· Підшарок і проміжний шар напилюють у динамічному вакуумі;
· Робочий шар напилюють на повітрі;
· Перерва між напиленнями шарів не повинна перевищувати 0,5 год;
· Кожний наступний шар напилюють на поверхню підігріту до 300…500 ˚С;
· Закінчується процес при досягненні товщини покриття 350…400 мкм;
При напиленні необхідно, щоб встановленні параметри не змінювались; плазмовий струмінь повинен бути стійким, без пульсації; транспортування порошку і його подача до плазмотрону проходили рівномірно.
Таблиця
Рекомендовані параметри режимів плазмового напилення
| Тип установки | Струм, А | Напруга, В | Плазмотвірний газ | Витрати плазмотвірного газу, л/хв | Витрати транспортуючого газу, л/хв | Тиск газу, МПа | Дистанція напилення, м |
| УПУ-3Д | 250…320 | 150…200 | аргон | 50…60 | 1,5…2 | 0,4…0,5 | 0,158 |
| УПНКА | 260…300 | 75…100 | аргон | 30…40 | 2…3 | 0,5 | 0,73…0,76 |
В процесі напилення та після його закінчення візуально контролюється стан напиленої поверхні. Вона повинна мати рівномірно- матовий колір, не мати інородних включень, тріщин, сколів, відшарувань, частинок, що не проплавилися.
8. Термічна обробка.
Термічну обробку напилених лопаток проводять в електровакуумній печі СНВ-1-3-1/16 И1, ТУ16-531.594-76. В робочій камері підтримуеться тиск 78…80 Гпа.
Лопатки розташовують горизонтально, не кладаючи одну на одну.
Режим термічної обробки такий:
температура нагріву – 1050…1100 ˚С;
час витримки – 1,5…2,0 год.
9. Контроль якості напилених покриттів.
Контроль по зовнішньому вигляду проводиться з метою виявлення зовнішніх дефектів-сколів, відшарувань, вздуттів, тріщин, раковин. Огляд здійснюється з використанням лупи 10-ти кратного збільшення ЛИ-3, ЛИ-4 по ГОСТ 25706-83 з коефіцієнтом природної освітленості на поверхні лопатки не менше 1,50. При освітленні лампами накалювання освітленість на рівні робочого місця повинна бути не менше 150 лк. При виявленні одного з вище згаданих дефектів лопатки бракуються.
Товщину лопатки з покриттям заміряють за допомогою мікрометра, ГОСТ 6007-80.
Контроль мікроструктури здійснюють на зразках-свідках при збільшенні 100…300 крат з метою виявлення нерівномірного розподілення включень, наявності несуцільностей і забруднен на границі підкладка – покриття. При наявності одного зі згаданих дефектів бракується вся партія лопаток.
Загальні висновки
В процесі виконання курсового проекту «Розробка технології та модернізація обладнання для напилення теплозахисних покриттів на соплові лопатки ГТД плазмовим методом» вивчено і проведено аналіз конструкції соплової лопатки ГТД , описано її особливості та умови роботи, вивчення та аналіз конструкції та умов роботи виробу; вибраний метод, спосіб і обладнання для напилення покриттів; вибраний тип, склад, конструкція покриття і його товщина; модернізація обладнання для напилення покриттів;
розрахунок (вибір) режиму напилення функціонального покриття;
нормування технологічних операцій, визначення витрат матеріалів;
призначення методів контролю якості покриттів, загальні відомості про охорону праці та техніку безпеки;
розробка технологічної інструкції щодо напилення функціональних покриттів;
проектування дільниці для напилення покриттів;
що визначають вимоги до покриття. При цьому можна зробити такі висновки:
1.Для нанесення теплозахисного покриття на соплову лопатку ГТД застосовуеться плазмена технологія. Підшарок і проміжний шар на соплові лопатки ГТД краще напилювати у динамічному вакуумі для запобігання окислення порошку на шляху від пальника до основи. При цьому використовують установку УПНКА. Керамічний шар рекомендується напилювати на повітрі за допомогою універсальної плазмової установки УПУ – 3Д .
2. Теплозахисне покриття ТЗП на соплову лопатку ГТД слід наносити з тришаровою структурою: підшар (Со-Сr-Al-Y-Si), проміжний шар (Со-Сr-Al-Y-Si + 15%ZrО2 (7% Y2О3 )) та теплозахисний шар (ZrО2 (7% Y2О3 )). Така конструкція покриття забезпечує плавну зміну КТР при переході від металевої основи до керамічної поверхні.
3. Вибрана структура і склад шару, що наноситься, ускладнює процес напилення, адже підшар бажано напилювати у вакуумі для запобігання окислення матеріалу і утворення оксидних плівок та появи інородних включень, що може призвести до браку цілої партії лопаток або, принаймні, знизити їх надійність та довговічність. Керамічний шар наносять на повітрі, так як його матеріал ZrО2 (7% Y2О3 ), являючись оксидом, не зазнає зміни складу при таких умовах.
4. Призначення параметрів режиму напилення функціонального покриття здійснюється по розрахункам, отриманим за допомогою програми на ПЕОМ, розробленої на основі математичної моделі двофазного плазмового струменя. Вибраний режим напилення (результат оптимізації процесу) дозволяє напилювати керамічний шар на партію лопаток з порошку, що має розмір фракції «мінус» 40 мкм, забезпечуючи повне проплавлення частинок, мінімальні втрати матеріалу, оптимальну економічну ефективність процесу.
Література
1. Горячек А.В., Дорох В.Ф., Иванченко Н.И. ”Производство лопаток”.//Технический сборник организации и технологического производства судовом газотурбино строениии./Производственное обьединение „Зоря”, Техноконсолтинг 2000.
2. Авиационные газотурбинные двигатели, конструкция и расчет деталей. Туманский С.К., Жирицкий Г.С., Струнки В.А., Штода А.В., “Машиностроение”,1965. 451с.
3. В.Д. Кузнецов, В.М. Пащенко. Фізико-хімічні основи створення покриттів. – К.:КПІ. 1999.
4. А. Хасуй. Техника напыления. Перевод с японского С.Л. Масленникова. М., - «Машиностроение», 1975г.
5. Дубовий О.М., Янковець Т.А. / Технологія напилення покриттів./ Навчальний посібник. – 2006.
6. Газотермические покрытия из порошкових материалов. Справочник / Ю.С. Борисов, Ю.А. Харламов, С.Л. Сидоренко – К.: Наукова думка, 1987.
7. Дубовой А.Н. Математическая модель двухфазной плазменной струи // Автоматическая сварка. – 1999. - № 11.
8. Порошковая металлургия и напыленные покрытия // Под ред. Б.С. Митина – М.: Металлургия, 1987г.