RU2461446C1 - Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal - Google Patents
Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461446C1 RU2461446C1 RU2011116363/02A RU2011116363A RU2461446C1 RU 2461446 C1 RU2461446 C1 RU 2461446C1 RU 2011116363/02 A RU2011116363/02 A RU 2011116363/02A RU 2011116363 A RU2011116363 A RU 2011116363A RU 2461446 C1 RU2461446 C1 RU 2461446C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- sintering
- rest
- break
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам изготовления уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods for the manufacture of seals of the gaps of the flowing part of turbomachines, long working in conditions of elevated temperatures and high-frequency vibrations.
Эффективность работы газотурбинных двигателей и установок, а также паровых турбин зависит от герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса в вентиляторе, компрессоре и турбине. Одним из основных видов подобных уплотнений являются истираемые уплотнения, герметичность которых обеспечивается за счет прорезания выступами на торцах лопаток канавок в истираемом уплотнительном материале. Уплотнения турбин выполняют, например, используя плетеные металлические волокна, соты [патент США №5080934, МПК F01D 11/08, 427/271, 1991] или спеченные металлические частицы. Приработка этих уплотнений происходит за счет его высокой пористости и его низкой прочности. Последнее обуславливает невысокую эрозионную стойкость уплотнительных материалов, что приводит к быстрому износу уплотнения. В качестве прирабатываемых уплотнений в современных двигателях и установках используют также газотермические покрытия, имеющие по сравнению с вышеописанными материалами меньшую трудоемкость изготовления.The efficiency of gas turbine engines and installations, as well as steam turbines, depends on the tightness of the seal between the rotating blades and the inner surface of the casing in the fan, compressor and turbine. One of the main types of such seals are abrasive seals, the tightness of which is ensured by cutting protrusions at the ends of the blades of the grooves in the abradable sealing material. Turbine seals are performed, for example, using braided metal fibers, honeycombs [US Pat. No. 5,080,934, IPC F01D 11/08, 427/271, 1991] or sintered metal particles. The running-in of these seals is due to its high porosity and its low strength. The latter causes a low erosion resistance of the sealing materials, which leads to rapid wear of the seal. As run-in seals in modern engines and plants, gas-thermal coatings are also used, which have a lower laboriousness of manufacture compared with the above materials.
Известен способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбомашины [патент США №4291089] методом газотермического напыления порошкового материала. При этом уплотнение формируется в виде покрытия, которое наносится непосредственно на кольцевой элемент корпуса турбомашины в зону уплотнения между корпусом и лопаткой.A known method of manufacturing a running-in seal of a turbomachine [US patent No. 4291089] by the method of thermal spraying of powder material. When this seal is formed in the form of a coating that is applied directly to the annular element of the casing of the turbomachine in the sealing zone between the casing and the blade.
Недостатком известного уплотнения является невозможность одновременного обеспечения высокой прирабатываемости и прочностных свойств уплотнения.A disadvantage of the known seal is the inability to simultaneously provide high break-in and strength properties of the seal.
Известен также способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбомашины [патент США №4936745] путем его формирования в виде высокопористого керамического слоя с пористостью от 20 до 35 об.%.There is also known a method of manufacturing a running-in seal of a turbomachine [US patent No. 4936745] by forming it in the form of a highly porous ceramic layer with a porosity of from 20 to 35 vol.%.
Недостатком известного уплотнения является низкая эрозионная стойкость и прочность.A disadvantage of the known seal is low erosion resistance and strength.
