СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ С ПОЛОСТЯМИ И ПЕРФОРАЦИОННЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ, ИЗГОТОВЛЕННЫМИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ПРОЖИГА Российский патент 2001 года по МПК C23C26/00 C23C10/06 C23C10/02 

Изобретение относится к области химико-термической обработки жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано при нанесении защитных покрытий на охлаждаемые рабочие и сопловые лопатки турбины стационарных и транспортных газотурбинных двигателей.

Известен способ [Н.К. Фотеев, Качество поверхности после электроэрозионной обработки /СТИН, N 8, 1997, с. 43 - 48], в котором поверхность детали подготавливают путем электроэрозионной обработки и последующих температурных выдержек. Однако этот способ направлен на получение поверхностного бесструктурного слоя с высокой микротвердостью на различных сталях, т.е. на управление качеством поверхности после эрозионнной обработки с целью увеличения срока службы деталей. Выдержки разных сплавов в печи в течение 1 часа при t = 800^oC сохраняют микротвердость слоя, близкую к первоначальной.

Известен способ нанесения диффузионных покрытий [Патент РФ N 1238597 от 25.04.1994 г. Векслер Ю.Г., Кузнецов В.П., Лесников В.П. и др.], выбранный в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности. В указанном способе диффузионные покрытия наносятся на наружные и внутренние поверхности лопаток из жаропрочных никелевых сплавов с полостями и перфорационными отверстиями, изготовленными методом электроэрозионного прожига, прошедших обработку абразивной эмульсией на гидроимпульсной установке.

Проведенные исследования показали, что при электроэрозионном прожиге отверстий и полостей вольфрамовыми электродами на поверхности жаропрочных никелевых сплавов формируется твердая бесструктурная зона с включениями карбидов вольфрама, которая не удаляется при проведении гидроимпульсной прокачки и препятствует последующему формированию защитных покрытий.

Предлагаемое техническое решение направлено на увеличение ресурса работы лопаток путем улучшения качества покрытия и получения в перфорационных отверстиях и полостях лопаток равномерного защитного покрытия заданной толщины.

Поставленная задача решается следующим образом.

После операции электроэрозионного прожига дополнительно осуществляют нагрев лопаток при температуре 1000-1050^oC в течение 2-3 часов в вакууме или защитной атмосфере. Такой нагрев обеспечивает рекристаллизацию бесструктурного слоя, распад пересыщенного твердого раствора и уменьшение твердости вышеуказанного слоя.

Последующее проведение гидроимпульсной прокачки приводит к удалению измененного слоя в перфорационных отверстиях и обеспечивает гарантированное получение защитных покрытий.

Пример.

Было подготовлено три партии охлаждаемых рабочих лопаток из жаропрочного никелевого сплава ЖС26ВНК с полостями и перфорационными отверстиями, изготовленными методом электроэрозионного отжига.

Первая партия лопаток после операции электроэрозионного прожига подвергалась гидроимпульсной прокачке (прототип).

Вторая партия лопаток после операции электроэрозионного прожига проходила отжиг при 800^oC в течение 1 часа (известный способ) и последующую гидроимпульсную прокачку.

Третья партия лопаток после операции электроэрозионного прожига подвергалась отжигу в вакууме при Т=1000-1050^oC в течение 2-3 часов и последующей гидроимпульсной прокачке.

Одновременно на все три партии лопаток на наружную и внутреннюю поверхность наносили защитное диффузионное покрытие в циркулирующей газовой среде (прототип).

В таблице приведены режимы предварительного отжига лопаток с перфорационными отверстиями после электроэрозионного прожига, а также результат определения глубины защитного диффузионного покрытия в отверстиях после его нанесения.

Таким образом, предлагаемый способ нанесения защитных диффузионных покрытий на рабочие и сопловые лопатки с перфорационными отверстиями после электроэрозионного прожига обеспечивает гарантированное получение равномерного защитного покрытия заданной толщины, что увеличивает ресурс рабочих и сопловых лопаток в 1,5-2 раза.

Изобретение может быть использовано при нанесении защитных покрытий на охлаждаемые рабочие и сопловые лопатки турбины стационарных и транспортных газотурбинных двигателей. В способе, включающем гидроимпульсную прокачку полостей и перфорированных отверстий и последующее нанесение диффузионных покрытий, перед гидроимпульсной прокачкой осуществляют предварительный отжиг при температуре 1000-1050^oС в течение 2-3 ч в вакууме или защитной атмосфере. Изобретение направлено на увеличение ресурса работы лопаток турбины за счет получения в перфорированных отверстиях и полостях равномерного защитного покрытия заданной толщины. 1 табл.

Способ нанесения защитных покрытий на детали из жаропрочных никелевых сплавов с полостями и перфорационными отверстиями, изготовленными методом электроэрозионного прожига, включающий гидроимпульсную прокачку полостей и перфорационных отверстий и последующее нанесение диффузионных покрытий, отличающийся тем, что перед гидроимпульсной прокачкой осуществляют предварительный отжиг при температуре 1000 - 1050^oС в течение 2 - 3 ч в вакууме или защитной атмосфере.