Особенности технологии изготовления турбинных лопаток с пористым охлаждением

Особенности технологии изготовления турбинных лопаток с пористым охлаждением

ческих напряжений в местах соединения. Поэтому при изготовлении

опытных лопаток использована высокотемпературная пайка.

В соответствии с технологией, приведенной в патенте [8], пред-

ложенный способ пайки осуществляется следующим образом. На па-

яемую поверхность каркаса наносят гальваническим методом слои

никелевого покрытия толщиной 1…2 мкм, затем слой меди толщи-

ной 7…10 мкм. Указанные слои покрытий выполняют функцию при-

поя. Выбор толщины покрытий обусловлен необходимостью умень-

шения слоя припоя между паяемыми поверхностями, чтобы избежать

возможности заполнения ячеек сетки и вытекания расплава из зазора.

Наличие подслоя никеля под медным покрытием способствует по-

вышению вязкости припоя и его удержанию в зоне соединения.

Собранное изделие помещают в печь, создавая в ней вакуум

1·10

–2

мм рт. ст., и проводят пайку при температуре 1020…1050 ºС в

течение 2…3 мин. В процессе пайки медь взаимодействует с нике-

лем, образуя твердый раствор. В результате получается небольшое

количество вязкого расплава, который при указанных режимах пайки

не успевает вытечь из зазора. Проведенные металлографические ис-

следования показали, что в паяном соединении отсутствуют дефекты.

Экспериментальные исследования эффективности тепловой за-

щиты передней кромки ТЛ с пористым охлаждением выполняли на

двух моделях, представляющих собой полуцилиндры с внутренним

радиусом 4 мм из ПСМ с пористостью П = 0,46, одна из них с рав-

номерной проницаемостью по всей поверхности, а вторая —

с непроницаемой полоской в зоне критической линии. Модель с

непроницаемой полоской соответствует схеме охлаждения лопатки,

приведенной на рис. 2. В качестве газа, набегающего на пористую

оболочку, и газа-охладителя использовали воздух. При этом для

упрощения эксперимента в лабораторных исследованиях применен

метод «обращенной задачи» [1], т. е. температура набегающего пото-

ка воздуха равна 15 ºС, а температура вдуваемого охладителя, посту-

пающего в подводящую камеру, — 80 ºС. Температура оболочек в

зоне критической линии измерялась термопарами в трех точках.

Результаты эксперимента показали, что температура оболочки с

равномерной проницаемостью по всей поверхности существенно ни-

же температуры вдуваемого подогретого воздуха и, следовательно,

значения θ малы. Это связано с низким гидравлическим сопротивле-

нием ПСМ, в результате чего набегающий поток газа частично зате-

кает во внутреннюю полость и снижает температуру оболочки в

первую очередь на критической линии.

Для пористой оболочки с непроницаемой вставкой относительная

величина охлаждения существенно больше, чем при испытании пер-