СЪЕМНАЯ МАСКА ДЛЯ ПЛАТФОРМЫ ЛОПАТКИ ИЛИ СЕКТОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК C25D5/02 

Настоящее изобретение касается съемной маски для платформы лопатки или сектора распределителя турбомашины, причем эта лопатка или этот сектор предназначены для нанесения на них электролитического покрытия.

В процессе изготовления лопатки или элементы, образующие распределитель высокого давления турбомашины, такой как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, содержат электролитическое покрытие со сцепляющим промежуточным слоем и внешним керамическим слоем. Керамический слой должен быть нанесен на наружной поверхности лопаток или распределителя, которые расположены в струе газового потока турбомашины, то есть в случае лопаток - на спинках и внутренних поверхностях лопастей и радиально на верхней поверхности платформ, а в случае распределителя - на внутренних и внешних поверхностях лопастей, на радиально внутренней поверхности внешних платформ и на радиально внешней поверхности внутренних платформ. Другие наружные поверхности лопаток или распределителя, то есть поверхности их платформ, расположенных вне струи газового потока, не покрыты керамикой и не требуют нанесения упомянутого сцепляющего подслоя на эти поверхности.

Поверхность каждой платформы, которая должна быть покрыта керамикой, снабжена соединительным ребром (по существу, в форме параллелограмма) с периферийной поверхностью, которая расположена, по существу, перпендикулярно упомянутой поверхности платформы и которая не должна быть покрыта керамикой.

Лопатка или распределитель обычно выполнены в виде единой отлитой детали. Поверхности лопатки или распределителя, предназначенные для покрытия керамикой, не очищаются механической обработкой. Упомянутая периферийная поверхность каждой периферийной платформы очищается механической обработкой, чтобы иметь боковые стороны прецизионной формы.

Сцепляющий подслой керамического слоя выполняется обычно на основе платины, которая является очень дорогим металлом. Таким образом, важно избежать нанесения этого продукта на поверхности платформ, расположенные вне струи газового потока для уменьшения стоимости изготовления лопаток или распределителя.

В существующем уровне техники используются два вида технологий для маскировки упомянутых платформ лопаток или распределителей в процессе операции электролитического осаждения.

Первый вид технологии заключается в нанесении воска на платформы для маскировки их внешних поверхностей, которые должны быть покрыты платиной.

Второй вид технологии заключается в наклеивании адгезивных лент на маскируемые поверхности.

Однако эти технологии не являются удовлетворительными, так как они требуют значительных временных затрат и являются дорогостоящими при внедрении и имеется случаи проникания платины между платформами и адгезивными лентами или между платформами и воском, так как адгезивные ленты и воск деформируются в процессе электролитического осаждения. Эти технологии, кроме того, являются источниками гигиенических проблем и проблем безопасности вследствие использования токсических продуктов для очистки и лезвий для разрезания адгезивных лент.

Кроме того, эти технологии не позволяют прецизионно покрывать упомянутые маскируемые поверхности и, в частности, упомянутые периферийные поверхности каждой платформы, так как используемые средства маскировки могут выходить за пределы на наружную поверхность платформы, предназначенной для нанесения электролитического покрытия, и маскировать часть этой поверхности или, напротив, могут отступать от этих пределов и оголять части периферийной поверхности, на которые будет таким образом нанесено электролитическое покрытие.

Наконец, эти технологии не позволяют гарантировать равномерность электролитического покрытия на верхней поверхности платформы лопатки или распределителя, в частности, по периферии. Действительно, очень трудно разместить воск или адгезивную ленту на периферийной поверхности платформы из-за того, что верхний край воска или ленты должен быть расположен на одном уровне с верхней поверхностью платформы, которая подвергается воздействию горячих газов при работе. Верхний край воска или ленты обычно расположен несколько выше или ниже верхней поверхности детали, что может вызвать нарушение или проникновение электролитического покрытия вдоль боковых краев платформы.

