ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА

Лопатки компрессора изготавливают из титановых сплавов, за исключением последних ступеней компрессора высокого давле­ния, где высокие температуры сжатого воздуха предопределяют применение сплавов на никелевой основе.

В производстве двигателя RB-211 используют титановый сплав ІМ1679 состава (в %): Ті — основа; 11 — Sn; 5 — Zr; 2,25 —Al;

1—Mo; 0,2’—Si. Лопатки получают штамповкой. Штампы изго­тавливают в цехах фирмы «Роллс-Ройс» с помощью шаблонов, вы­полненных на трехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ с точ­ностью до 0,005 мм.‘

Лопатки компрессора изготавливают в г. Хилингтоне (Шотлан­дия), а затем поставляют в г. Дарби на сборку. Заготовки лопа­ток из титанового сплава по проточной части изготавливают без припуска на механическую обработку. Из заготовки, полученной методом сдвига без зачистки концов, в два перехода на прессе усилием 500—600 тс (с подогревом до 960—1000° С в продольной газовой печи непрерывного нагрева) экструдированием получают фасонированную заготовку под штамповку. Во втором переходе при экструдировании формируется замок и — сам стержень пера

круглого сечения. Стойкость штампа при экструдировании — 800 — 1000 заготбвок. Подогрев штампов до 250—300° С осуществляется

газовыми горелками непрерывно.

Заготовки из титанового сплава перед нагревом под экструди — рование покрывают жидким стеклом, а из нержавеющей стали никелируют. Оба покрытия выполняют для предохранения поверх­ности металла заготовки от окисления и газонасыщения, а также для повышения стойкости штампа.

Следующую операцию — чеканку — проводят на чеканочном прессе усилием 1600 тс. Заготовку нагревают до 960—1000° С в компактной карусельной печи и далее выполняют операции обрез­ки облоя и калибровки. Стойкость штампа — 1000 заготовок, штамп в процессе работы подогревают газовой горелкой до 250— 300° С, а рабочую поверхность периодически смазывают графитом с маслом.

Точные заготовки лопаток поступают на автоматические линии для обработки замка (рис. 9. 1). Всего имеются три автоматиче­ских линии обработки замков компрессорных лопаток различных размеров. Причем на одной линии обрабатывают лопатки до 12 и более типоразмеров.

Лопатки компрессора двигателя RB-211 имеют конструкцию, удобную для обработки на автоматической линии протяжных станков (рис. 9. 2). Ось хвостовика «ласточкин хвост» перпенди­кулярна продольной оси пера лопатки, что позволяет, поворачивая лопатку, залитую в брикет, вокруг одной оси, обработать протяги­ванием все поверхности хвостовика (рис. 9. 3). Невыполнение этого

условия существенно удорожило бы линию и сказалось бы на точ­ности пространственного положения пера и хвостовика; оснастка должна была бы на каждой позиции обеспечивать установку ло­патки. в нужное положение по двум дополнительным координатам.

В линии заготовка лопатки на автоматической установке пол­ностью заливается легкоплавким сплавом и фиксируется в приспо­соблении автоматической линии. Химический состав сплава (% вес.): РЬ — основа, 11,5 — Sb, 4,5 — Sn.

Геометрическая форма и размеры замка образуются последова­тельным протягиванием. Полный цикл обработки замка лопатки составляет 25—27 с; переналадка линии на другой типоразмер (главным образом за счет смены блоков протяжек) занимает око­ло 5 ч. Стружку из легкоплавкого сплава для повторного исполь­зования нагревают до расплавления его и на центрифуге отделяют от титановой стружки, снятой с лопатки; потери легкоплавкого сплава при этом не превышает 2%.

После протягивания замка каждая лопатка помещается в спе­циальную металлическую корзину и с сопроводительной маршрут­ной картой следует по всему технологическому циклу. В дальней­шем профиль лопатки дорабатывают с базированием от замка. Входную и выходную кромки шлифуют ‘Вручную. Выборочно (из партии 20—25 шт.) с помощью оптических приборов проверяют профиль по сечениям входной и выходной кромок лопатки.

Окончательно изготовленную лопатку электрополируют, при этом снимается слой металла толщиной 0,03—0,05 мм. После элек­трополирования лопатка имеет блестящую поверхность; ее подвер­гают окончательному контролю. Форму пера и хвостовика прове­ряют на приборах «Сигма», позволяющих контролировать 40— 60 размеров одновременно. Время контроля лопатки — 30—35 с.

Технология изготовления лопаток обеспечивает получение сле­дующих характеристик (длина пера от 50 до 350 мм): отклонение профиля ±0,125 мм, отклонение по закрутке ±17′, пространствен­ные отклонения оси лопатки ±0,1 мм. Гравюра штампов изготав­ливается с точностью ±0,03 мм.

Помимо изготовления лопаток из точных заготовок, для мало­габаритных лопаток компрессора применяют процесс электрохими­ческой обработки из металлического кубика.

Окончательную обработку лопаток компрессора ведут на вибра­ционных установках. Мелкие и средние титановые лопатки обра­батывают на установках тороидального типа.

Лопатки компрессора двигателя JT9-D изготавливают из ти­тановых сплавов, если рабочие температуры не превышают преде­лы, допустимые для этого материала. Для работы при более высо­ких температурах применяют аустенитные сплавы. Так, последние две ступени компрессора высокого давления (X и XI) выполнены из сплава Инколой-901.

На фирме «Пратт-Уитни» изготовление точных штамповок, ло­паток и дисков ведется по разработанному фирмой методу, полу­чившему название «Геторайзин-процеос». Сущность процесса весьма близка к процессу изотермической штамповки, однако тре­буется предварительная термообработка для получения специаль­ной микроструктуры. Штамповку ведут в вакууме. Для штампов применен сплав TZM фирмы «Коопер энд Гленн».

Фирма «Дженерал электрик» ведет работы цо созданию высо­конапряженных деталей, таких как лопатки компрессора, из ком­позиционных материалов, способных выдерживать температуру до 400° С.

Изготовление направляющих аппаратов компрессора двигате­ля RB-211 имеет некоторые особенности. В наружное кольцо на­правляющего аппарата в специальном приспособлении монтиру­ются лопатки. При этом выдерживается зазор между пазом и про­филем лопатки 0,05—0,10 мм. В местах пайки, тонким слоем путем

выдавливания из тюбика наносится припой. В таком виде смон­тированные аппараты помещают в вакуумную печь фирмы «Апсен» (процесс длится 20—30 мин). Коробление и поводки’ лопаток, а также трещины после пайки отсутствуют. Установлена группа шлифовальных станков фирмы «Экс-Целло» для обработки замко­вых и лабиринтных поверхностей лопаток направляющего аппара­та с бесступенчатым регулированием скорости вращения шлифо­вального круга (мощность привода 15 кВт, частота вращения кру­га 1195—2450 об/мин, а планшайбы 25—34 об/мин). Круги правят специальным устройством с помощью двух алмазов.

Для круглого шлифования использована подача 0,2 мм для чи­стового шлифования— 0,1’мм (возможно 0,05 м<м), торцовые по­верхности лопаток шлифуют с допусками 0,025—0,076 мм.