RU2457071C1

RU2457071C1 - Method of fabricating turbine run-in aligned-structure seal

Info

Publication number: RU2457071C1
Application number: RU2011122048/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Степанович Лисянский (RU); Александр Степанович Лисянский; Анатолий Михайлович Смыслов (RU); Анатолий Михайлович Смыслов; Алексей Анатольевич Смыслов (RU); Алексей Анатольевич Смыслов; Аскар Джамилевич Мингажев (RU); Аскар Джамилевич Мингажев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш"
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-07-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to turbo machine flow section seals operated at higher temperatures and high-frequency oscillations. Run-in material powder is sintered in die in two steps vacuum or protective medium. At first step, run-in material, binder and metal screen are used to produce band with rods secured thereon and cross it by feeding said components in roll space and dies made on roll surface on rolling through heated rolls. At second step, produced band with rods is laid in die and rods are directed along seal element height to sinter said bans to formation of solid carcass.

EFFECT: higher run-in properties, mechanical strength and wear resistance.

25 cl, 4 dwg, 1 ex

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, in comparison with the materials described above, have a lower manufacturing complexity.

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 объемных %.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 volume%.

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 соединения со старым слоем 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 bonding with the old honeycomb layer. 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 прирабатываемого уплотнения турбины, включающий формирование элемента уплотнения заданной формы и размеров путем спекания в пресс-форме порошка прирабатываемого материала в вакууме или защитной среде [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 a running-in turbine seal, which includes forming a sealing element of a given shape and size by sintering a powder of a run-in material in a mold or in a protective medium [RF patent No. 2039631, IPC B22F 3/10 , A method of manufacturing an abradable material, 1995]. However, the presence in the element of a honeycomb structure made of durable material leads to wear or damage to the scallops. A known method of manufacturing a seal involves its implementation in the form of a layer of honeycomb structure rigidly connected to the stator. In this case, the honeycomb layer can be fixed to the turbomachine element by welding or soldering [for example, RF patent No. 2277637, IPC F01D 11/08, 2006].

В этой связи задачей настоящего изобретения является создание уплотнения, выполненного из спеченного порошкового материала, имеющего столбчатую структуру с расположенной по границам этой столбчатой структуры армирующего сплошного каркаса, 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 object of the present invention is to provide a seal made of sintered powder material having a columnar structure with a reinforcing continuous carcass located at the borders of this columnar structure, allowing the protrusions of the blade to be inserted into it and reducing their wear during operation, which would lead to a further increase the efficiency of turbomachines.

