Способ ремонта композиционной лопатки турбомашины Советский патент 1993 года по МПК B23K20/14 

Изобретение относится -к турбомашино- строению, а именно к способам ремонта композиционной лопатки турбомашины.

Целью изобретения является повышение эффективности ремонта путем изменения прочностных и усталостных свойств материала отремонтированной лопатки в Направлении действия разрушающих нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ремонта композиционной лопатки турбомашины, заключающемся в наложении на ремонтируемую часть лопатки дополнительных монослоев полуфабриката из композиционного материала с последующей диффузионной сваркой в пресс-форме, дополнительные монослои накладываются так, чтобы направление армирующих волокон в них соответствовало направлению действия разрушающих нагрузок.

Предлагаемый способ ремонта композиционной лопатки турбомашины реализован следующим образом.

На ремонтируемую часть лопатки на кладывают дополнительные монослои полуфабриката из композиционного материала. В случае наложения одного монослоя с дефектного места лопатки удаляют лишь покрытие и частично или полностью планирующий слой металлической фольги. В случае наложения двух и более слоев механическим путем удаляют дефектный слой на необходимую глубину. Количество дополнительных монослоев и направление в них армирующих волокон определяется геометрическими размерами лопатки и степенью необходимого упрочнения ее. Далее производят диффузионную сварку в пресс-форме.

Например, на композиционную лопатку из материала ВКА-2 накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие

СО

о с ел

00

ь

волокна - борные нити, располагаются под углом 90° к оси лопатки. Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500°С, давлении 70±5 МПа с выдержкой 15-20 мин при остаточном давлении воздуха в зоне сварки 10 мм рт.ст.

Необходимые геометрические размеры лопатки обеспечиваются повышением плотности (монолитности) лопатки и увеличением процента наполнения композиционного материала за счет обогащения материала волокном и выдавливаемой в зазоры пластичной матрицы. Направление армирующих волокон, идентичное направление действующих нагрузок на лопатку при ее эксплуатации, приводит к изменению прочностных и усталостных свойств материала, отремонтированной лопатки в направлении действия разрушающих нагрузок. Были проведены усталостные испытания на воздушном вибростенде по высокочастотным формам. После усталостных испытаний были проведены термоциклические испытания обдувкой газовоздушным потоком по режиму tmln 20° И tmax 280° С выдержкой ПО tmln и tmax т 180 сек в течение 600 циклов. Отслоений монослоев не наблюдалось. Уль0

5

0

5

тразвуковой контроль лопаток, отремонтированных указанным способом, показал достаточно монолитную приварку монослоев к лопатке. Результаты испытаний приведены в таблице.

Предлагаемый способ ремонта композиционных лопаток позволяет изменять свойства материала в требуемых направлениях, что позволяет использовать ранее изготовленные лопатки в новых условиях действия на них разрушающих нагрузок. Предлагаемый способ ремонта лопаток особенно эффективен в случае применения армирующих наполнителей типа борных нитей, обладающих высокой стоимостью.

Формула изобретения Способ ремонта композиционной лопатки турбомашины путем наложения на ее восстанавливаемую часть слоев композиционного материала с армирующими волокнами с последующей диффузионной сваркой в пресс-форме, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости лопатки, армирующие волокна композиционного материала располагают в направлении рабочих нагрузок при эксплуатации,

Использование: турбомашиностроение. При ремонте композиционной лопатки на профильную часть накладывают дополнительные монослои, в которых армирующие волокна располагаются идентично направлению действующих нагрузок при эксплуатации лопатки, Затем производят диффузионную сварку в пресс-форме при температуре 480-500°С, давлении 7,0±5 МПа с выдержкой 15-20 мин при остаточном давлении воздуха в зоне сварки мм рт.ст.