Dujų turbinos mentės: kryptinio kietėjimo paruošimas

Turbinos mentė yra pagrindinė karštojo galo dujų turbinos sudedamoji dalis, jos tyrimai, plėtra ir gamyba yra svarbus šalies pramonės plėtros masto ir techninio lygio atspindys. Apžvelgiama naujausia dujų turbinų menčių paruošimo technologijos tyrimų pažanga. Remiantis tyrėjų grupės tyrimais, supažindinama su tyrimų pažanga kryptingo dujų turbinų menčių kietėjimo srityje, iškeliama fokusavimo kryptis.

Kryptinio kietėjimo technologija reiškia technologiją, kuri kietėjimo proceso metu priverstiniu būdu nustato temperatūros gradientą tam tikra kryptimi, kad kietėjimas vyktų tam tikra kryptimi. Metalo kietėjimo procese tarp sukietėjusios dalies ir nesukietėjusio lydalo atsiranda tam tikra krypties temperatūros gradientas, dėl kurio metalas kietėja priešinga šilumos laidumui kryptimi. Naudojant kryptinio kietėjimo technologiją, galima gauti konkrečios orientacijos stulpelį arba monokristalą, paruošti stulpelinę arba monokristalinę mentę ir žymiai pagerinti jo veikimą.

septintojo dešimtmečio pabaigoje Versnyder ir kt. superlydinių gamyboje pritaikė kryptinio kietėjimo technologiją, kuri geriau kontroliavo kietėjimo struktūros grūdelių orientaciją, panaikino skersines grūdelių ribas ir labai pagerino superlydinių mechanines savybes. Kryptinio kietėjimo technologija po dešimtmečius trukusių tyrimų, sukurtas egzoterminių miltelių (EP) metodas, išjungimo (PD) metodas, didelio greičio kietėjimo (PD) metodas, įprasti metodai, tokie kaip HRS [1960] ir skysto metalo aušinimas (LMC). Šiuo metu plačiai naudojamas didelio greičio kietėjimo metodas ir skysto metalo aušinimo metodas.

Didelės spartos kietėjimo metodas yra būdas priversti liejinius palaipsniui judėti viena kryptimi nuo aukštos temperatūros srities, kad būtų pasiektas vienos krypties kietėjimas. Šis metodas pagerina problemą, kad kietėjimo procese temperatūros gradientas palaipsniui mažėja. Greitojo kietėjimo metodo principas parodytas 1(a) paveiksle. Krosnies apačioje yra adiabatinė pertvara, o ant pertvaros atidaroma šiek tiek didesnė už liejinį anga. Krosnies vidus yra šildomas. Metalo kietėjimo metu korpusas lėtai traukiamas žemyn, todėl išorėje esanti metalo dalis pradeda vėsti ir kietėti, o krosnyje esantis metalo lydalas vis dar yra įkaitęs ir taip susidaro ašinis temperatūros gradientas. Didelio greičio kietėjimo metodas turi aukštą ir stabilų temperatūros gradientą ir aušinimo greitį, gali gauti ilgą stulpelinį kristalą ir smulkią struktūrą, todėl labai pagerėja liejinių mechaninės savybės, tačiau metodo temperatūros gradientas vis dar yra nepakankamas ir liejimo defektai, tokie kaip strazdanos ir nešvarumai, vis dar gali atsirasti kryptingai kietėjant storiems ir dideliems liejiniams.