Техническим результатом заявляемого изобретения является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения 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 reducing the complexity of its manufacture in comparison with existing cellular seals.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой, включающем формирование элемента уплотнения заданной формы и размеров путем спекания в пресс-форме порошка прирабатываемого материала в вакууме или защитной среде, в отличие от прототипа спекание порошка прирабатываемого материала осуществляют в два этапа: на первом этапе из порошка прирабатываемого материала, связующего материала и металлической сетки формируют ленту с закрепленными на ней в поперечном направлении параллельно друг другу с заданными шагом и промежутками между ними стержнями, путем подачи порошка прирабатываемого материала, связующего материала и металлической сетки в межвалковый зазор и в формочки, выполненные на поверхности валков, и прокаткой через нагретые валки, при этом осуществляют совместное спекание стержней и сеток, подаваемых с обеих сторон формируемых стержней в междувалковый зазор при прокатке их через нагретые валки с формочками, имеющими формы и размеры, соответствующие формируемым стержням и нагретые до температуры, обеспечивающей спекание порошка прирабатываемого материала, причем шаг расположения формочек на валках обеспечивает заданные промежутки между стержнями в ленте и в этих промежутках между стержнями происходит соединение между собой сеток при спекании, а на втором этапе складывают образованную ленту со стержнями в пресс-форму, ориентируя оси стержней по высоте формируемого элемента уплотнения, и формируют элемент уплотнения, спекая ленту со стержнями в пресс-форме до образования сплошного каркаса при спекании поверхностей стержней и ленты.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a running-in seal of a turbine with an oriented structure, including forming a sealing element of a given shape and size by sintering the powder of the running-in material in a mold in a vacuum or protective medium, in contrast to the prototype, sintering of the running-in material powder is carried out in two of the stage: at the first stage, a tape is formed from the powder of the run-in material, the binder material and the metal mesh with transverse mounted on it direction parallel to each other with predetermined pitch and gaps between the rods, by feeding the powder of the material to be burned in, the binder material and the metal mesh into the roll gap and into the molds made on the surface of the rolls, and rolling through heated rolls, while sintering the rods together and nets fed from both sides of the formed rods into the roll gap when rolling them through heated rolls with molds having shapes and sizes corresponding to the formed rods and heated which are reached to a temperature that provides sintering of the powder of the material being produced, and the step of arranging the molds on the rolls provides predetermined gaps between the rods in the tape, and in these gaps between the rods, the grids are joined together during sintering, and at the second stage, the formed ribbon with the rods is folded into the mold , orienting the axis of the rods along the height of the formed sealing element, and form the sealing element, sintering the tape with the rods in the mold until a continuous frame is formed during sintering over awns rods and ribbons.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой в качестве прирабатываемого материала берут сплав состава, вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное, или сплав состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Ni - остальное, или сплав состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема смеси, причем спекание частиц порошка прирабатываемого материала проводят при температуре от 1100 до 1200°С либо в вакууме, либо в одной из следующих газовых сред: либо в среде аммиака, либо в среде смеси аргона и аммиака, либо в среде смеси водорода и азота, либо в среде смеси водорода, аргона и азота, причем в качестве смеси водорода и азота используют смесь в объемных %, состава: водород - от 65 до 75%, атомарный азот - от 2 до 5%, остальное азот, а в качестве смеси водорода, аргона и азота используют смесь, в объемных %, состава: водород - от 65 до 75%, атомарный азот - от 2 до 5%, остальное аргон.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a running-in seal of a turbine with an oriented structure, an alloy of the composition is taken as the running-in material, wt.%: Cr - from 10.0 to 18.0%, Mo - from 0.8 to 3.7 %, Fe or Ti or Cu or their combination - the rest, or alloy composition, wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest, or alloy composition, wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the mixture, and the sintering of powder particles of the material being burned is carried out at a temperature of from 1100 to 1200 ° C or in vacuum, or in one of the following gaseous media: either in ammonia, or in a mixture of argon and ammonia, or in eating a mixture of hydrogen and nitrogen, or in a mixture of hydrogen, argon and nitrogen, and as a mixture of hydrogen and nitrogen, use a mixture in volume%, composition: hydrogen - from 65 to 75%, atomic nitrogen - from 2 to 5%, the rest is nitrogen and as a mixture of hydrogen, argon and nitrogen, use a mixture in volume%, composition: hydrogen - from 65 to 75%, atomic nitrogen - from 2 to 5%, the rest is argon.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой дополнительно в механическую смесь добавляют BaSO₄ от 0,4% до 3% от общего объема смеси и/или Са от 0,01 до 0,2% от общего объема смеси, в виде порошка размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a running-in seal of a turbine with an oriented structure, BaSO _{4 is} additionally added to the mechanical mixture from 0.4% to 3% of the total volume of the mixture and / or Ca from 0.01 to 0.2% of the total the volume of the mixture in the form of a powder with particle sizes from 1 μm to 25 μm.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой используют металлическую сетку в виде ленты, выполненную из проволоки диаметром от 0,2 до 0,4 мм, с размерами ячеек от 0,5 мм до 2 мм, а ленту выполняют толщиной от 0,3 до 0,5 мм, а после образования ленты со стержнями поверхность стержней дополнительно оплавляют пламенем горелок или плазмой.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a running-in seal of a turbine with an oriented structure, a metal mesh is used in the form of a tape made of wire with a diameter of 0.2 to 0.4 mm, with mesh sizes from 0.5 mm to 2 mm, and the tape is made with a thickness of 0.3 to 0.5 mm, and after the formation of the tape with the rods, the surface of the rods is additionally fused with a burner flame or plasma.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой стержни располагают либо под углом 90 градусов к основанию элемента уплотнения, либо с наклоном, совпадающим с направлением движения контртела, под углом от 45 до 89 градусов к основанию элемента уплотнения, при этом стержни выполняют либо с круглым, либо с овальным сечениями, либо с сечением в виде многогранника, площадью сечения от 4 до 50 мм², высотой, обеспечивающей формирование элемента уплотнения, а ширину сеток берут от 1,1 до 1,4 раза большей высоты формируемого элемента уплотнения, причем стержни в лентах размещают с промежутками между ними от 1 мм до 8 мм, а ленту со стержнями складывают в пресс-форму, послойно, располагая стержни в шахматном порядке.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a running-in turbine seal with an oriented structure, the rods are either at an angle of 90 degrees to the base of the seal element, or with an inclination coinciding with the direction of movement of the counterbody, at an angle of 45 to 89 degrees to the base of the seal element, while the rods are made either with round or oval sections, or with a cross section in the form of a polyhedron, with a cross-sectional area of 4 to 50 mm ² , a height that ensures the formation of a sealing element, and w the irina of the nets is taken from 1.1 to 1.4 times the height of the formed sealing element, and the rods in the tapes are placed with gaps between them from 1 mm to 8 mm, and the tape with the rods is folded into the mold, layer by layer, placing the rods in a checkerboard okay.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой элементы выполняют в виде брусков, размерами и формой, обеспечивающими, при их соединении в кольцо, формирование полного торцевого уплотнения турбомашины, причем 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, а в 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 of manufacturing a running-in turbine seal with an oriented structure, the elements are made in the form of bars, with dimensions and shape that, when they are connected into a ring, ensure the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine, and the element sizes 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, and in the cross section the base of the element is made in the form of a trapezoid and, as its upper part in the form of a rectangle.

