В России насчитывается около 1500 пассажирских самолетов, а в мире их более 47 тысяч. За их подъем в небо и полет отвечают газотурбинные двигатели. Одни из основных элементов их конструкции – рабочие лопатки, за счет которых осуществляется функционирование силового агрегата. Они постоянно подвергаются эрозионному износу и высокотемпературной коррозии в процессе эксплуатации и нуждаются в восстановительном ремонте. Однако зачастую после него меняется качество защитного покрытия, что влияет на быстрый выход деталей из строя.
Для изготовления лопаток газотурбинных установок применяется никелевый сплав ЖС6К, так как он обладает хорошими жаропрочными свойствами и способен выдерживать высокие температуры (порядка 1000 °C) и нагрузки, характерные для работы в газовых турбинах. Чтобы защитить поверхность от эрозионного износа и коррозии, на них наносят алюминидные слои. В процессе ремонта, необходимого для продления срока службы деталей, изношенные покрытия заменяют на новые. Перед этим нужно удалить загрязнения и ранее нанесенные слои, а также подготовить поверхность.
Для этого традиционно применяют пескоструйную обработку. Во время контроля качества ремонта после нее периодически обнаруживают дефекты восстановленной защитной поверхности, не соответствующие требованиям технологической документации (бугорки и ямки). Также возникает неравномерность слоя по толщине в разных частях лопатки. Все это ведет к более быстрому выходу деталей из строя. Необходимо изучить причину таких дефектов для снижения нежелательных последствий. На текущий момент нет сравнительных исследований структуры и свойств защитного слоя, полученного на деталях из сплава ЖС6К.
Ученые Пермского Политеха исследовали нанесенное защитное покрытие на новых изделиях, после эксплуатации и после восстановительного ремонта. Опробование различных вариантов предварительной подготовки поверхности помогло выявить их влияние на качество наносимого алюминидного слоя. Исследования выполнены на базе АО «ОДК-Пермские моторы».
– Способы предварительной обработки влияют на качество лопаток после ремонта. Чтобы проверить, как именно, мы обработали их тремя способами: пескоструйным, гидроабразивным (твердые частицы и вода) и полированием. Полученные свойства поверхности проверяли на соответствие допустимым нормам. Наилучший результат показал гидроабразивный метод, так как благодаря ему удалось достичь глубины слоя, который укладывается в требуемый диапазон 30-60 мкм, и избежать поверхностных дефектов, – комментирует Елена Богатырева, ведущий специалист-технолог «ОДК-Пермские моторы».
– Помимо прочего, сравнив поверхности после нанесения алюминия с разным давлением в краскораспылителе, мы определили оптимальное – 2,0 атм (атмосфер). Соблюдение разработанных рекомендаций позволит получить эффективный слой защитного покрытия и увеличит долговечность изделий, – комментирует Ольга Силина, доцент кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ.
Проведение этих мероприятий при восстановительном ремонте повысят устойчивость к эрозионному износу защитных слоев на рабочих деталях. Результаты исследований ученых Пермского Политеха и специалистов «ОДК-Пермские моторы» позволят более обоснованно и экономически целесообразно назначать способы обработки лопаток газотурбинного двигателя. В дальнейшем результаты подлежат проверке после его эксплуатации в условиях полета.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.