Структура и свойства паяных соединений высоколегированных никелевых сплавов, полученных с помощью дугового нагрева в вакууме

Ремонт лопаток, выполненных из литейных высокожаропрочных никелевых сплавов с объемным содержанием γ’-фазы 50…65 % и более, сваркой плавлением и наплавкой практически не приводит к положительным результатам, и только при использовании специальных приемов иногда удается получить восстановленный участок, удовлетворяющий условиям эксплуатации лопатки. Поэтому для ремонта лопаток соплового агрегата, створок регулируемого сопла и других деталей горячего тракта газовых турбин ведущие зарубежные и отечественные предприятия чаще всего применяют высокотемпературную пайку в вакууме с общим нагревом. Повысить работоспособность неразъемных соединений (особенно малоразмерных) можно высокотемпературной пайкой при минимально возможном термическом воздействии на основной металл посредством локального нагрева в вакууме дуговым разрядом с полым катодом. Дуговая пайка в вакууме с подачей порошковых композиционных припоев в наибольшей степени сочетает достоинства способов наплавки и высокотемпературной пайки с общим нагревом. Результаты металлографических исследований и механических испытаний паяных соединений, полученных дуговой пайкой в вакууме порошковыми композиционными припоями на образцах с имитацией поверхностных дефектов, показали их работоспособность выше, чем у соединений, созданных высокотемпературной пайкой в вакууме с общим нагревом.

Литература

[1] Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей. Москва, Наука, 2006. 632 с.

[2] Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегические направления развития материалов и технологий, их переработки на период до 2030 года. Авиационные материалы и технологи, 2015, № 1. URL: https://journal.viam.ru/ru/system/files/uploads/pdf/2015/2015_1_1_1.pdf

[3] Ксенофонтов Д.С., Козырева О.Е. Определение причины разрушения деталей из никелевого сплава в процессе изготовления. Тр. конф. МИКМУС-2021. Москва, ИМАШ РАН, 2021, с. 47–52.

[4] Яровицын А.В., Хрущов Г.Д., Червяков Н.О. Современное состояние ремонта лопаток из никелевых жаропрочных сплавов с применением сварки плавлением: обзор. Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B. Промышленность. Прикладные науки, 2016, № 11, с. 61–67.

[5] Сорокин Л.И. Аргонодуговая наплавка бандажных полок рабочих лопаток из высокожаропрочных никелевых сплавов. Сварочное производство, 2004, № 7, с. 36–39.

[6] Сорокин Л.И. Свариваемость жаропрочных никелевых сплавов (обзор). Ч. 2. Сварочное производство, 2004, № 9, с. 3–7.

[7] Лукин В.И., Семенов В.Н., Старова Л.Л. и др. Образование горячих трещин при сварке жаропрочных сплавов. Металловедение и термическая обработка материалов, 2001, № 12, с. 7–14.

[8] Жеманюк П.Д., Петрик И.А., Чигилейчик С.Л. Опыт внедрения технологии восстановительной микроплазменной порошковой наплавки при ремонте лопаток турбин высокого давления в условиях серийного производства. Автоматическая сварка, 2015, № 8, с. 43–46.

[9] Голубовский Е.Н., Жаткин С.С., Паркин А.А. Исследование и отработка технологии восстановления лопаток ГТД после эксплуатации лазерной наплавкой. Известия Самарского научного центра РАН, 2021, т. 23, № 3, с. 29–33, doi: 10.37313/1990-5378-2021-23-3-29-34.

[10] Климов В.Г., Никитин В.И., Жаткин С.С. и др. Особенности формирования структуры и свойств жаропрочного припоя ВПр11-40Н при лазерной наплавке на перо лопатки ГТД. Известия Самарского научного центра РАН, 2018, т. 20, № 4–2, с. 159–164.

[11] Корниенко А.Н., Жадкевич А.М. Состояние и проблемы внедрения пайки для ремонта лопаток газотурбинных двигателей. Заготовительные производства в машиностроении, 2005, № 10, с. 9–12.

[12] Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Рыльников В.С. и др. Исследование мелкодисперсных порошков припоев для диффузионной вакуумной пайки, полученных методом атомизации расплава. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2011, спец. вып. Перспективные конструкционные материалы и технологии, с. 79–87.

[13] Pouranvari M., Ekrami A., Kokabi A.H. Diffusion brazing of cast Inconel 718 superalloy utilising standard heat treatment cycle. Mater. Sci. Technol., 2014, vol. 30, no. 1, pp. 109–115, doi: https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000320

[14] Лукин В.И., Рыльников В.С., Афанасьев-Ходыкин А.Н. Припои на никелевой основе для пайки жаропрочных сталей и сплавов. Сварочное производство, 2014, № 7, с. 36–42.

[15] Кривоносова Е.А., Воробьев А.Н., Кривоносова Е.К. Восстановление поверхностей деталей из никелевых сплавов методом печной пайки. Тяжелое машиностроение, 2017, № 6, с. 32–35.

[16] Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук И.В. Припой без бора и кремния для пайки жаропрочного никелевого сплава. Автоматическая сварка, 2017, № 8, с. 15–21, doi: https://doi.org/10.15407/as2017.08.02

[17] Оспенникова О.Г., Лукин В.И., Афанасьев-Ходыкин А.Н. и др. Перспективные разработки в области высокотемпературной пайки жаропрочных сплавов. Авиационные материалы и технологии, 2017, № S. URL: https://journal.viam.ru/ru/system/files/uploads/pdf/2017/2017_S_10_1.pdf

[18] Хорунов В.Ф., Максимова С.В., Зволинский И.В. Применение композиционных припоев на базе системы Ni-Cr-Zr для пайки жаропрочных никелевых сплавов. Сб. тр. Межд. науч.-тех. конф. Пайка-2005. Тольяти, ТГУ, 2005, с. 175–179.

[19] Неровный В.М., Ямпольский В.М. Сварочные дуговые процессы в вакууме. Москва, Машиностроение, 2002. 263 с.

[20] Неровный В.М. Ремонт деталей газовых турбин дуговой пайкой и наплавкой в вакууме. Упрочняющие технологии и покрытия, 2006, № 8, с. 10–14.