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 оболочек стержней. Для увеличения прочности оболочки стержней после образования ленты со стержнями поверхность стержней может быть дополнительно оплавлена пламенем горелок или плазмой. Каркас, полученный предлагаемым способом, обладает достаточно высокой прочностью, позволяющей удерживать внутри каркаса наполнитель, образованный также спеканием частиц порошка между собой. В то же время данный каркас способен прирабатываться, поскольку он также получен из прирабатываемого порошкового материала путем его спекания. Такое функциональное разделение прирабатываемого элемента на прирабатываемую (порошковый наполнитель с меньшей адгезией частиц) и несущую части (сплошной каркас, сформированный из спеченных лент) существенно увеличивает прочностные характеристики уплотнительного элемента. Трудоемкость способа получения прирабатываемого уплотнения с армирующим каркасом, полученным при спекании лент, по сравнению с традиционными способами получения сотовых уплотнений значительно ниже, поскольку армирующий каркас образуется в результате спекания порошкового материала в пресс-форме.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 are not destroyed under operating conditions, and, on the other hand, have high running-in. 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 the shells of the rods between them. To increase the strength of the shell of the rods after the formation of the tape with the rods, the surface of the rods can be additionally fused with a burner flame or plasma. The carcass obtained by the proposed method has a sufficiently high strength, allowing to keep the filler inside the carcass, also formed by sintering the powder particles with each other. At the same time, this skeleton is capable of being run-in, since it is also obtained from the powder material used by sintering. This functional separation of the run-in element into the run-in (powder filler with less particle adhesion) and the bearing part (a solid frame formed from sintered tapes) significantly increases the strength characteristics of the sealing element. The complexity of the method of obtaining a running-in seal with a reinforcing cage obtained by sintering tapes is much lower compared to traditional methods for producing honeycomb seals, since the reinforcing casing is formed as a result of sintering of powder material in the mold.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

На фигуре 1 представлена схема формирования ленты со стержнями; на фиг.2(а, б): фиг.2а - лента со стержнями; фиг.2б - лента со стержнями, сложенная перед спеканием с шахматным расположением стержней; на фиг.3 - структура уплотнения после спекания ленты в пресс-форме и образовании элемента прирабатываемого уплотнения; на фиг.4 - готовый элемент уплотнения со столбчатой структурой. На фигурах 1-4 обозначено: 1 - лента со стержнями; 2 - стержни; 3 - нагревательные элементы; 4 - формочки для стержней; 5 - валки с формочками для получения стержней; 6 - сетка; 7 - порошок прирабатываемого материала; 8 - питатель для подачи порошка; 9 - междувалковый зазор; 10 - места соединения сеток; 11 - пустоты; 12 - лента со стержнями, сложенная перед спеканием с шахматным расположением стержней; 13 - каркас, полученный спеканием в пресс-форме ленты со стержнями; 14 - структура материала уплотнения после спекания в пресс-форме в сечении, параллельном основанию элемента уплотнения; 15 - готовый элемент уплотнения; 16 - верхняя часть элемента в виде прямоугольника; 17 - основание элемента в виде трапеции.The figure 1 presents a diagram of the formation of a tape with rods; figure 2 (a, b): figa - tape with rods; figb - tape with rods, folded before sintering with a checkerboard arrangement of rods; figure 3 - structure of the seal after sintering of the tape in the mold and the formation of the element of the run-in seal; figure 4 - finished seal with a columnar structure. In figures 1-4 indicated: 1 - tape with rods; 2 - rods; 3 - heating elements; 4 - molds for rods; 5 - rolls with molds to obtain the rods; 6 - grid; 7 - powder of the break-in material; 8 - feeder for supplying powder; 9 - roll gap; 10 - grid connection points; 11 - voids; 12 - tape with rods folded before sintering with a staggered arrangement of rods; 13 - frame obtained by sintering in the mold of a tape with rods; 14 shows the structure of the seal material after sintering in the mold in a section parallel to the base of the seal element; 15 is a finished seal element; 16 - the upper part of the element in the form of a rectangle; 17 - the base of the element in the form of a trapezoid.