Известен также способ изготовления уплотнения турбомашин с прирабатываемым покрытием на статоре турбомашины (патент РФ №2033527, кл. F01D 11/08, опубл. 20.04.1995). Уплотнение формируют путем соединеннения со статором слоя сотовой структуры. Однако гребешки на роторе при взаимодействии с сотовой структурой притупляются, что снижает герметичность уплотнения. Ячейки сотовой структуры могут иметь различные форму и размер площади поперечного сечения, глубину и толщину стенок. Сотовая структура может быть выполнена из стальной жаростойкой фольги, или сверлением, прожигом, травлением или литьем. При значительной толщине стенок ячеек сот условия работы гребешков ужесточаются. Сильный износ гребешков так или иначе связан с необоснованно высокой прочностью материалов, используемых для производства сот, а также методов их изготовления, вызывающих утолщение толщины стенок ячеек.There is also known a method of manufacturing a seal of turbomachines with running-in coating on the stator of the turbomachine (RF patent No. 2033527, class F01D 11/08, publ. 04/20/1995). The seal is formed by connecting a honeycomb layer to the stator. However, the combs on the rotor become blunt when interacting with the honeycomb structure, which reduces the tightness of the seal. Cells of the honeycomb structure may have various shapes and sizes of cross-sectional areas, depth and wall thickness. The honeycomb structure may be made of heat-resistant steel foil, or by drilling, burning, etching or casting. With a significant wall thickness of the cells of the cells, the working conditions of the combs are tightened. Strong scallop wear is in one way or another connected with the unreasonably high strength of the materials used for the production of honeycombs, as well as methods for their manufacture, causing a thickening of the cell wall thickness.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбины, включающий спекание в вакууме или защитной среде в пресс-форме частиц порошка прирабатываемого материала с легирующими добавками с образованием прирабатываемого элемента заданной формы и размеров [патент РФ №2039631, МПК B22F 3/10, Способ изготовления истираемого материала, 1995]. Однако наличие в элементе сотовой структуры, выполненной из прочного материала, ведет к износу или повреждению гребешков. Известный способ изготовления уплотнения, предусматривает его выполнение в виде жестко соединенного со статором слоя сотовой структуры. При этом слой сотовой структуры может быть закреплен на элементе турбомашины методом сварки или пайки [например, патент РФ №2277637, МПК F01D 11/08, 2006 г.].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method of manufacturing an element of a run-in seal of a turbine, including sintering in vacuum or a protective medium in a mold of powder particles of a run-in material with alloying additives with the formation of a run-in element of a given shape and size [RF patent No. 2039631, IPC
В этой связи задачей настоящего изобретения является создание уплотнения, содержащего сотовую структуру, выполненную из монолитного материала, допускающего врезание в него выступов лопатки и снижающего их износ в процессе эксплуатации, что привело бы к дальнейшему повышению эффективности работы турбомашин.In this regard, the objective of the present invention is to provide a seal containing a honeycomb structure made of a monolithic material that allows incision of the protrusions of the blade and reduces their wear during operation, which would further increase the efficiency of the turbomachines.
Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижение трудоемкости его изготовления по сравнению с существующими сотовыми уплотнениями.The technical result of the claimed invention is the simultaneous provision of high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as a decrease in the complexity of its manufacture in comparison with existing cellular seals.
Технический результат достигается тем, что в способ-изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины, включающий формирование элемента уплотнения заданной формы и размеров путем спекания в пресс-форме порошка прирабатываемого материала в вакууме или защитной среде, отличается тем, что спекание порошка прирабатываемого материала осуществляют по крайней мере в два этапа: вначале спеканием формируют стержни заданной формы и размеров, оплавляют их поверхности до образования на каждом стержне оболочки, ориентируют стержни перпендикулярно основанию формируемого элемента, а затем проводят формирование элемента уплотнения спеканием стержней до образования сплошного каркаса из оболочек стержней при их соединении, а в качестве порошка прирабатываемого материала используют механическую смесь с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм, из сплава состава: Сr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe, или Ti, или Сu, или их комбинации - остальное или из сплава состава: Сr - от 18 до 34%; Al - от 3 до 16%; Y - от 0,2 до 0,7%; Ni - остальное или из сплава состава: Сr - от 18 до 34%; Al - от 3 до 16%; Y - от 0,2 до 0,7%; Со - от 16 до 30%; Ni - остальное.The technical result is achieved in that in the method of manufacturing a honeycomb element of the running-in seal of the turbine, including the formation of the sealing element of a given shape and size by sintering in the mold the powder of the material used in vacuum or in a protective medium, characterized in that the sintering of the powder of the material used is carried out at least in at least two stages: at first, rods of a given shape and size are formed by sintering, their surfaces are melted until a shell is formed on each rod, and the ste They are perpendicular to the base of the element being formed, and then the compaction element is formed by sintering the rods until a continuous frame is formed from the shells of the rods when they are connected, and a mechanical mixture with a particle size of powder from 15 μm to 180 μm is used as a powder of an alloy: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe, or Ti, or Cu, or combinations thereof - the rest or from an alloy of the composition: Cr - from 18 to 34%; Al - from 3 to 16%; Y - from 0.2 to 0.7%; Ni - the rest or from an alloy of composition: Cr - from 18 to 34%; Al - from 3 to 16%; Y - from 0.2 to 0.7%; Co - from 16 to 30%; Ni is the rest.