Количество платины, нанесенной на распределитель электролитическим путем, составляет обычно порядка 4 г с допуском +/-0,15 г. Упомянутые проникновения вызывают увеличение электролитического покрытия платины, превышающее 0,15 г, что приводит к значительным финансовым потерям.

Задачей изобретения является, в частности, простое, эффективное и экономичное решение проблем существующих технологий.

Для решения этой задачи предложена съемная маска для платформы лопатки или сектора распределителя турбомашины, причем эта лопатка и этот сектор предназначены для нанесения на них электролитического покрытия и содержат, по меньшей мере, лопасть и, по меньшей мере, платформу, содержащую верхнюю поверхность, связанную по краю с периферийной поверхностью платформы, который, по существу, перпендикулярен верхней поверхности, отличающаяся тем, что она содержит средства, надеваемые на платформу, и периферийную закрывающую реборду для периферийной поверхности платформы, причем эта закрывающая реборда содержит, по меньшей мере, боковую опорную поверхность, плотно примыкающую к периферийной поверхности платформы, и верхнюю свободную поверхность, размещенную на одном уровне с верхней поверхностью платформы вдоль упомянутого края.

Маска по изобретению является гибкой или полужесткой и изготавливается перед ее использованием на покрываемой детали, что позволяет уменьшить время установки маски на лопатку или сектор распределителя. Кроме того, маска легко надевается на лопатку или на сектор распределителя и быстро снимается с этой лопатки или сектора распределителя. Маскировка сектора распределителя занимает гораздо меньше времени, чем маскировка сектора распределителя по технологиям из известного уровня техники.

Кроме того, маска по изобретению может повторно использоваться для последовательной маскировки нескольких идентичных лопаток или секторов распределителя. Это позволяет заметно уменьшить затраты, связанные с маскировкой платформ лопаток или секторов распределителя турбомашины, предназначенных для нанесения на них электролитического покрытия.

Маска по изобретению охватывает без зазора маскируемую часть платформы лопатки или сектора распределителя и исключает любое проникновение материала между маской и платформой в процессе нанесения электролитического покрытия. Края покрываемых поверхностей платформы точно ограничены маской по изобретению, что позволяет обеспечить точную границу электролитического покрытия на уровне этих краев. Это позволяет уменьшить потери электролитического продукта и уменьшить допуски на покрытие этого продукта.

Кроме того, в соответствии с характеристикой изобретения периферийная реборда маски, которая покрывает периферийную поверхность платформы, мешает проникновениям и оканчивается точно на уровне верхней поверхности платформы в ее продолжении. Это позволяет решить упомянутую проблему и обеспечить равномерное электролитическое покрытие на верхней поверхности платформы, в частности, по ее периферии.

Периферийная поверхность платформы, которая очищается механической обработкой, имеет прецизионно обработанные стороны и хорошее состояние поверхности, что облегчает позиционирование и плотное прилегание упомянутой реборды маски к этой поверхности.

В процессе электролитического нанесения маска может сжиматься на платформе, что мешает любому проникновению между маской и платформой.

Предпочтительно, маска по изобретению выполнена из пластического материала, например из полиуретана. Она является, предпочтительно, эластично деформируемой и выполнена в виде единой детали.

Маска может содержать полость, которая предназначена для точного плотного размещения платформы для исключения проникновения электролитического материала между маской и платформой.

Боковые края этой полости опираются на боковые края платформы.

Полость может иметь общую параллелепипедную форму.

Полость может содержать, по меньшей мере, выемку для размещения ножки лопатки или соединительного фланца сектора распределителя.

Маска по изобретению может содержать захватывающие средства для удержания лопатки или сектора распределителя в процессе электролитического нанесения.

Наружная поверхность маски, свободная от периферийной реборды, может быть не плоской.