Способ осуществляется следующим образом. Спекание порошка прирабатываемого материала для формирования элемента прирабатываемого осуществляют в два этапа. На первом этапе (фиг.1) изготавливают ленту 1 со стержнями 2, осуществляя одновременное формирование спеканием стержней 2 заданной формы и размеров и соединения стержней с сетками 6. Для этого (фиг.1) порошок прирабатываемого материала 7 из бункера-питателя 8 совместно с охватывающим порошок 7 с обеих сторон сетками 6 подаются в межвалковый зазор 9, образованный валками 5 с формочками 4, и в формочки 4, выполненные на поверхности валков 5. При этом осуществляют совместное спекание стержней 2 и сеток 6 при прокатке через нагретые валки 5 с формочками 4, имеющими формы и размеры, соответствующие формируемым стержням 2 и нагретые до температуры, обеспечивающей спекание порошка прирабатываемого материала 7. Шаг расположения формочек 4 на валках 5 обеспечивает заданные промежутки между стержнями 2, а стержни 2 могут формироваться либо за счет совпадения формочек 4 обоих валков 5 в их межвалковом зазоре 9, либо попеременно (с одного и другого валка 5), при сдвиге формочек 4 относительно друг друга на величину, равную половине шага. В последнем случае будут формироваться стержни, сечение которых будет равно сечению формочки 4. В ленте 1 со стержнями 2 стержни 2 размещаются между наложенными друг на друга сетками 6. При этом стержни 2 располагаются на ленте 1 параллельно друг другу с заданными шагом и промежутками между ними. Стержни 2 располагают поперек ленты 1, закрепляют стержни 2, обжимая их с обеих сторон сетками 6 с помощью валков 5, обеспечивая неразъемные соединения сеток 1 между собой в местах их контакта в промежутках между стержнями 2. При этом неразъемные соединения сеток 6 между собой в местах их контакта обеспечиваются их спеканием между собой при прохождении через валки 5, обеспечивающие необходимое давление и температуру в межвалковой зоне 9 валков 5. На втором этапе сформированную ленту 1 со стержнями 2 (фиг.2а) помещают в пресс-форму, складывая образованную ленту 1 (фиг.2б), ориентируя оси стержней 2 по высоте формируемого элемента уплотнения 15 (фиг.4), и формируют элемент уплотнения 15, спекая ленту 1 со стержнями в пресс-форме до образования сплошного каркаса 13 (фиг.3). В результате спекания в пресс-форме образуется элемент уплотнения 15 (фиг.4) с направленной столбчатой структурой по высоте элемента уплотнения 15 или сотовой структурой 14 (фиг.3), в сечении, параллельном основанию элемента 15. Элементы уплотнения 15 (фиг.4) могут быть выполнены в виде брусков, размерами и формой, обеспечивающими, при их соединении в кольцо, формирование полного торцевого уплотнения турбомашины. В поперечном сечении элемента 15 основание 17 элемента 15 выполняют в виде трапеции, а его верхнюю часть 16 в виде прямоугольника.The method is as follows. The sintering of the powder of the run-in material for the formation of the element run-in is carried out in two stages. At the first stage (Fig. 1), a tape 1 is made with rods 2, simultaneously forming sintering rods 2 of a given shape and size and connecting the rods with grids 6. For this (Fig. 1), the powder of the material being worked-in 7 from the hopper 8 together with the grids 6 covering both sides of the powder 7 are fed into the roll gap 9 formed by rolls 5 with molds 4, and into molds 4 made on the surface of rolls 5. At the same time, rods 2 and grids 6 are sintered together when rolling through heated rolls 5 with molds four, having shapes and sizes corresponding to the formed rods 2 and heated to a temperature that provides sintering of the powder of the material being developed 7. The step of arranging the molds 4 on the rolls 5 provides predetermined gaps between the rods 2, and the rods 2 can be formed either due to the coincidence of the molds 4 of both rolls 5 their roll gap 9, or alternately (from one and the other roll 5), when the molds 4 are shifted relative to each other by an amount equal to half the pitch. In the latter case, the rods will be formed, the cross section of which will be equal to the cross section of the mold 4. In the tape 1 with the rods 2, the rods 2 are placed between the superimposed grids 6. In this case, the rods 2 are located on the tape 1 parallel to each other with a given step and gaps between them . The rods 2 are placed across the tape 1, the rods 2 are fixed, squeezing them on both sides with nets 6 using rolls 5, providing one-piece connections of the grids 1 to each other at their contact points between the rods 2. At the same time, the one-piece connections of the grids 6 to each other in places their contacts are ensured by their sintering with each other when passing through the rolls 5, providing the necessary pressure and temperature in the roll area 9 of the rolls 5. At the second stage, the formed tape 1 with the rods 2 (figa) is placed in the mold, folding a bathroom tape 1 (Fig.2b), orienting the axis of the rods 2 along the height of the formed sealing element 15 (Fig.4), and form a sealing element 15, sintering the tape 1 with the rods in the mold until a continuous frame 13 (Fig.3) . As a result of sintering in the mold, a sealing element 15 (FIG. 4) is formed with a directional columnar structure along the height of the sealing element 15 or honeycomb structure 14 (FIG. 3), in a section parallel to the base of the element 15. Sealing elements 15 (FIG. 4) ) can be made in the form of bars, dimensions and shape, providing, when they are connected into a ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine. In the cross section of the element 15, the base 17 of the element 15 is made in the form of a trapezoid, and its upper part 16 in the form of a rectangle.