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины стержни формируют диаметром от 0,4 мм до 3,0 мм, высотой, обеспечивающей формирование заданной высоты прирабатываемого элемента.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a honeycomb element of a run-in turbine seal, the rods are formed with a diameter of 0.4 mm to 3.0 mm, a height that ensures the formation of a predetermined height of the run-in element.
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины прирабатываемый материал дополнительно содержит: порошковый гексагональный нитрид бора в количестве от 0,5 до 10,0% от смеси, причем размеры частиц порошка гексагонального нитрида бора составляют менее 1 мкм и/или прирабатываемый материал дополнительно содержит, вес.%: от 0,4 до 3 BaSO4 и/или прирабатываемый материал дополнительно содержит, вес.%: 0,04 до 0, 3 углерода.The technical result is also achieved by the fact that in the method for manufacturing a honeycomb element of a run-in turbine seal, the run-in material further comprises: hexagonal boron nitride powder in an amount of from 0.5 to 10.0% of the mixture, the particle sizes of hexagonal boron nitride powder being less than 1 μm and / or the break-in material additionally contains, wt.%: from 0.4 to 3 BaSO 4 and / or the break-in material additionally contains, wt.%: 0.04 to 0, 3 carbon.
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины спекание в вакууме или защитной среде проводят при температуре от 950 до 1250°С, в качестве защитной среды используют СО и/или СO2 или спекание проводят в вакууме не хуже 10-2 мм рт.ст.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a honeycomb element of the turbine seal being worked in, sintering in vacuum or a protective medium is carried out at a temperature of from 950 to 1250 ° C, CO and / or CO 2 are used as a protective medium, or sintering is carried out in vacuum no worse than 10 -2 mmHg
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины элементы выполняют в виде брусков, размерами и формой обеспечивающими при их соединении в кольцо формирование полного торцевого уплотнения турбомашины, причем размеры элемента могут быть выбраны из диапазона: длина от 20 мм до 700 мм, ширина от 10 мм до 70 мм, высота от 5 мм до 50 мм и радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности от 200 мм до 2500 мм или размеры элемента составляют: длина от 20 мм до 700 мм, ширина от 10 мм до 70 мм, высота от 5 мм до 50 мм и радиус кривизны по длине элемента по его притираемой поверхности от 200 мм до 2500 мм.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a honeycomb element of a running-in turbine seal, the elements are made in the form of bars, the dimensions and shape of which, when they are connected into a ring, form a complete mechanical seal of the turbomachine, and the element sizes can be selected from the range: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, height from 5 mm to 50 mm and radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface from 200 mm to 2500 mm or element dimensions are: length from 20 mm to 700 mm, w a thickness of 10 mm to 70 mm, a height of 5 mm to 50 mm and a radius of curvature along the length of the element along its grinding surface from 200 mm to 2500 mm.
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины выполняют сплошной каркас из оболочек стержней с объемной долей ко всему объему элемента от 10 до 50%, а в его поперечном сечении основание элемента выполняют в виде трапеции, а его верхнюю часть в виде прямоугольника.The technical result is also achieved by the fact that in the method for manufacturing a honeycomb element of a running-in turbine seal, a continuous frame is made of shells of rods with a volume fraction of 10 to 50% to the entire volume of the element, and in its cross section the element base is made in the form of a trapezoid, and its upper part in the form of a rectangle.
Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления сотового элемента прирабатываемого уплотнения турбины формирование стержней спеканием проводят в многоместной пресс-форме, а оплавление поверхности стержней проводят газопламенным или плазменным методом.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a honeycomb element of a running-in turbine seal, the sintering of the rods is carried out in a multi-cavity mold, and the surface of the rods is melted by a flame or plasma method.
Исследованиями авторов было установлено, что в определенных условиях возможно создание материала для уплотнений, обладающего, с одной стороны, достаточно высокими механической прочностью и износостойкостью, позволяющими изготавливать из него элементы уплотнений, не разрушающиеся в условиях эксплуатации, а с другой, - обладать высокой прирабатываемостью. Совмещение высокой механической прочности и прирабатываемости в разработанном уплотнении объясняется, в частности, тем, что сплошной каркас, образованный спеканием между собой стержнями с оплавленными поверхностями, обладает достаточно высокой прочностью, позволяющей удерживать внутри каркаса наполнитель, образованный также спеканием частиц порошка между собой, но с гораздо более низкой адгезионной прочностью. Такое функциональное разделение прирабатываемого элемента на прирабатываемую (порошковый наполнитель с меньшей адгезией частиц) и несущую части (сплошной каркас, сформированный из спеченных оболочек стержней) существенно увеличивает прочностные характеристики уплотнительного элемента.The studies of the authors found that under certain conditions it is possible to create a material for seals, which, on the one hand, has sufficiently high mechanical strength and wear resistance, which make it possible to produce seal elements from it that do not deteriorate under operating conditions, and, on the other hand, have high break-in performance. The combination of high mechanical strength and break-in in the developed seal is explained, in particular, by the fact that the continuous frame formed by sintering with each other by rods with melted surfaces has a sufficiently high strength, which allows the filler to be kept inside the frame, also formed by sintering powder particles with each other, but with much lower adhesive strength. This functional separation of the run-in element into the run-in (powder filler with less particle adhesion) and the bearing parts (a solid frame formed from sintered shells of rods) significantly increases the strength characteristics of the sealing element.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором на фигуре 1 представлен стержень с оплавленной оболочкой; на фиг.2 - стержни перед спеканием; на фигуре 3 - фрагмент готового элемента уплотнения с сотовой структурой после спекания.The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 shows a rod with a molten shell; figure 2 - rods before sintering; figure 3 is a fragment of the finished seal with a honeycomb structure after sintering.
На фигурах 1, 2 и 3 обозначено: 1 - стержень с оболочкой; 2 - внешняя оплавленная оболочка стержня; 3 - спеченный порошок наполнителя в стержне; 4 - пакет стержней перед спеканием; 5 - каркас, полученный соединением оплавленных оболочек стержней после спекания; 6 - готовый элемент уплотнения; 7 - верхняя часть элемента в виде прямоугольника; 8 - основание элемента в виде трапеции.In figures 1, 2 and 3 are indicated: 1 - rod with a shell; 2 - external molten shell of the rod; 3 - sintered filler powder in the rod; 4 - package of rods before sintering; 5 - frame obtained by connecting the molten shells of the rods after sintering; 6 - finished seal element; 7 - the upper part of the element in the form of a rectangle; 8 - the base of the element in the form of a trapezoid.