Верхняя и периферийная поверхности платформы соединены между собой первым соединительным ребром, при этом боковая и верхняя поверхности покрывающей реборды соединены между собой вторым соединительным ребром, и первый и второй соединительные ребра, предпочтительно, опираются один на другой или находятся в непосредственной близости один от другого, что ограничивает или не допускает упомянутые проникновения. Соединительные ребра, по существу, могут быть выполнены в форме параллелограмма.

Предпочтительно, маска по изобретению содержит несколько пальцев, которые могут быть удалены, например, отрезанием независимо одни от других и количество которых равно количеству рекомендуемых использований масок.

В случае, когда маска может быть использована 30 раз без разрушения материала, маска содержит 30 независимых пальцев. При каждом использовании маски, например в процессе погружения маски и детали в электролитическую ванну, оператор отрезает один палец, например, с помощью лезвия. Оператор может таким образом легко определить количество оставшихся рекомендуемых использований маски в зависимости от количества пальцев, оставшихся на этой маске. Маска, которая содержала вначале 30 пальцев и которая содержит только 10 пальцев, может быть использована еще 10 раз. Эти пальцы являются таким образом справочным средством о количестве оставшихся рекомендуемых использований маски и таким образом о степени износа этой маски. Когда маска больше не имеет пальцев, она отправляется в брак. Это позволяет гарантировать хорошее состояние материала маски и обеспечить хорошую герметичность между маской и защищаемой деталью. Маска может содержать от 5 до 50 пальцев, предпочтительно, от 10 до 40 пальцев и, например, от 20 до 30 пальцев в упомянутом примере.

Настоящее изобретение касается также лопатки турбомашины, содержащей лопасть, связанную с платформой, отличающуюся тем, что описанная выше маска надета на упомянутую выше платформу.

Изобретение касается также сектора распределителя машины, содержащего две платформы, соответственно внутреннюю и наружную, между которыми размещена одна или несколько лопастей, отличающегося тем, что маска упомянутого выше типа надета на каждую платформу.

Изобретение касается, наконец, способа изготовления маски упомянутого выше типа, отличающегося тем, что он включает этап, содержащий изготовление маски литьем пол давлением между матрицей и контрматрицей, которые воспроизводят формы и размеры платформы.

Матрица и контрматрица могут быть выполнены, например, из материала типа бакелита®, стали, алюминия и т.д.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 схематично изображает вид сбоку лопатки турбомашины, на платформе которой весьма схематично изображено расположение маски по изобретению,

фиг.2 схематично изображает вид в изометрии лопатки турбомашины, снабженной маской по изобретению,

фиг.3 схематично изображает вид в изометрии сектора распределителя турбомашины, на платформах которого весьма схематично изображены расположения масок по изобретению,

фиг.4 схематично изображает вид в изометрии сектора распределителя турбомашины, снабженного масками по изобретению,

фиг.5 схематично изображает вид в разрезе маски по изобретению, надетой на ножку и платформу лопатки турбомашины, и

фиг.6 схематично изображает вид в разрезе по плоскости Р маски по фиг.2.

На фиг.1 изображена лопатка 10 турбомашины, такой как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, при этом лопатка содержит лопасть 12, соединенную своим радиальным внутренним концом через платформу 14 с ножкой 16. Эта лопатка 10 предназначена для установки на роторное колесо турбомашины путем установки ее ножки 16 в прорези дополняющей формы периферии колеса.

Наружные поверхности лопасти 12 и платформы 14 лопатки, которые расположены в струе газового потока при работе турбомашины, предназначены для покрытия керамическим слоем. Подслой на основе платины наносится электролитическим путем на эти поверхности для обеспечения сцепления этого керамического слоя.

В целях экономии дорогостоящего продукта этого подслоя наружная поверхность платформы 15 и даже также ножки 16, которые не подвергаются воздействию горячих газов при работе и которые таким образом не предназначены для покрытия керамикой, защищаются маской 18 по изобретению, которая препятствует проникновению продукта между маской и маскируемыми частями лопатки.