В качестве прирабатываемого материала берут сплав состава, вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное, или сплав состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; А1 - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Ni - остальное, или сплав состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; А1 - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема смеси, причем спекание частиц порошка прирабатываемого материала проводят при температуре от 1100 до 1200°С либо в вакууме, либо в одной из следующих газовых сред: либо в среде аммиака, либо в среде смеси аргона и аммиака, либо в среде смеси водорода и азота, либо в среде смеси водорода, аргона и азота, причем в качестве смеси водорода и азота используют смесь в объемных %, состава: водород - от 65 до 75%, атомарный азот - от 2 до 5%, остальное азот, а в качестве смеси водорода, аргона и азота используют смесь, в объемных %, состава: водород - от 65 до 75%, атомарный азот - от 2 до 5%, остальное аргон. Стержни 10 располагают либо под углом 90 градусов к основанию элемента уплотнения 15, либо с наклоном, совпадающим с направлением движения контртела, под углом от 45 до 89 градусов к основанию элемента уплотнения 15, при этом стержни 10 выполняют либо с круглым, либо с овальным сечениями, либо с сечением в виде многогранника, площадью сечения от 4 до 50 мм², высотой, обеспечивающей формирование элемента уплотнения 15, а ширину лент 1 берут от 1,1 до 1,4 раза большей высоты формируемого элемента уплотнения 15, причем стержни 2 в лентах 1 размещают с промежутками между ними от 1 мм до 8 мм, при этом ленту 1 со стержнями 2 складывают в пресс-форму, послойно, располагая стержни в шахматном порядке (фиг.2б).An alloy of the composition, wt.%, Is taken as the material being burned in: 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 alloy composition , wt.%: Cr - from 18% to 34%; A1 - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest, or alloy composition, wt.%: Cr - from 18% to 34%; A1 - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the mixture, and the sintering of powder particles of the material being burned is carried out at a temperature of from 1100 to 1200 ° C or in vacuum, or in one of the following gaseous media: either in ammonia, or in a mixture of argon and ammonia, or in eating a mixture of hydrogen and nitrogen, or in a mixture of hydrogen, argon and nitrogen, and as a mixture of hydrogen and nitrogen, use a mixture in volume%, composition: hydrogen - from 65 to 75%, atomic nitrogen - from 2 to 5%, the rest is nitrogen and as a mixture of hydrogen, argon and nitrogen, use a mixture in volume%, composition: hydrogen - from 65 to 75%, atomic nitrogen - from 2 to 5%, the rest is argon. The rods 10 are positioned either at an angle of 90 degrees to the base of the seal element 15, or with an inclination coinciding with the direction of movement of the counterbody, at an angle of 45 to 89 degrees to the base of the seal element 15, while the rods 10 are made with either round or oval sections or with a cross section in the form of a polyhedron, with a cross-sectional area of 4 to 50 mm ² , a height that ensures the formation of the seal element 15, and the width of the tapes 1 is taken from 1.1 to 1.4 times the height of the formed seal element 15, with the rods 2 in tapes 1 are placed between between them from 1 mm to 8 mm, while the tape 1 with the rods 2 is folded into the mold, layer by layer, placing the rods in a checkerboard pattern (fig.2b).

