Gāzes turbīnu lāpstiņas: virziena sacietēšanas sagatavošana Latvija

Turbīnas lāpstiņa ir gāzes turbīnas galvenā karstā gala sastāvdaļa, tās izpēte, izstrāde un ražošana ir svarīgs valsts rūpniecības attīstības mēroga un tehniskā līmeņa atspoguļojums. Tiek apskatīts jaunākais gāzturbīnu lāpstiņu sagatavošanas tehnoloģijas pētījumu progress. Balstoties uz pētnieku grupas pētījumu, tiek iepazīstināts ar pētījuma gaitu gāzturbīnu lāpstiņu virziena sacietēšanas jomā un izvirzīts fokusa virziens.

Virziena sacietēšanas tehnoloģija attiecas uz tehnoloģiju, kas sacietēšanas procesa laikā ar piespiedu līdzekļiem nosaka temperatūras gradientu noteiktā virzienā, lai sacietēšana notiktu noteiktā virzienā. Metāla sacietēšanas procesā starp sacietējušo daļu un nesacietējušo kausējumu ir temperatūras gradients noteiktā virzienā, kas izraisa metāla sacietēšanu virzienā, kas ir pretējs siltuma vadīšanai. Izmantojot virziena sacietēšanas tehnoloģiju, var iegūt kolonnu vai monokristālu ar noteiktu orientāciju, sagatavot kolonnu vai monokristāla lāpstiņu un ievērojami uzlabot tā veiktspēju.

1960. gadu beigās Versnyder et al. supersakausējumu ražošanā pielietoja virziena sacietēšanas tehnoloģiju, kas labāk kontrolēja sacietēšanas struktūras graudu orientāciju, likvidēja šķērsvirziena graudu robežas un ievērojami uzlaboja supersakausējumu mehāniskās īpašības. Virziena sacietēšanas tehnoloģija pēc desmitiem gadu ilgas izpētes, izstrādāta eksotermiskā pulvera (EP) metode, izslēgšanas (PD) metode, liela ātruma sacietēšanas (PD) metode, tradicionālās metodes, piemēram, HRS [12] un šķidrā metāla dzesēšana (LMC). Pašlaik plaši tiek izmantota ātrgaitas sacietēšanas metode un šķidrā metāla dzesēšanas metode.

Ātrgaitas sacietēšanas metode ir metode, kā likt lējumiem pakāpeniski pārvietoties vienā virzienā no augstas temperatūras apgabala, lai panāktu sacietēšanu vienā virzienā. Šī metode uzlabo problēmu, ka temperatūras gradients pakāpeniski samazinās sacietēšanas procesā. Ātrgaitas sacietēšanas metodes princips ir parādīts 1(a) attēlā. Krāsns apakšā ir uzstādīts adiabātiskais deflektors, un uz deflektora tiek atvērta mute, kas ir nedaudz lielāka par lējumu. Krāsns iekšpuse tiek uzturēta apsildāma. Metāla sacietēšanas procesā korpuss tiek lēnām novilkts uz leju, tā, ka ārpusei pakļautā metāla daļa sāk atdzist un sastingt, savukārt krāsnī esošais metāla kausējums joprojām atrodas sakarsētā stāvoklī, tādējādi izveidojot aksiālais temperatūras gradients. Ātrgaitas sacietēšanas metodei ir augsts un stabils temperatūras gradients un dzesēšanas ātrums, un tā var iegūt garu kolonnu kristālu un smalku struktūru, tādējādi ievērojami uzlabojot lējumu mehāniskās īpašības, taču metodes temperatūras gradients joprojām ir nepietiekams, un Liešanas defekti, piemēram, vasaras raibumi un piemaisījumi, joprojām var rasties, virzot biezu un lielu lējumu sacietēšanu.