Пример. В качестве материалов для получения элемента прирабатываемого уплотнения использовался металлический порошок следующих составов: 1) [Сr - 9,0%, Мо - 0,6%, Fe - остальное] - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2) [Сr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Fe - остальное] - удовлетворительный результат (У.Р.); 3) [Сr - 14,3%, Мо - 2,6%, Fe - остальное] - (У.Р.); 4) [Сr - 18,0%, Мо - 3,7%, Fe - остальное] -(У.Р.); 5) [Сr - 8,0%, Мо - 0,7%, Ti - остальное] - (Н.Р.); 6) [Сr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Ti - остальное] - (У.Р.); 7) [Сr - 14,3%, Мо - 2,6%, Ti - остальное] - (У.Р.); 8) [Сr - 18,0%, Мо - 3,7%, Ti - остальное] - (У.Р.); 9) [Сr - 9,0%, Мо - 0,7%, Сu - остальное] - (Н.Р.); 10) [Сr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Сu - остальное] - (У.Р.); 11) [Сr - 15,2%, Мо - 2,4%, Сu - остальное] - (У.Р.); 12) [Сr - 18,0%, Мо - 3,7%, Сu - остальное] - (У.Р.); 13) [Сr - от 16%; Al - 2,5%; Y - от 0,1%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 14) [Сr - от 18%; Al - 3%; Y - 0, 2%; Ni - остальное]- (У.Р.); 15) [Сr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Ni - остальное] - (У.Р.); 16) [Сr - 16%; Al - от 2%; Y - 0, 1%; Со - 14%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 17) Сr - 18%; Al - 3%; Y - 0,2%; Со - 16%; Ni - остальное] - (У.Р.); 18) Сr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Со 30%; Ni - остальное] - (У.Р.).Example. As materials for obtaining an element of a running-in seal, metal powder of the following compositions was used: 1) [Cr - 9.0%, Mo - 0.6%, Fe - the rest] - unsatisfactory result (N.R.); 2) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Fe - the rest] - satisfactory result (U.R.); 3) [Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Fe - the rest] - (U.R.); 4) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Fe - the rest] - (U.R.); 5) [Cr - 8.0%, Mo - 0.7%, Ti - the rest] - (N.R.); 6) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Ti - the rest] - (U.R.); 7) [Cr - 14.3%, Mo - 2.6%, Ti - the rest] - (U.R.); 8) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Ti - the rest] - (U.R.); 9) [Cr - 9.0%, Mo - 0.7%, Cu - the rest] - (N.R.); 10) [Cr - 10.0%, Mo - from 0.8%, Cu - the rest] - (U.R.); 11) [Cr - 15.2%, Mo - 2.4%, Cu - the rest] - (U.R.); 12) [Cr - 18.0%, Mo - 3.7%, Cu - the rest] - (U.R.); 13) [Cr - from 16%; Al - 2.5%; Y - from 0.1%; Ni - the rest] - (N.R.); 14) [Cr - from 18%; Al - 3%; Y - 0, 2%; Ni - the rest] - (UR); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0.7%; Ni - the rest] - (UR); 16) [Cr - 16%; Al - from 2%; Y - 0, 1%; Co - 14%; Ni - the rest] - (N.R.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0.2%; Co - 16%; Ni - the rest] - (UR); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0.7%; With 30%; Ni - rest] - (UR).
Размеры частиц составляли величины: 10 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм. Наилучшие результаты при содержании фракций порошка размерами: менее 40 мкм - от 30% до 40%, от 40 мкм до 70 мкм -40% до 50%, от 70 мкм до 140 мкм - 10% до 20%, более 140 мкм - остальное. Исходный порошковый материал дополнительно содержал гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5%;1,0%; 5,0%; 7,0%; 10,0%. Кроме того, были использованы порошковые материалы вышеуказанных составов с дополнительными добавками следующих компонентов: 1) С - 0,01%; 0,03%, 2) BaSO4: 0,4%; 1,2%; 3%. 3) углерод: 0,04%; 0,3%. Исходный порошковый материал дополнительно содержал гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5%; 1,0%; 5,0%; 7,0%; 10,0%. Размеры частиц составляли величины: 15 мкм; 30 мкм; 63 мкм; 100 мкм; 160 мкм; 180 мкм.The particle sizes were: 10 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns. The best results when containing fractions of powder fractions with sizes: less than 40 microns - from 30% to 40%, from 40 microns to 70 microns -40% to 50%, from 70 microns to 140 microns - 10% to 20%, more than 140 microns - the rest . The starting powder material additionally contained hexagonal boron nitride (BN) with a particle size of powder less than 1 μm in an amount of: 0.5%; 1.0%; 5.0%; 7.0%; 10.0%. In addition, powder materials of the above compositions were used with additional additives of the following components: 1) C - 0.01%; 0.03%, 2) BaSO 4 : 0.4%; 1.2%; 3% 3) carbon: 0.04%; 0.3%. The starting powder material additionally contained hexagonal boron nitride (BN) with particle sizes of powder less than 1 μm in an amount of: 0.5%; 1.0%; 5.0%; 7.0%; 10.0%. The particle sizes were: 15 microns; 30 microns; 63 microns; 100 microns; 160 microns; 180 microns.