Пример. В качестве материалов для получения элемента прирабатываемого уплотнения использовался металлический порошок следующих составов: 1) [Cr - 9,0%, Мо - 0,6%, Fe - остальное] - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2) [Cr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Fe - остальное] - удовлетворительный результат (У.Р.); 3) [Cr - 14,3%, Мо - 2,6%, Fe - остальное] - (У.Р.); 4) [Cr - 18,0%, Мо - 3,7%, Fe - остальное] - (У.Р.); 5) [Cr - 8,0%, Мо - 0,7%, Ti - остальное] - (Н.Р.); 6) [Cr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Ti - остальное] - (У.Р.); 7) [Cr - 14,3%, Мо - 2,6%, Ti - остальное] - (У.Р.); 8) [Cr - 18,0%, Мо - 3,7%, Ti - остальное] - (У.Р.); 9) [Cr - 9,0%, Мо - 0,7%, Cu - остальное] - (Н.Р.); 10) [Cr - 10,0%, Мо - от 0,8%, Cu - остальное] - (У.Р.); 11) [Cr - 15,2%, Мо - 2,4%, Cu - остальное] - (У.Р.); 12) [Cr - 18,0%, Мо - 3,7%, Cu - остальное] - (У.Р.); 13) [Cr - от 16%; Al - 2,5%; Y - от 0, 1%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 14) [Cr - от 18%; Al - 3%; Y - 0, 2%; Ni - остальное]- (У.Р.); 15) [Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Ni - остальное] - (У.Р.); 16) [Cr - 16%; Al - от 2%; Y - 0, 1%; Co - 14%; Ni - остальное] - (Н.Р.); 17) Cr - 18%; Al - 3%; Y - 0, 2%; Co - 16%; Ni - остальное] - (У.Р.); 18) Cr - 34%; Al - 16%; Y - 0,7%; Co 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%; Co 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. Механическая смесь из металлического порошка состава, вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное, или из сплава состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Ni - остальное, или из сплава состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, содержала гексагональный нитрид бора (BN) размерами частиц порошка менее 1 мкм в количестве: 0,5% - (Н.Р.); 1,0% - (У.Р.); 1,5% - (У.Р.); 1,8% - (Н.Р.) и фторид кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от общего объема смеси: 5% - (Н.Р.); 6,0% - (У.Р.); 8,0% - (У.Р.); 9% - (Н.Р.). Кроме того, были использованы порошковые материалы вышеуказанных составов с дополнительными добавками следующих компонентов: 1) BaSO₄: 0,4%; 1,2%; 3%. 2) Ca: 0,01%; 0,2%.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 . A mechanical mixture of a metal powder of the composition, wt.%: 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 of the composition , wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest, or from an alloy composition, wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, contained hexagonal boron nitride (BN) with a particle size of powder less than 1 μm in an amount of: 0.5% - (N.R.); 1.0% - (U.R.); 1.5% - (U.R.); 1.8% - (NR) and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of the total volume of the mixture: 5% - (N.R.); 6.0% - (U.R.); 8.0% - (U.R.); 9% - (N.R.). In addition, powder materials of the above compositions were used with additional additives of the following components: 1) BaSO ₄ : 0.4%; 1.2%; 3% 2) Ca: 0.01%; 0.2%.

При формировании ленты использовалась металлическая сетка из нержавеющей стали (Х18Н10Т). Использовалась сетка, выполненная из проволоки диаметрами: 0,1 мм - (Н.Р.); 0,2 мм - (У.Р.); 0,3 мм - (У.Р.); 0,4 мм - (У.Р.); 0,5 мм - (Н.Р.), с размерами ячеек: 0,4 мм - (Н.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 1,2 мм - (У.Р.); 2,0 мм - (У.Р.); 2,5 мм - (Н.Р.). Ленту выполняли толщинами: 0,2 мм - (Н.Р.); 0,3 мм - (У.Р.); 0,5 мм - (У.Р.); 0,8 мм - (Н.Р.).When forming the tape, a stainless steel metal mesh (X18H10T) was used. We used a mesh made of wire with diameters: 0.1 mm - (N.R.); 0.2 mm - (U.R.); 0.3 mm - (U.R.); 0.4 mm - (U.R.); 0.5 mm - (N.R.), with mesh sizes: 0.4 mm - (N.R.); 0.5 mm - (U.R.); 1.2 mm - (U.R.); 2.0 mm - (U.R.); 2.5 mm - (N.R.). The tape was made with thicknesses: 0.2 mm - (N.R.); 0.3 mm - (U.R.); 0.5 mm - (U.R.); 0.8 mm - (N.R.).

