Сучасна електрометалургія, 2013, №01



2013 №01 (09)

2013 №01 (11)

---

Современная электрометаллургия, 2013, № 1, c. 49-57  

ВОССТАНОВЛЕНИЕ МОНОКРИСТАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЛОПАТОК С ПРИМЕНЕНИЕМ АРГОНОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ И НАНЕСЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ. Часть 1

А. Ф. Белявин, Д. А. Федотов, В. В. Куренкова, Д. П. Хомич

ИЦ «Пратт и Уитни-Патон», 03150, г. Киев, ул. Горького, 68. E-mail: vkurenkova@pwpaton.com
 
 
Реферат
Проведены исследования по выбору присадочного материала для восстановления торцевых кромок пера рабочих лопаток из монокристального сплава CMSX-4 способом аргонодуговой наплавки. Наплавляемый материал (сплав IN625) обеспечивает торцевой кромке пера рабочей лопатки необходимые стойкость против окисления и коррозии, а также сопротивление ползучести при рабочей температуре, позволяет формировать наплавленные швы без горячих трещин с минимальным количеством зерен случайной ориентации. Разработан подход комплексного ремонта рабочих лопаток из сплава CMSX-4, включающий восстановление торца пера наплавкой и нанесение на изделие способом электронно-лучевого осаждения жаростойкого подслоя и теплозащитного покрытия с выполнением всех необходимых видов механотермической обработки для продления срока службы ответственных изделий ГТД.
 
Библиогр. 23, табл. 1, ил. 7.
 
Ключевые слова: монокристальный сплав; ориентация; зерна случайной ориентации; дисперсионно-упрочняемые сплавы; зона термического влияния; дендритный рост; наплавленный металл; жаростойкое покрытие; диффузионная зона; теплозащитное покрытие


Поступила 25.01.2013
Подписано к печати 13.03.2013
 
 
1. Пат. 2346075 С2 РФ, МПК C 22 F1/10, B 23 P 6/04, B 22 D 19/10. Способ ремонта лопаток газовых турбин из никелевых и кобальтовых сплавов / А. М. Смыслов, М. К. Смыслова, К. С., Селиванов, А. Д. Мингажев. — Опубл. 10.02.2009.
2. Pat. 2395199А2 ЕР. ICl. F 01D 5/00. Method for repairing gas turbine blades and a gas turbine blade / Ito Shoko, Hino Takehisa, Sakai Yoshiaki. — Publ. 14.12.2011.
3. Du Pont J. N., Lippold J. C., Kiser S. D. Welding metallurgg and weldabilitg of nickel-base alloys. — New Jerseg, 2009. — P. 298–326.
4. Vitek J. M., David S. A., Babu S. S. Welding and weld repair of single crystal gas turbine alloys // Turbine Power Systems Conf. Galveston. — Texas, 2002. — Febr. 25–26.
5. Ding R. G., Ojo O. A., Chaturvedi M. C. Laser beam weld-metal microstructure in yttrium modified directionally solidified Ni3Albase alloy // Intermetallics. — 2007. — № 15. — P. 1504–1510.
6. Liu W., DuPont J. N. Effects of crystallographic orientations on crystal growth and microstructure development in laser surface — melted superalloy single crystals. Mathematical modeling of single crystal growth in a melt pool (Part II) // Acta Materialia. — 2005. — № 53. — P. 1545–1558.
7. Experimental and Theoretical Analysis of Scanning Laser Epitaxy Applied to Nickel-Based Superalloys / R. Bansal, R. Acharga, J. J. Gambone, S. Das // Proc. of the Institution of Mechanical Engineers. Part B // J. of Engineering Manufacture. — 2005. — 219, № 4. — P. 496–503.
8. Ремонт изношенных в процессе эксплуатации элементов, конструкций бандажных полок литых рабочих лопаток турбины из сплавов типа ЖС / Г. И. Пейчев, В. Е. Замковой, Г. П. Калашников и др. // Авиационно-космическая техника и технология. — 2005. — № 9. — С. 221–223.
9. Особенности малоамперной аргонодуговой и микроплазменной порошковой наплавки на узкую подложку / А. В. Яровицин, К. А. Ющенко, А. А. Наконечный, И. А. Петрик // Автомат. сварка. — 2009. — № 6. — С. 46–53.
10. Склонность к образованию трещин и структурные изменения при ЭЛС монокристаллов жаропрочных никелевых суперсплавов / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, А. В. Звягинцева и др. // Там же. — 2008. — № 2. — С. 10–19.
11. Сварка и наплавка жаропрочных никелевых сплавов с монокристаллической структурой / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, И. С. Гах и др. // Там же. — 2008. — № 11. — С. 217–223.
12. Особенности структуры металла торцевых наплавок монокристаллов никелевых суперсплавов / К. А. Ющенко, Б. А. Задерий, И. С. Гах и др. // Там же. — 2009. — № 8. — С. 46–53.
13. Гах И. С. Физико-технологические особенности электронно-лучевой сварки высоконикелевых жаропрочных сплавов с монокристальной структурой: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2011. — 20 с.
14. Stray grain formation in single crystal Ni-base superalloy welds / J. W. Park, S. S. Babu, J. M. Vitek et al. // J. of applied physics. — 2003. — 9, № 6. — P. 4203–4210.
15. Simulation of Stray Grain Formation in Investment Cast Turbine Blades / X. L. Yang, H. B. Dong, W. Wang, P. D. Lee // Solidification and Crystallization: Ed. Dieter M. Herlach. — Germany: Publisher Wiley-VCH Verlag GmbH, 2004. — 322 p.
16. Anderson T. D., DuPont J. N. Stray grain formation and solidification cracking susceptibilitg of single crystal Ni-base superalloy MSX-4 // Welding J. — 2011. — 90, № 2. — P. 27–31.
17. Vitek J. M. The effect of welding conditions on stray grain formation in single crystal welds — theoretical analysis // Acta Materialia. — 2005. — № 53. — P. 53–67.
18. Stray grain formation in nickel-base super alloy single-crystal welds l / J. M. Vitek, S. S. Babu, Park J.-W., S. A. David // Metals & Materials Society. — Tennessee, 2012. — P. 57–64.
19. Anderson T. D., DuPont J. N. Stray Grain Formation in Welds of Single-Crystal Ni-Base Superalloy CMSX-4 // Metallurgical and materials transaction. — 2010. — 41A, № 1. — P. 181–193.
20. Wilson B. C., Hickman J. A., Fuchs G. E. The effect of solution heat treatment on a single-crystal Ni-based superalloy // JOM. — 2003. — № 3. — P. 35–40.
21. Kool G. A. Current and future materials in advanced gas turbine engines / J. Thermal Spray Technology. — 1996. — 5, № 1. — P. 31–34.
22. Solidification cracking of superalloy single crystal and bi-crystals / N. Wang, S. Mokadem M. Rappaz, W. Kurz // Acta Materialia. — 2004. — № 52. — P. 3173–3182.
23. Толорая В. Н., Орехов Н. Г., Чуварова Е. Н. Безуглеродистые Re-содержащие никелевые сплавы для турбинных лопаток // Литейн. пр-во. — 2012. — № 6. — 16 с.