Palete turbinei cu gaz: pregătirea solidificării direcționale România

Paleta turbinei este componenta centrală a turbinei cu gaz, cercetarea și dezvoltarea și producția sa este o reflectare importantă a scarii de dezvoltare și a nivelului tehnic al industriei unei țări. Este revizuit progresul recent al cercetării în domeniul tehnologiei de pregătire a paletelor turbinei cu gaz. Pe baza cercetărilor grupului de cercetare, se introduce progresul cercetării în domeniul solidificării direcționale a palelor turbinelor cu gaz și se propune direcția de focalizare.

Tehnologia de solidificare direcțională se referă la o tehnologie care stabilește un gradient de temperatură într-o anumită direcție prin mijloace forțate în timpul procesului de solidificare, astfel încât solidificarea se desfășoară pe o anumită direcție. În procesul de solidificare a unui metal, există un gradient de temperatură într-o direcție specifică între partea solidificată și topitura nesolidificată, ceea ce face ca metalul să se solidifice în direcția opusă conducerii căldurii. Prin utilizarea tehnologiei de solidificare direcțională, se poate obține un cristal columnar sau monocristal cu orientare specifică și se poate pregăti lama de coloană sau un singur cristal, iar performanța acestuia poate fi îmbunătățită semnificativ.

La sfârșitul anilor 1960, Versnyder și colab. a aplicat tehnologia de solidificare direcțională la producția de superaliaje, care a controlat mai bine orientarea granulelor a structurii de solidificare, a eliminat limitele transversale ale cerealelor și a îmbunătățit considerabil proprietățile mecanice ale superaliajelor. Tehnologia de solidificare direcțională după zeci de ani de cercetare, a dezvoltat metoda pulberii exotermice (EP), metoda power down (PD), metoda de solidificare cu viteză mare (PD), tehnici convenționale precum HRS [12] și răcire cu metal lichid (LMC). În prezent, metoda de solidificare de mare viteză și metoda de răcire a metalului lichid sunt utilizate pe scară largă.

Metoda de solidificare de mare viteză este o metodă de a face piesele turnate să se miște treptat într-o direcție departe de regiunea de temperatură înaltă pentru a obține solidificarea într-o singură direcție. Această metodă îmbunătățește problema că gradientul de temperatură scade treptat în procesul de solidificare. Principiul metodei de solidificare cu viteză mare este prezentat în Figura 1(a). Un deflector adiabatic este așezat în partea inferioară a cuptorului și o gură puțin mai mare decât turnarea este deschisă pe deflector. Interiorul cuptorului este menținut încălzit. În timpul procesului de solidificare a metalului, carcasa este lent în jos, astfel încât partea de metal expusă la exterior începe să se răcească și să se solidifice, în timp ce topitura metalică aflată în cuptor este încă în stare încălzită, stabilindu-se astfel o gradientul axial de temperatură. Metoda de solidificare de mare viteză are un gradient de temperatură și o viteză de răcire ridicate și stabile și poate obține un cristal columnar lung și o structură fină, îmbunătățind astfel foarte mult proprietățile mecanice ale piesei turnate, dar gradientul de temperatură al metodei este încă insuficient și defecte de turnare, cum ar fi pistruii și impuritățile sunt încă predispuse să apară în timpul solidificării direcționale a turnărilor groase și mari.