Стержни выполняли сечениями: круглым, овальным, в виде многогранника, площадью сечения: 2 мм² - (Н.Р.); 4 мм² - (У.Р.); 24 мм² - (У.Р.); 50 мм² - (У.Р.); 70 мм² - (Н.Р.). Высота во всех случаях обеспечивала формирование элемента уплотнения. Ширина лент бралась от 1,1 до 1,4 раза большей высоты формируемого элемента уплотнения. Стержни в лентах размещали с промежутками между ними от 1 мм до 8 мм (0,5 мм - (Н.Р.); 1,0 мм - (У.Р.); 4,0 мм - (У.Р.); 8,0 мм - (У.Р.); 10,0 мм - (Н.Р.). При формировании элемента уплотнения двухслойную ленту со стержнями укладывали в пресс-форму, обеспечивая как шахматное, так и коридорное расположение стержней. Стержни располагали под углами 45, 60, 70, 89 и 90 градусов к основанию элемента уплотнения (углы менее 45 градусов - (Н.Р.). При этом наклон стержней совпадал (кроме угла 90 градусов) с направлением движения контртела (лопатки).The rods were made in sections: round, oval, in the form of a polyhedron, sectional area: 2 mm ² - (N.R.); 4 mm ² - (U.R.); 24 mm ² - (U.R.); 50 mm ² - (U.R.); 70 mm ² - (N.R.). The height in all cases ensured the formation of the sealing element. The width of the tapes was taken from 1.1 to 1.4 times the height of the formed sealing element. The rods in the tapes were placed with gaps between them from 1 mm to 8 mm (0.5 mm - (N.R.); 1.0 mm - (U.R.); 4.0 mm - (U.R.) ; 8.0 mm - (U.R.); 10.0 mm - (N.R.). When forming the sealing element, a two-layer tape with rods was placed in the mold, providing both a checkerboard and a corridor arrangement of the rods. positioned at angles of 45, 60, 70, 89 and 90 degrees to the base of the sealing element (angles less than 45 degrees - (N.R.). The inclination of the rods coincided (except for the angle of 90 degrees) with the direction of movement of the counterbody (scapula).

Размеры 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 running-in seal element 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.

Элемент прирабатываемого уплотнения был изготовлен спеканием в вакууме, при остаточном давлении в камере не хуже 10^-2 мм рт.ст., а также в газовых средах смеси водорода и азота состава: водород 55% - (Н.Р.); 65% - (У.Р.); 70% - (У.Р.); 75% - (У.Р.); 85% - (Н.Р.); атомарный азот: 0,5% - (Н.Р.); 2% - (У.Р.); 4% - (У.Р.); 5% - (У.Р.); 7% - (Н.Р.), остальное - азот, и газовых смесях водорода, аргона и азота состава: водород - 55% - (Н.Р.); 65% - (У.Р.); 70% - (У.Р.); 75% - (У.Р.); 85% - (Н.Р.); атомарный азот: 0,5% - (Н.Р.); 2% - (У.Р.); 4% - (У.Р.); 5% - (У.Р.); 7% - (Н.Р.), остальное аргон. Спекание лент и стержней производилось при температуре от 1100 до 1200°С [(от 1100°С до 1200°С)±100°С], в двухвалковых роторных пресс-формах. Давление прессования при изготовлении заготовок прирабатываемого уплотнения было равным: 40 кгс/мм²; 50 кгс/мм²; 60 кгс/мм²; 70 кгс/мм². Механические свойства полученного материала составили: твердость НВ от 135 до 144; σ_в=28,7…36,5 кгс/мм²; σ_т=17,6…25,4 кгс/мм²; ударная вязкость 1,16…1,59 кгм/см². Результаты испытаний образцов уплотнений из разработанного материала в условиях эксплуатации показали сочетание высоких прочностных характеристик уплотнений, с хорошей прирабатываемостью.An element of the running-in seal was made by sintering in vacuum, at a residual pressure in the chamber of no worse than 10 ^-2 mm Hg, as well as in gaseous media of a mixture of hydrogen and nitrogen of the composition: hydrogen 55% - (N.R.); 65% - (U.R.); 70% - (U.R.); 75% - (U.R.); 85% - (N.R.); atomic nitrogen: 0.5% - (N.R.); 2% - (U.R.); 4% - (U.R.); 5% - (U.R.); 7% - (N.R.), the rest is nitrogen, and gas mixtures of hydrogen, argon and nitrogen composition: hydrogen - 55% - (N.R.); 65% - (U.R.); 70% - (U.R.); 75% - (U.R.); 85% - (N.R.); atomic nitrogen: 0.5% - (N.R.); 2% - (U.R.); 4% - (U.R.); 5% - (U.R.); 7% - (N.R.), the rest is argon. Sintering of tapes and rods was carried out at a temperature of from 1100 to 1200 ° C [(from 1100 ° C to 1200 ° C) ± 100 ° C], in two-roll rotary molds. The pressing pressure in the manufacture of blanks of the running-in seal 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 135 to 144; σ _in = 28.7 ... 36.5 kgf / mm ² ; σ _t = 17.6 ... 25.4 kgf / mm ² ; impact strength 1,16 ... 1,59 kgm / cm ² . 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.