Маска 18, лучше видимая на фиг.2, содержит средства надевания на платформу 14 лопатки 10, а также средства закрывания упомянутых поверхностей платформы и ножки 16, на которые электролитическое покрытие не наносится.

Маска 18 в данном случае выполнена в виде моноблочной детали параллелепипедной формы, которая содержит полость 20, в которую устанавливается с точным прижатием платформа 14 лопатки. Боковые края 22 этой полости опираются на боковые края 24, 26 платформы для исключения проникновения покрывающего материала, как объяснено выше.

Маска 18 выполнена из пластического эластично деформируемого материала, такого как полиуретан, для облегчения его установки и снятия.

Фиг.3 изображает сектор 30 распределителя турбомашины, содержащий две платформы 32, 34, соответственно внутреннюю и внешнюю, между которыми расположены лопатки 36, в представленном примере в количестве двух.

Каждая платформа 32, 34 сектора распределителя предназначена для защиты маской 38, 40 по изобретению или для исключения проникновения покрывающего материала между маской и соответствующей платформой и нанесения этого материала на поверхности платформы, которые не подвергаются воздействию горячих газов при работе.

Как лучше видно на фиг.4, маски 38, 40 подобны маске 18, описанной выше, и содержат каждая полость 44, в которой размещается платформа 32, 34. Боковые края этой полости опираются на боковые края соответствующей платформы. Полость каждой маски 38, 40 содержит по меньшей мере одно углубление для размещения зацепляющего фланца 46 соответствующей платформы 32, 34 распределителя.

Фиг.5 схематично изображает в поперечном разрезе маску 18', подобную маске по фиг.2, эта маска 18' надета на платформу 14 и на ножку 16 лопатки, которая в данном случае выполнена в форме скругленного хвостовика.

Маска 18' выполнена с полостью 20' формы, дополнительной к ножке лопатки 16.

Маска 18' содержит верхнюю периферийную реборду 50, которая предназначена для размещения вдоль боковых краев 24, 26 платформы 14 и которая содержит боковую поверхность 52 для опоры на эти боковые края. Эти боковые края 24, 26 ограничивают периферийную поверхность, которая расположена, по существу, перпендикулярно верхней поверхности 56 платформы, то есть поверхности платформы, которая подвергается воздействия газов при работе турбомашины. Эта верхняя поверхность должна быть покрыта электролитическим покрытием, тогда как периферийная поверхность, определяемая краями 24, 26, должна находиться под маской.

Верхняя свободная поверхность 54 периферийной реборды 50 маски находится на одной линии с продолжением верхней поверхности 56 платформы. Другими словами, верхняя свободная поверхность 54 периферийной реборды 50 находится на одном уровне с верхней поверхностью 56 платформы. На фиг.2-4 эта свободная верхняя поверхность 54 не является плоской.

Боковая поверхность 52 периферийной реборды 50 маски связана со своей внутренним краем с внутренней поверхностью 58 опоры платформы 14, которая предназначена для размещения вдоль боковых краев 24, 26 платформы, по существу, параллельно упомянутой верхней поверхности 54 реборды. Внутренние поверхности 52 и 58 маски образуют между собой внутреннюю полость 60, в которой со сжатием установлена платформа 14 лопатки.

Фиг.6 изображает вид в разрезе по плоскости Р маски 18 по фиг.2. Верхняя свободная поверхность периферийной реборды 50 маски является неплоской и предназначена для размещения на одной линии с внешней поверхностью 56 платформы 14 лопатки, как это видно на фиг.2.

Как изображено на фиг.5, периферийная реборда маски 18 по фиг.6 имеет боковую опорную поверхность 52, которая связана с внутренней опорной поверхностью 58, причем эти поверхности образуют между собой полость для сжатой установки платформы лопатки.

