Лопатки на газови турбини: подготовка за насочено втвърдяване България

Турбинната лопатка е основният горещ крайен компонент на газовата турбина, нейното изследване и развитие и производство е важно отражение на мащаба на развитие и техническото ниво на индустрията на дадена страна. Разгледан е неотдавнашният напредък в изследванията на технологията за подготовка на лопатките на газови турбини. Въз основа на изследванията на изследователската група се въвежда напредъкът на изследванията в областта на насоченото втвърдяване на лопатки на газови турбини и се поставя фокусната посока.

Технологията за насочено втвърдяване се отнася до технология, която установява температурен градиент в определена посока чрез принудителни средства по време на процеса на втвърдяване, така че втвърдяването протича в определена посока. В процеса на втвърдяване на метал има температурен градиент в определена посока между втвърдената част и невтвърдената стопилка, което кара метала да се втвърди в посока, обратна на топлопроводимостта. Чрез използване на технология за насочено втвърдяване може да се получи колонен или монокристал със специфична ориентация и може да се подготви колонно или монокристално острие и неговата производителност може да бъде значително подобрена.

В края на 1960-те години Versnyder et al. прилага технология за насочено втвърдяване за производството на суперсплави, която по-добре контролира ориентацията на зърната на структурата на втвърдяване, елиминира напречните граници на зърната и значително подобрява механичните свойства на суперсплавите. Технология за насочено втвърдяване след десетилетия изследвания, разработен екзотермичен прахов метод (EP), метод на изключване на захранването (PD), метод на високоскоростно втвърдяване (PD), конвенционални техники като HRS [12] и охлаждане с течен метал (LMC). Понастоящем широко се използват методът на високоскоростно втвърдяване и методът на охлаждане с течен метал.

Методът на високоскоростно втвърдяване е метод за каране на отливките да се движат в една посока постепенно от региона с висока температура, за да се постигне еднопосочно втвърдяване. Този метод подобрява проблема, че температурният градиент намалява постепенно в процеса на втвърдяване. Принципът на метода на високоскоростно втвърдяване е показан на фигура 1(а). На дъното на пещта е поставена адиабатна преграда и на преградата се отваря отвор, малко по-голям от отливката. Вътрешността на пещта се нагрява. По време на процеса на втвърдяване на метала обвивката бавно се изтегля надолу, така че частта от метала, изложена навън, започва да се охлажда и втвърдява, докато металната стопилка, намираща се в пещта, е все още в нагрято състояние, като по този начин се установява аксиален температурен градиент. Методът на високоскоростно втвърдяване има висок и стабилен температурен градиент и скорост на охлаждане и може да получи дълъг колонен кристал и фина структура, като по този начин значително подобрява механичните свойства на отливките, но температурният градиент на метода все още е недостатъчен и дефекти на леене, като лунички и примеси, все още са склонни да се появят по време на насоченото втвърдяване на дебели и големи отливки.