doi: 10.52899/24141437_2025_02_259
УДК: 621.791.92

Разработка технологического процесса ремонта рабочих лопаток первой ступени турбины высокого давления газотурбинного двигателя ДР-59Л методом лазерной порошковой наплавки

Корсмик Р. С., Тюков С. В., Задыкян Г. Г., Мукин Д. В., Мендагалиев Р. В.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Тюков С.В., Задыкян Г.Г., Мукин Д.В., Мендагалиев Р.В., Корсмик Р.С. Разработка технологического процесса ремонта рабочих лопаток первой ступени турбины высокого давления газотурбинного двигателя ДР-59Л методом лазерной порошковой наплавки // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 2. С. 259–270. DOI: 10.52899/24141437_2025_02_259 EDN: BOFWQZ

Аннотация

Актуальность. Современный авиационный газотурбинный двигатель — это передовой технологический комплекс, состоящий из компрессора, камеры сгорания, турбины, сопла и других модулей. Среди них важную роль для надежности работы газотурбинного двигателя играет осевой компрессор, который состоит из многоступенчатых лопаток ротора и статора. И все эти компоненты подвергаются воздействию статических, динамических и циклических нагрузок, из-за чего возникают усталостные трещины, термические напряжения и механические повреждения. Чтобы увеличить срок службы газотурбинных двигателей и снизить затраты на его обслуживание, применяются технологии восстановления изношенных или поврежденных поверхностей рабочих лопаток. Цель работы — восстановление изношенных поверхностей серии рабочих лопаток турбины высокого давления ДР-59Л методом лазерной порошковой наплавки. Материалы и методы. Перед выполнением ремонта рабочих лопаток предварительно была произведена апробация диапазона технологических параметров лазерной наплавки для получения бездефектной структуры на образце-свидетеле. В качестве присадочного материала выступал металлический порошок кобальтового сплава Stellite-21. Для оценки структуры и механических свойств наплавленных образцов были проведены металлографические исследования и механические испытания. Результаты. Посредством моделирования процесса восстановления пера рабочей лопатки определен рабочий режим лазерной порошковой наплавки. В ходе капиллярного метода контроля восстановленных поверхностей рабочих лопаток не были выявлены дефекты. Результаты испытания на одноосное растяжение восстановленного пера рабочей лопатки показали повышенный предел прочности и относительного удлинения. Заключение. С применением технологии лазерной порошковой наплавки удалось восстановить изношенные поверхности серии рабочих лопаток турбины высокого давления ДР-59Л, тем самым увеличив жизненный цикл изделий силовой установки. Ключевые слова: лазерная порошковая наплавка; рабочая лопатка; турбина высокого давления; ремонт компонентов ГТД; ЧС-70.

Список литературы

1. Toyserkani E., Khajepour A., Corbin S. Laser Cladding. New York: Boca Raton, CRC Press, 2004.
2. Богуслаев В.А., Муравченко Ф.М., Жеманюк П.Д. и др. Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей ГТД. Запорожье: ОАО Мотор Сич. 2003.
3. Zheng J., Li Z., Chen X. Worn area modeling for automating the repair of turbine blades // Int J Adv Manuf Technol. 2006. Vol. 29. P. 1062–1067. doi: 10.1007/s00170-003-1990-6
4. Gao J., Folkes J., Yilmaz O., Gindy N. Investigation of a 3D non-contact measurement-based blade repair integration system // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 2015. C. 34–41.
5. Richter K., Orban S., Nowotny S. Laser cladding of the titanium alloy TI6242 to restore damaged blades In: International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics. 2004. doi: 10.2351/1.5060222
6. Jones J., McNutt P., Tosi R., et al. Remanufacture of turbine blades by laser cladding, machining and in-process scanning in a single machine. In: 23rd Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium — An Additive Manufacturing Conference, SFF. 2015. P. 821–827.
7. Nicolaus M., Rottwinkel B., Alfred I., et al. Future regeneration processes for high-pressure turbine blades // CEAS Aeronaut J. 2018. Vol. 9. P. 85–92. doi: 10.1007/s13272-017-0277-9
8. Uenal T., Gahn L., Kittel J., et al. Process Development for Tip Repair of Complex Shaped Turbine Blades with IN718 // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 47. P. 1050–1057. doi: 10.1016/j.promfg.2020.04.114 EDN: QQNHKW
9. Brandt M., Sun S., Alam N., et al. Laser cladding repair of turbine blades in power plants: from research to commercialization // International Heat Treatment and Surface Engineering. 2019. Vol. 3, N. 3. P. 105–114. doi: 10.1179/174951409X12542264513843 EDN: GKKZTA 10. ТУ 14-1-3658-83 Прутки литые из жаропрочного литейного сплава марок ХН58КВТЮМБЛ-ВИ(ЧС70-ВИ), (СН25-ВИ) : дата введения
1984-06-01. М.: Стандартинформ, 2001.
11. Material property data : official site. Дата обращения: 11.06.2024. Режим доступа: https://matweb.com