• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2664-2441 (Online)
ISSN 2073-9583 (Print)

Рафінування розплавів жароміцних сплавів при литті деталей ГТД оболонкові форми, отриманні за пінополістироловими моделями

Metalozn. obrobka met., 2020, vol. 26 (93), 37-48
https://doi.org/10.15407/mom2020.01.037

О.Й. Шинський, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу
Ю.Г. Квасницька, доктор технічних наук, провідний науковий співробітник
І.І. Максюта, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
О.В. Нейма, молодший науковий співробітник, neima_alex@ukr.net
О.В. Михнян, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ

УДК 669.245:513.71
Завантажити: PDF

Анотація

Мінімізацію забруднення розплаву жароміцних сплавів від надлишкового вмісту газів, неметалевих вкраплень під час кристалізації при отриманні деталей ГТД забезпечує проведений авторами емпіричний вибір термічних умов та технічних параметрів пінокерамічних фільтрів (поруватість, товщина, діаметр пор) при внутрішньоформеному фільтруванні. Використання розробленого за участю авторів складу більш хімічно- та термічно стійкої вогнетривкої ливарної кераміки (фільтри, форми, тиглі) також запобігає забрудненню розплаву домішковими елементами. Cумарний вміст неметалевих вкраплень знизився у 1,3 – 1,6 разів, масова частка газів, (кисень, водень, азот) %, у виливках, зменшилась у 1,5 – 2,0 рази для обох типів сплавів.
Випробувана авторами при виготовленні форм заміна методу лиття за моделями, що витоплюються (спосіб ЛВМ), на використання пінополістиролових моделей, які випалюються, дає змогу запобігти можливої деформації низькоплавкої восковміщуючої моделі для достатньо габаритних деталей та знизити вибракування деталей за розмірною точністю при одночасному поліпшенні чистоти поверхні виливка.
Запропоноване комплексне використання внутрішньоформенного фільтраційного рафінування розплавів при заливанні в оболонкові форми, виготовлені за комбінованою технологією з використанням пінополістиролових та восковмісних моделей, дало можливість за рахунок оптимізації структурних складових при рафінуванні розплаву від неметалевих вкраплень та газів, отримати складнопрофільні деталі з підвищеним комплексом експлуатаційних характеристик. Тимчасовий опір при температурі випробувань 900 °С та відносне подовження зросло від 650 до 690 МПа та з 9 до 14 %, відповідно, для сплаву CM104–ВИ + (Та + Re), та з 750 до 780 МПа та з 15 до 19 %, відповідно, для сплаву СМ88Y + (Та + Re).

Ключові слова: жароміцні сплави, рафінування, пінокерамічний фільтр, пінополістиролові моделі, оболонкові форми, комбінований спосіб лиття.

 