Размеры сотового элемента прирабатываемого уплотнения составляли: длина: 20 мм; 50 мм; 100 мм; 200 мм; 500 мм; 700 мм; ширина: 10 мм; 20 мм; 40 мм; 70 мм; высота: 5 мм; 10 мм; 30 мм; 50 мм; радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности: 200 мм; 400 мм; 1200 мм; 2300 мм; 2500 мм.The dimensions of the honeycomb element of the run-in seal were: length: 20 mm; 50 mm; 100 mm; 200 mm; 500 mm; 700 mm; width: 10 mm; 20 mm; 40 mm; 70 mm; height: 5 mm; 10 mm; 30 mm; 50 mm; radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface: 200 mm; 400 mm; 1200 mm; 2300 mm; 2500 mm.
Диаметр стержней составлял от 0,4 до 3,0 мм.The diameter of the rods ranged from 0.4 to 3.0 mm.
Элемент сотового прирабатываемого уплотнения был изготовлен спеканием в вакууме и защитной среде. Спекание одной части заготовок проводили при температуре 1200±100°С в вакуумной электропечи ОКБ 8086 при остаточном давлении в камере не хуже 10-2 мм рт.ст., а другой части - при той же температуре в среде газа: 1) СО; 2) СO2; 3) смеси газов СО и СO2 в соотношениях объемных процентов: 10%: 90%; 25%: 75%; 10%: 90%; 50%: 50%; 75%: 25%; 90%: 10%. Давление прессования при изготовлении стержней составляло 10 кгс/мм2; 15 кгс/мм2; 25 кгс/мм2. Оплавление стержней производили газопламенным и плазменным методом. Давление прессования при изготовлении заготовок прирабатываемого уплотнения из стержней для всех вариантов было равным: 40 кгс/мм2; 50 кгс/мм2; 60 кгс/мм2; 70 кгс/мм2. Механические свойства полученного материала составили: твердость НВ от 141 до 148; σв=29,2…38,1 кгс/мм2; σт,=17,2…26,1 кгс/мм2; ударная вязкость 1,18…1,59 кгм/см2. Результаты испытаний образцов уплотнений из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений с хорошей прирабатываемостью.The cell burn-in seal element was made by sintering in vacuum and a protective medium. Sintering of one part of the preforms was carried out at a temperature of 1200 ± 100 ° C in a OKB 8086 vacuum electric furnace with a residual pressure in the chamber of no worse than 10 -2 mm Hg and the other part at the same temperature in a gas medium: 1) СО; 2) CO 2 ; 3) a mixture of gases CO and CO 2 in the ratio of volume percent: 10%: 90%; 25%: 75%; 10%: 90%; 50%: 50%; 75%: 25%; 90%: 10%. The pressing pressure in the manufacture of the rods was 10 kgf / mm 2 ; 15 kgf / mm 2 ; 25 kgf / mm 2 . The rods were melted by the gas-flame and plasma method. The pressing pressure in the manufacture of blanks of the running-in seal from the rods for all options was equal to: 40 kgf / mm 2 ; 50 kgf / mm 2 ; 60 kgf / mm 2 ; 70 kgf / mm 2 . The mechanical properties of the obtained material were: HB hardness from 141 to 148; σ in = 29.2 ... 38.1 kgf / mm 2 ; σ t = 17.2 ... 26.1 kgf / mm 2 ;
Таким образом, элемент сотового прирабатываемого уплотнения турбины, включающий следующие признаки: формирование элемента уплотнения заданной формы и размеров путем спекания в пресс-форме порошка прирабатываемого материала в вакууме или защитной среде; спекание порошка прирабатываемого материала осуществляют по крайней мере в два этапа: вначале спеканием формируют стержни заданной формы и размеров, оплавляют их поверхности до образования на каждом стержне оболочки, ориентируют стержни перпендикулярно основанию формируемого элемента, а затем проводят формирование элемента уплотнения спеканием стержней до образования сплошного каркаса из оболочек стержней при их соединении; в качестве порошка прирабатываемого материала используют механическую смесь с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм; из сплава состава: Сr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe, или Ti, или Сu, или их комбинации - остальное; или из сплава состава: Сr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное; или из сплава состава: Сr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное; стержни формируют диаметром от 0,4 мм до 3,0 мм, высотой, обеспечивающей формирование заданной высоты прирабатываемого элемента; прирабатываемый материал дополнительно содержит: порошковый гексагональный нитрид бора в количестве от 0,5% до 10,0% от смеси; размеры частиц порошка гексагонального нитрида бора составляют менее 1 мкм; прирабатываемый материал дополнительно содержит, вес.%: от 0,4 до 3 BaSO4; прирабатываемый материал дополнительно содержит, вес.