Изготовление отливки лопатки

Литое исполнение лопаток целесообразно, когда по условиям прочности перо должно быть выполнено сплошным. Отливки лопаток выполняют из углеродистой стали марки 25Л, низколегированной марок 20ГСЛ и 20ГСФЛ и нержавеющей марки 0Х12НДЛ. Применение последней обусловлено уровнем напряжений в лопатке и необходимостью защиты ее от гидроабразивного воздействия потока. В табл. 9.1 приведены размеры и масса наиболее крупных лопаток из нержавеющей стали, установленных в направляющих аппаратах турбин радиально-осевого типа.

К форме пера литых лопаток и состоянию необрабатываемых поверхностей предъявляют следующие требования: 1) отклонение профиля от чертежного контура не должно превышать +4 мм, утонение пера не допускается; 2) отклонения образующих от прямолинейности, включая винтовой перекос, не должны быть более 3 мм на 1000 мм длины пера; 3) поверхность пера не должна иметь неметаллических включений; 4) глубина отпечатков зубил не должна превышать 1 мм. Соотношение массы литой заготовки и обработанной детали зависит от высоты пера и длины цапф и изменяется в пределах от 1,5 до 1,8. Отношение нормы расхода жидкой стали к массе заготовки составляет 1,6—1,8. Формовка и отливка лопаток выполняется в опоках 1 (рис. 9.6). Ручную формовку проводят по целой модели, а машинную — по моделям половин лопатки, закрепляемых на подмодельных досках. Усадку отливки принимают равной 1,5—2,0%. В связи с высокими требованиями к точности формы пера и качеству отливок технология и модельный комплект после отливки первых заготовок могут подвергаться корректировке.

Технология формовки лопаток обычна для литейного производства и не требует особых пояснений. Облицовочный формовочный состав должен обеспечить чистую поверхность пера лопатки, так как ее обрабатывают только шлифовальным абразивным инструментом с незначительным съемом металла. Наиболее чистую поверхность отливки получают, если применяют состав на основе хромистого железняка. Несколько худшие результаты наблюдаются при применении магнезито-хромитовой твердеющей смеси (МХТ) на жидком стекле.

Литниковая система 5 (рис. 9.6) размещается в нижней по заливке опоке и подводит жидкий металл к двум точкам пера и длинной цапфе отливки. Прибыль 3 устанавливается в средней части длинной цапфы лопатки. Место сопряжения цапф с пером во избежание образования горячих трещин усиливают литейными ребрами 2 и 4. При заливке опоку с формой располагают с наклоном в пределах 8—15°. В практике имело место изготовление отливок с двумя прибылями, устанавливаемыми на обеих цапфах. Применялась также технология с заливкой формы при вертикальном положении пера, входной кромкой вверх.

Рис. 9.6. Технология формовки отливки лопатки..

Скорость заливки, температуру жидкого металла, выдержку в форме, технологию обрезки прибылей и режим термообработки заготовок устанавливают в зависимости от марки стали и массы детали по технологическим инструкциям заводов-изготовителей отливок. Сочетание в отливке таких разных по форме, массе и размерам частей, как цапфы и перо лопатки, делают ее в технологическом отношении достаточно сложной.

К числу наиболее характерных дефектов отливок лопаток можно отнести: 1) неметаллические включения, обнаруживаемые при шлифовании пера и механической обработке цапф (последние особенно неприятны, если выявляются при окончательной обработке); 2) кривизну пера, достигающую 10—15 мм на длине 1000— 2500 мм (устранение дефектов, необходимое для сохранения формы пера, производится рубкой пневматическим инструментом и наплавкой); 3) газовые раковины и скопления пор.