Dujo turbinos lypės: kryptinio solidifikavimo paruošimas

Turbinos lypė yra pagrindinė karštosios dalies komponentas dujos turbinėje, jos tyrimas ir gamyba yra svarbus refleksas šalies pramonės masto ir techninių įgūdžių lygio. Apžvelgiama paskutiniųjų metų pažanga dujos turbinių lypų gamybos technologijoje. Atsižvelgiant į tyrinėjimo grupės tyrimus, pateikiama informacija apie pažangą kryptinio dujos turbinių lypų solidifikavimo srityje ir nustatomas prioritetinis kryptis.

Kryptingasis solidifikavimo technologija nurodo technologiją, kuri sukuria temperatūros gradientą tam tikru kryptimi per solidifikavimo procesą priverstiniaisiais metodais, kad solidifikavimas vyktų tam tikra kryptimi. Metalo solidifikavimo metu tarp jau solidifikuotos dalies ir dar nesolidifikuoto džiovėlio yra temperatūros gradientas tam tikra kryptimi, kas sukelia metalo solidifikavimą kryptimi priešingą šilumos perdavimo kryptimi. Naudojant kryptingąją solidifikavimo technologiją, gali būti gauti stulpelių ar vienintelė kristalų su specifine orientacija, bei galima pagaminti stulpelio arba vienintelės kristalo lopą, kurios savybės gali būti esminiu būdu pagerintos.

Kitojoje 1960-ųjų dešimtmečio pabaigoje Versnyder ir k. pritaikė kryptinę solidifikavimo technologiją superaliejinių gamybai, kuri geriau valdė solidifikacijos struktūros dalelės orientaciją, ištrėm transversinius dalelių ribų ir labai pagerino superaliejinių mechanines savybes. Kryptinis solidifikavimas per kelias dešimtmečių tyrimų buvo tobulinamas, sukurtas šiltingumo metodus (EP), jėgos išjungimo metodą (PD), aukštos greičio solidifikavimo metodą (PD), tradicinius metodus, tokiais kaip HRS [12] ir skystojo metalo ramtinimo metodas (LMC). Šiuo metu aukštos greičio solidifikavimo metodas ir skystojo metalo ramtinimo metodas yra plačiai naudojami.

Aukštos greičio tvirtinimo metodas yra būdas, kuriuo gaminių dalelės juda viena linkme nutolėdamos nuo aukštesnės temperatūros zonos, siekiant vienlinkiško tvirtinimo. Šis metodas pagerina problemą, susijusią su mažėjančiu temperatūros gradientu per tvirtinimo procesą. Aukštos greičio tvirtinimo metodo principas pateiktas brėžinyje 1(a). Furnoje apačioje yra įdiegtas adiabatinis skydelis, o ant skydelio atveriamas šiek tiek didesnis nei gamybos dalis atvirusis langelis. Furnoje viduje laikoma šilta temperatura. Metalo tvirtinimo metu jis lėtai nuvykdomas žemyn, todėl jo dalis, esanti išorėje, pradedama šaltėti ir tvirtėti, tuo tarpu furnoje esantis metalas liksta šiltojo stovyblio būsenoje, taip sukurdami ašinis temperatūros gradientą. Aukštos greičio tvirtinimo metodas turi aukštą ir stabilų temperatūros gradientą bei šaltimo spartą, galima gauti ilgus stulpelius ir geresnę struktūrą, kas labai pagerina gaminių mechanines savybes, tačiau šio metodo temperatūros gradientas vis dar yra nepakankamas, o kryptingame tvirtinime stipriai dimensijų gaminiuose vis dar gali pasirodyti defektai, tokie kaip plūdmenys ir užterštumas.