%: 0,04 до 0, 3 углерода; спекание в вакууме или защитной среде проводят при температуре от 950°С до 1250°С, в качестве защитной среды используют СО и/или СО2 или спекание проводят в вакууме не хуже 10-2 мм рт.ст.; элементы выполняют в виде брусков, размерами и формой обеспечивающими при их соединении в кольцо формирование полного торцевого уплотнения турбомашины; размеры элемента: длина от 20 мм до 700 мм, ширина от 10 мм 70 мм, высота от 5 мм до 50 мм и радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности от 200 мм до 2500 мм; размеры элемента составляют: длина от 20 мм до 700 мм, ширина от 10 мм 70 мм, высота от 5 мм до 50 мм и радиус кривизны по длине элемента, по его притираемой поверхности от 200 мм до 2500 мм; выполняют сплошной каркас из оболочек стержней с объемной долей ко всему объему элемента от 10% до 50%, а в его поперечном сечении основание элемента выполняют в виде трапеции, а его верхнюю часть в виде прямоугольника; формирование стержней спеканием проводят в многоместной пресс-форме, а оплавление поверхности стержней проводят газопламенным или плазменным методом - позволяет достичь поставленного в изобретении технического результата - одновременного обеспечения высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления по сравнению с существующими сотовыми уплотнениями.Thus, the element of the cellular run-in seal of the turbine, including the following features: the formation of the sealing element of a given shape and size by sintering in the mold powder of the run-in material in a vacuum or protective medium; powder material sintering is carried out in at least two stages: first, rods of a given shape and size are formed by sintering, their surfaces are melted to form a shell on each rod, the rods are oriented perpendicular to the base of the element being formed, and then the compaction element is formed by sintering the rods to form a continuous frame from the shells of the rods when they are connected; as a powder of the run-in material, a mechanical mixture is used with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm; from alloy composition: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7%, Fe, or Ti, or Cu, or a combination thereof - the rest; or from an alloy composition: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni is the rest; or from an alloy composition: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni is the rest; the rods are formed with a diameter of 0.4 mm to 3.0 mm, a height that ensures the formation of a given height of the run-in element; the break-in material additionally contains: powder hexagonal boron nitride in an amount of from 0.5% to 10.0% of the mixture; the particle size of the powder of hexagonal boron nitride is less than 1 micron; the break-in material additionally contains, wt.%: from 0.4 to 3 BaSO 4 ; the break-in material additionally contains, wt.%: 0.04 to 0, 3 carbon; sintering in vacuum or a protective medium is carried out at a temperature of from 950 ° C to 1250 ° C, CO and / or CO 2 is used as a protective medium, or sintering in vacuum is not worse than 10 -2 mm Hg; the elements are made in the form of bars, the dimensions and shape ensuring, when they are connected into a ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine; element dimensions: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm 70 mm, height from 5 mm to 50 mm and radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface from 200 mm to 2500 mm; element dimensions are: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, height from 5 mm to 50 mm and radius of curvature along the length of the element, along its grinding surface from 200 mm to 2500 mm; perform a continuous frame from the shells of the rods with a volume fraction to the entire volume of the element from 10% to 50%, and in its cross section the base of the element is made in the form of a trapezoid, and its upper part in the form of a rectangle; the rods are formed by sintering in a multi-cavity mold, and the surface of the rods is melted by a flame or plasma method — this allows achieving the technical result set in the invention — at the same time ensuring high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reducing the laboriousness of its manufacture compared to existing cellular seals.
