Построение технологического процесса изготовления лопаток компрессора

Заготовки лопаток. Лопатки компрессора изготавливают только из деформируемых теплостойких сталей, алюминиевых, титановых и жаропрочных сплавов. Заготовками для лопаток являют­ся штамповки, полученные горячим деформированием на кривошипно-шатунных прессах, изотермической штамповкой, высокоскорос­тной штамповкой, вальцеванием. (В последнее время ведутся работы по изготовлению лопаток из профильной полосы ЭХО).

Штамповка заготовок на кривошипно-шатунных прессах была наиболее распространена: припуск по перу 0, 8...1, 5 мм на сторону, КИМ — 0, 15. На смену ей приходят методы получения точных заготовок с малыми припусками — изотермическая и высокоскорос­тная штамповка.

Изотермическая штамповка. Температура дефор­мируемой заготовки, штампа и окружающего их пространства под­держивается примерно постоянной на протяжении всего цикла обра­ботки, т.е. процесс деформирования протекает при постоянной темпе­ратуре в изотермических условиях. Например, изотермическое штампование заготовок из стали осуществляется при температуре нагрева 1100±20°С.

Изотермическая штамповка используется для изготовления из сталей и титановых сплавов точных заготовок лопаток длиной 70... 400 мм с припуском и без припуска на размерную обработку (до 0, 05 мм).

Припуск по перу под шлифование 0, 2...0, 5 мм на сторону. Шеро­ховатость пера после пескоструйной очистки заготовки Ra = 5... 2, 5 мкм.

Заготовку штампуют на специализированных тихоходных гидрав­лических прессах ПА2634, ПА2638, 2642 и 2646 с усилиями соответ­ственно 2500, 6300, 16000 и 42000 кН, оснащенных специальными установками для изотермического деформирования с индукционным нагревом типа УИДИН и УИС. Заготовка штампуется за 2...3 пере­хода. Первые два перехода — на гидровинтовых пресс-молотах, последний переход — методом изотермической штамповки.

Исходные заготовки из титановых сплавов покрывают суспензией стекла для зашиты от окисления. Сперва их нагревают в электричес­кой печи до 920...950 °С, а затем их помещают в УИДИН, где под­держивается температура 870...890 °С. Процесс штамповки высокоэф­фективен: КИМ повысился с 0, 07...0, 14 до 0, 28...0, 55; трудоемкость обработки снизилась на 30...40 %; повысилась эксплуатационная надежность лопаток, улучшились условия труда и экологическая обстановка.

Высокоскоростная штамповка. Скорость дефор­мирования этим методом составляет 16...40 м/с. При штамповке на обычном кузнечно-прессовом оборудовании скорость деформирования равна 0, 1...6 м/с. Основными технологическими преимуществами высокоскоростной штамповки являются улучшение теплового баланса штамповок, увеличение инерционных сил, способствующих лучшему заполнению металлом гравюры штампа; уменьшение контактного трения и увеличение пластичности металла при больших скоростях деформаций. Все это обеспечивает изготовление штамповок сложной формы без облоя, с тонкими кромками, малыми радиусами (r — 0, 5... 2, 0 мм) и малыми штамповочными уклонами или совсем без них (1...30°). Припуск по перу 0, 2 мм на сторону (крупногабаритные лопатки) и без припуска на механическую обработку (мелкие и средние лопатки). Недостатки этого метода — можно штамповать только однополочные лопатки, повышенный износ штампов.

Штампуют заготовки из сталей и пластичных титановых сплавов на высокоскоростных молотах (ВСМ) с энергией удара до 5 кН • м за 1...2 удара (с промежуточным подогревом). Примерные режимы высокоскоростной штамповки на ВСМ с энергией удара 4 кН • м для стали 13Х12Н2В2МФА — 1150 °С; с припуском под безразмерное полирование; титановый сплав ВТ9 — 980 °С. Можно получить заготовку без припуска на механическую обработку. Шероховатость поверхности заготовки Ra = 5 мкм; КИМ — 0, 4...0, 5.

Широкое внедрение этого метода в серийное производство сдержи­вается из-за нехватки специализированного технологического обору­дования.

Из приведенного выше материала о заготовках лопаток компрессо­ра следует, что современный уровень кузнечно-штамповочного производства, новые технологические процессы объемного деформи­рования (штамповка на гидровинтовых прессах, изотермическая и высокоскоростная штамповка, холодное вальцевание) позволяют получать заготовки лопаток с припусками по перу, исключающие грубые обдирочные и черновые операции механической обработки. Можно изготавливать заготовки с припусками под финишные опера­ции механической обработки (шлифование, полирование) и без припуска; при этом припуски на хвостовике лопаток также сущес­твенно уменьшаются. Припуски и допуски для точных заготовок лопаток приведены в табл. 24.

Заготовки лопаток, изготавливаемых без припуска на размерную механическую обработку (холодным вальцеванием, изотермической штамповкой), выполняются с точностью по перу, регламентируемой чертежом готовой детали.

Технологические базы. Выбор технологических баз существенно зависит от конструкции лопатки, ее размеров, вида и точности заготовки. Существует много вариантов технологических баз, исполь­зуемых в практике. Рассмотрим два из них.

Таблица 24