Література

  1. Каблов Е. Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). – М.: «МИСИС», 2001. – 632 с.
  2. Кишкин С.Т. Создание, исследование и применение жаропрочных сплавов: избранные труды (к 100-летию со для рождения). – М.: Наука, 2006. - 407 с.
  3. Суперсплавы ІІ: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / Под ред. Симса Ч.Т., Столоффа Н.С., Хагеля У.К.: Пер. с англ. В 2 т. / Под ред. Шалина Р.Е.- М.: Металлургия, 1995. – Т.1 – 384 с.
  4. Репях С. И. Технологические основы литья по выплавляемым моделям / С. И. Репях. – Днепропетровск: Лира ЛТД, 2006. – 1056 с.
  5. Максюта И. И., Квасницкая Ю. Г., Верховлюк А. М., Михнян Е. В., Левченко Ю. Н. Взаимодействие компонентов в системе «оксид-модификаторы» в корундовой формовочной керамике для деталей с ориентированной структурой // Металл и литьё Украины. – 2017. – № 8 – 10. – С. 31–37.
  6. Суворов С. А., Тебуев Н. Б. Гидродинамическое моделирование процесса фильтрации расплавов металлов через высокоогнеупорные ячеистые пенокерамические фильтры // Огнеупоры. – 1992. – № 6. – С. 11 – 13.
  7. Максюта И. И., Квасницкая Ю. Г., Мяльница Г. Ф., Михнян Е. В., Нейма А. В. Применения керамических фильтров при выплавке заготовок из жаропрочных сплавов // Процессы литья. – 2013. – № 6. – С. 69 – 74.
  8. Максюта І.І., Квасницька Ю.Г., Михнян О.В., Нейма О.В. Застосування пінокерамічних фільтрів при отриманні деталей газотурбінних двигунів // Матеріали VII Міжнародної науково-технічної конференції «Перспективні технології, матеріали й обладнання в ливарному виробництві» присвяченої 85-річчю ПрАТ «НКМЗ» і 55-річчю ПАТ «ЕМСС», м. Краматорськ, 2019. – С. 142 –143.
  9. Максюта И. И., Квасницкая Ю. Г., Верховлюк А. М., Мяльница Г. Ф. Повышение ресурсных возможностей газотурбинных установок путём оптимизации легирующего комплекса // Процессы литья. – 2016. – № 4. – С. 63 – 70.
  10. Квасницька Ю. Г., Тарасевич М. І., Максюта І. І., Токарєва О. О., Михнян О. В., Мяльніца Г. П. Використання розрахункових методик при створенні нових легуючих комплексів жароміцних сплавів для деталей ГТД // Процессы литья. – 2019. – №2. – С. 79 – 87.
  11. Шуляк B. C. Литье по газифицируемым моделям. – СПб.: НПО «Профессионал», 2007. – 408 с.
  12. Шинский О. И., Максюта И. И., Нейма А. В. Особенности применения растворяемых пенополистироловых моделей для получения сложнопрофильных деталей ГТД // Металл и литье Украины. – 2013. – №9. – С. 14 – 18
  13. Specification Z88YF1-S2 for supplying remelting stocks of alloy CM-88Y. –Technical specifications of “ZORYA” – “MASHPROEKT” GTRPC - 2016.
  14. Патент № 110529 Україна. МПК С22С 19/05. Жароміцний корозійностійкий сплав на нікелевій основі для лопаток газотурбінних двигунів / Квасницька Ю.Г., Кляс О.В., Крещенко В.А., Мяльниця Г.П., Максюта І.І., Шинський О.Й. – № a201401359; заявл. 12.02.2014; опубл. 12.01.2016. –  Бюл. № 1/2016.
  15. Патент  № 18889 Україна. МПК B22C 1/00. Суміш для виготовлення ливарних форм / Сімановський В.М., Квасницька Ю.Г., Єфімова В.Г., Єфімов Г.В., Максюта І. І. – № u200606664; заявл. 15.06.2006; опубл. 15.11.2006. – Бюл. № 11/2006.
  16. Патент № 90425 Україна. МПК B22C 1/18. Суміш для виготовлення пінокерамічних фільтрів / Квасницька Ю.Г., Максюта І.І., Шинський О.Й., Мяльниця Г.П., Верховлюк А.М., Михнян О.В. – № u201315253; заявл. 26.12.2013; опубл. 26.05.2014. – Бюл. №10/2014.
  17. Максюта И. И., Квасницкая Ю. Г., Нейма А. В., Михнян Е. В., Тихонова О. А. Выжигаемые ППС-модели как перспективный метод улучшения качества литых деталей ГТД // Процессы литья. – 2015. – №3. – С. 47 – 56.
  18. Шинский О. И., Максюта И. И., Квасницкая Ю. Г., Михнян Е. В., Нейма А. В. Получение сложно-профильных деталей комбинированным способом литья по выплавляемым и выжигаемым моделям // Литье и металлургия (г. Минск, Беларусь). – 2016. – №3. – С. 31–37.