Описанные выше маски содержат предпочтительно пальцы 70, образованные единой деталью с упомянутыми средствами размещения и закрывания (фиг.4, 5 и 6).

В представленных примерах пальцы 70 расположены на верхней периферийной поверхности каждой маски вблизи ее края, противолежащего полости маски. Пальцы 70 равномерно размещены по всей окружности маски. Они имеют длину в несколько мм и могут быть отрезаны лезвием или иным на уровне их оснований, то есть на уровне их мест соединения с маской. Количество пальцев соответствует рекомендованному количеству применений маски, как это выше объяснено.

Изобретение относится к литейному производству. Съемная маска (18) для платформы (14) лопатки (10) или сектора распределителя турбомашины, предназначенных для нанесения на них электролитического покрытии, содержит средства надевания на платформу и периферическую реборду для закрывания верхних поверхностей этой платформы, которые не предназначены для нанесения электролитического покрытия. Реборда содержит боковую опорную поверхность, прилегающую к периферийной поверхности платформы, и свободную верхнюю поверхность (54), расположенную на одном уровне с верхней поверхностью платформы вдоль ее ребра. Обеспечивается предотвращение проникновения электролитического покрытия вдоль боковых краев платформы. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Съемная маска (18) для платформы (14) лопатки (10) или сектора (30) распределителя турбомашины, причем лопатка и сектор (30) распределителя предназначены для нанесения на них электролитического покрытия с использованием электролитического материала, наносимого на лопатку или сектор распределителя, причем указанная лопатка или сектор распределителя содержит по меньшей мере одну лопасть (12) и по меньшей мере одну платформу (14), которая имеет верхнюю поверхность (56), соединенную ребром с периферийной поверхностью платформы, которая перпендикулярна верхней поверхности, отличающаяся тем, что она содержит средства, надеваемые на платформу, и периферийную реборду (50) для закрывания периферийной поверхности платформы, причем закрывающая реборда содержит по меньшей мере одну боковую опорную поверхность (52) для плотного прилегания к периферийной поверхности платформы и одну свободную верхнюю поверхность (54), размещенную на одном уровне с верхней поверхностью платформы вдоль упомянутого ребра.

2. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена из пластического материала, например полиуретана.

3. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде единой детали.

4. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что она является эластично деформируемой.

5. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит полость (20), предназначенную для размещения платформы (14) по плотной посадке, при этом по меньшей мере одна боковая сторона (52) выполнена плотно прилегающей к периферийной поверхности платформы для исключения проникновения электролитического материала между маской и платформой.

6. Маска по п. 5, отличающаяся тем, что полость (20) имеет общую параллелепипедную форму.

7. Маска по п. 5, отличающаяся тем, что полость (20′) имеет, по меньшей мере, выемку для размещения ножки (16) лопатки или зацепляющего фланца сектора распределителя.

8. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя свободная поверхность (54) периферийной реборды (50) является не плоской.

9. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что боковые (52) и верхняя (54) поверхности закрывающей реборды связаны между собой соединительным ребром, которое опирается на ребро платформы или в непосредственной близости от него в продолжение верхней поверхности платформы.

10. Маска по п. 9, отличающаяся тем, что ребра платформы и маски выполнены, по существу, параллелепипедной формы.

11. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит захватывающие средства для удержания лопатки или сектора распределителя в процессе электролитического осаждения.

12. Маска по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит несколько пальцев (70), которые могут быть удалены, например, отрезанием независимо один от другого и количество которых равно количеству рекомендуемых использований маски (18).

13. Лопатка (10) турбомашины, содержащая лопасть (12), соединенную на одном конце с платформой (14), отличающаяся тем, что на платформу надета маска (18) по п. 1.

14. Сектор (30) распределителя турбомашины, содержащий две платформы (32, 34), соответственно внутреннюю и наружную, между которыми расположена одна или несколько лопастей (36), отличающийся тем, что на каждую платформу надета маска (38, 40) по п. 1.