр. 30, рис. 9.
Ключові слова: жароміцні нікелеві сплави, монокристали, зварні конструкції складної геометрії, електронно-променеве зварювання, лопатки газових турбін, умови формування монокристалічної структури

Надійшла до редакції 13.07.2018
Підписано до друку 06.11.2018

Література

1. Строганов Г. Б., Чепкин В. М. (2000) Литейные жаропрочные сплавы для газовых турбин. Москва, ОНТИ МАТИ.
2. Петухов А. Н. (1993) Сопротивление усталости деталей ГТД. Москва, Машиностроение.
3. Каблов Е. Н. (2001) Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия) Москва, МИСИС.
4. Сорокин Л. И. (2004) Свариваемость жаропрочных никелевых сплавов (Обзор). Ч. 2. Сварочное производство, 10, 8–16.
5. Сорокин Л. И. (2004) Свариваемость жаропрочных никелевых сплавов (Обзор). Ч. 1. Там же, 9, 3–7.
6. John C. Lippold, Damian J. Cotecki (2005) Welding metallurgy and weldability of stainless steels. Wiley interscience A J. Wile&sons inc. Publication.
7. Pollock T. M., Murphy W. H. (1996) The Breakdown of Single-Crystal Solidification in High Refractory Nickel-Base Alloys. Mater. Trans. A 27A, 1081–1094.
8. Park J.-W., Baby S. S., Vitek J. M. et al. (2003) Stray grain formation in single crystal Ni-base superalloy welds. of Applied Physisc, 94, 6, 4203–4209.
9. Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B., Zietara M., Cetel A. (2007) Development of single crystal Ni-based superalloys for advanced aircraft turbine blades. In ynieria Materiałowa, 3-4, 128–133.
10. Reed R. C. (2006) The Superalloys: Fundamentals and Application. Cambridge University Press, Cambridge.
11. (2004) Авиационные материалы. Науч.-техн. сб. Вып. «Высокорениевые жаропрочные сплавы, технология и оборудование для производства сплавов и литья монокристаллических турбинных лопаток ГТД». Москва, ВИАМ.
12. Fitzpatrick G. A., Broughton T. (1986) «Rolls-Royse Wide Chord Fan Blade» international Conference on Titanium Products and Applications. San Francisco, California, USA, October 1986.
13. Иноземцев А. А., Нихамкин М. А., Сандрацкий В. Л. (2008) Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 2. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства. Учебник для ВУЗов. Москва, Машиностроение.
14. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Гах И. С., Карасевская О. П. (2016) Формирование структуры металла шва при ЭЛС монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Автоматическая сварка, 8, 21–28.
15. Ющенко К. А., Гах И. С., Задерий Б. А. и др. (2013) Основные теоретические предпосылки сварки металлических монокристаллов. Физико-технические проблемы современного материаловедения. Т. 1. Академпериодика, сс. 148–176.
16. Ющенко К. А., Гах И. С., Задерий Б. А. и др. (2013) Влияние геометрии сварочной ванны на структуру металла швов монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Автоматическая сварка, 5, 46–51.
17. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Гах И. С. и др. (2013) О природе зерен случайной ориентации в сварных швах монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Металлофизика и новейшие технологии, 35, 10, 1347–1357.
18. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Звягинцева А. В. (2009)Особенности структуры металла торцевых наплавок монокристаллических лопаток из никелевых суперсплавов. Автоматическая сварка, 8, 46–53.
19. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Гах И. С. и др. (2009) О возможности наследования монокристаллической структуры сложнолегированных никелевых сплавов в неравновесных условиях сварки плавлением. Металлофизика и новейшие технологии, 31, 4, 473–485.
20. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Котенко С. С. и др. (2008) Склонность к образованию трещин и структурные изменения при ЭЛС монокристаллов жаропрочных никелевых суперсплавов. Автоматическая сварка, 2, 10–19.
21. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Карасевская О. П. и др. (2006) Структурные изменения в процессе кристаллизации никелевых суперсплавов при кристаллографически ассиметричном расположении сварочной ванны. Металлофизика и новейшие технологии, 28, 11, 1509–1527.
22. Ющенко К. А., Задерий Б. А., Карасевская О. П. и др. (2006) Структура сварных соединений монокристаллов вольфрама. Автоматическая сварка, 8, 5–12.
23. Ющенко К. А., Карасевская О. П., Котенко С. С. и др. (2005) К вопросу наследования сварными соединениями структурно-ориентированного состояния металлических материалов. Там же, 9, 3–11.
24. Задерий Б. А., Котенко С. С., Полищук Е. П. и др. (2003) Особенности кристаллического строения сварных соединений монокристаллов. Там же, 5, 14–21.
25. Clark D., Bache M. R., Whittaker M. T. (2008) Shaped metal deposition of nickel alloy for aero engine applications. Journal of Materials Processing Technology, 203, 439–448.
26. Ding D., Pan Z., Cuiuri D., Li H. (2015) Wire-feed additive manufacturing of components: technologies, developments and future interests. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 81(1-4), 465–481.
27. Frazier W. E. (2014) Metal additive manufacturing: a review. Journal of Materials Engineering and Perfomance, 23(6), 1917–1928.
28. Brandla E., Baufeld B., Leyens C., Gauitd R. (2010) Additive manufactured Ti–6Al–4V using welding wire: comparison of laser and arc beam deposition and evalution with respect to aerospace materials specification. Proceedings of the Laser Assisted Net Shape Egineering, 5, Part B, 595–606.
29. Additive Manufacturing: Siemens uses innovative technology to produce gas turbines. Press – Siemens Global Website. Munich, Mar 19, 2018. www.siemens.com/press/en/
30. Rockstroh T., Abbott D., Hix K., Mook J. (2013) Lessons learned from development cycle. Additive manufacturing at GE Aviation – Industrial Laser Solutions, 1–6. www.industrial-lasers.com/articles/print/volume-28/issue-6/features/additive-manufacturing-at-ge-aviation.html