Результаты испытаний образцов уплотнений из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью.The test results of samples of seals from the developed material under operating conditions showed a combination of high strength characteristics of seals, with good break-in.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116363/02A RU2461446C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116363/02A RU2461446C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2461446C1 true RU2461446C1 (en) | 2012-09-20 |
Family
ID=47077375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011116363/02A RU2461446C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2461446C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4391089A (en) * | 1980-05-31 | 1983-07-05 | Schubert & Salzer | Apparatus for piecing-up a wrap yarn |
| US5080934A (en) * | 1990-01-19 | 1992-01-14 | Avco Corporation | Process for making abradable hybrid ceramic wall structures |
| EP1128100A1 (en) * | 2000-02-28 | 2001-08-29 | MTU Aero Engines GmbH | Brush for brushsealings |
| RU2353779C2 (en) * | 2007-02-19 | 2009-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Bedded-in coating of turbomachine element and method for its manufacture |
| RU2009147651A (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-производственное предприятие "Вакууммаш" (RU) | COMPONENT ELEMENT OF OPERATED TURBINE SEAL |
-
2011
- 2011-04-25 RU RU2011116363/02A patent/RU2461446C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4391089A (en) * | 1980-05-31 | 1983-07-05 | Schubert & Salzer | Apparatus for piecing-up a wrap yarn |
| US5080934A (en) * | 1990-01-19 | 1992-01-14 | Avco Corporation | Process for making abradable hybrid ceramic wall structures |
| EP1128100A1 (en) * | 2000-02-28 | 2001-08-29 | MTU Aero Engines GmbH | Brush for brushsealings |
| RU2353779C2 (en) * | 2007-02-19 | 2009-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Bedded-in coating of turbomachine element and method for its manufacture |
| RU2009147651A (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-27 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-производственное предприятие "Вакууммаш" (RU) | COMPONENT ELEMENT OF OPERATED TURBINE SEAL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6507246B2 (en) | Method for manufacturing a rotor blade and blade realized by such method | |
| US9120151B2 (en) | Methods for manufacturing titanium aluminide components from articles formed by consolidation processes | |
| US8876466B2 (en) | Abradable liner | |
| CA2637291A1 (en) | Guide blade segment of a gas turbine and method for its production | |
| RU98159U1 (en) | COMPONENT TURBINE SEAL ELEMENT | |
| JP2014177938A (en) | Component with micro cooling laser deposited material layer and method of manufacturing the same | |
| RU2680169C1 (en) | Double alloy blade | |
| SG184000A1 (en) | Method for repairing sealing segments in the rotor/stator seal of a gas turbine | |
| RU2461446C1 (en) | Method of fabricating cellular element of turbine run-in seal | |
| RU2436658C2 (en) | Composite element of worn-in turbine seal | |
| AU2019235121B2 (en) | High-performance metal alloy for additive manufacturing of machine components | |
| RU2483837C2 (en) | Method of making turbo machine conformable seal | |
| RU2457066C1 (en) | Method of fabricating turbine run-in cellular seal | |
| RU2457067C1 (en) | Method of fabricating reinforced element of turbine run-in seal | |
| RU109427U1 (en) | SEALING GASES OF THE FLOWING PART OF THE TURBO MACHINE | |
| RU2455116C1 (en) | Abrasive turbine gland element | |
| RU2457070C1 (en) | Method of fabricating element of turbine run-in seal | |
| RU2464128C1 (en) | Turbine worn-in seal element | |
| RU120143U1 (en) | CELLULAR TURBINE SEALS | |
| RU2478454C1 (en) | Method of making turbo machine conformable seal | |
| RU2424874C1 (en) | Turbine work-in seal element | |
| RU114091U1 (en) | REINFORCED TURBINE SEAL WITH REINFORCEMENT ELEMENT | |
| RU2483839C2 (en) | Turbine reinforced worn-in seal element | |
| RU2484924C2 (en) | Turbine worn-in seal element | |
| RU2429106C2 (en) | Run-in packing of turbine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150426 |