Таким образом, использование в предлагаемом способе изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой следующих признаков: формирование элемента уплотнения заданной формы и размеров путем спекания в пресс-форме порошка прирабатываемого материала в вакууме или защитной среде; при этом спекание порошка прирабатываемого материала осуществляют в два этапа: на первом этапе из порошка прирабатываемого материала, связующего материала и металлической сетки формируют ленту с закрепленными на ней в поперечном направлении параллельно друг другу с заданными шагом и промежутками между ними стержнями, путем подачи порошка прирабатываемого материала, связующего материала и металлической сетки в межвалковый зазор и в формочки, выполненные на поверхности валков, и прокаткой через нагретые валки, при этом осуществляют совместное спекание стержней и сеток, подаваемых с обеих сторон формируемых стержней в междувалковый зазор при прокатке их через нагретые валки с формочками, имеющими формы и размеры, соответствующие формируемым стержням и нагретые до температуры, обеспечивающей спекание порошка прирабатываемого материала, причем шаг расположения формочек на валках обеспечивает заданные промежутки между стержнями в ленте и в этих промежутках между стержнями происходит соединение между собой сеток при спекании, а на втором этапе складывают образованную ленту со стержнями в пресс-форму, ориентируя оси стержней по высоте формируемого элемента уплотнения, и формируют элемент уплотнения, спекая ленту со стержнями в пресс-форме до образования сплошного каркаса при спекании поверхностей стержней и ленты; использование в качестве прирабатываемого материала сплава состава, вес.%: Cr - от 10,0 до 18,0%, Мо - от 0,8 до 3,7%, Fe или Ti или Cu или их комбинации - остальное, или сплава состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Ni - остальное, или сплава состава, вес.%: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0, 2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, с размерами частиц порошка от 15 мкм до 180 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве от 1,0% до 1,5% от общего объема смеси и фторидом кальция - CaF₂, с размерами частиц порошка от 1 мкм до 25 мкм, в количестве от 6,0% до 8,0% от общего объема смеси, причем спекание частиц порошка прирабатываемого материала проводят при температуре от 1100 до 1200°С либо в вакууме, либо в одной из следующих газовых сред: либо в среде аммиака, либо в среде смеси аргона и аммиака, либо в среде смеси водорода и азота, либо в среде смеси водорода, аргона и азота, причем в качестве смеси водорода и азота используют смесь в объемных %, состава: водород - от 65 до 75%, атомарный азот - от 2 до 5%, остальное азот, а в качестве смеси водорода, аргона и азота используют смесь, в объемных %, состава: водород - от 65 до 75%, атомарный азот - от 2 до 5%, остальное аргон; добавление дополнительно в механическую смесь BaSO₄ от 0,4% до 3% от общего объема смеси и/или Са от 0,01 до 0,2% от общего объема смеси, в виде порошка, размерами частиц от 1 мкм до 25 мкм; использование металлической сетки в виде ленты, выполненной из проволоки диаметром от 0,2 до 0,4 мм, с размерами ячеек от 0,5 мм до 2 мм; выполнении ленты толщиной от 0,3 до 0,5 мм; после образования ленты со стержнями дополнительное оплавление поверхности стержней пламенем горелок или плазмой; расположение стержней либо под углом 90 градусов к основанию элемента уплотнения, либо с наклоном, совпадающим с направлением движения контртела, под углом от 45 до 89 градусов к основанию элемента уплотнения; выполнении стержней либо с круглым, либо с овальным сечениями, либо с сечением в виде многогранника, площадью сечения от 4 до 50 мм², высотой, обеспечивающей формирование элемента уплотнения; использование лент шириной от 1,1 до 1,4 раза большей высоты формируемого элемента уплотнения; размещение стержней в лентах с промежутками между ними от 1 мм до 8 мм; складывание в пресс-форму двухслойной ленты со стержнями, послойно, располагая стержни в шахматном порядке; выполнение элементов в виде брусков, размерами и формой, обеспечивающими, при их соединении в кольцо, формирование полного торцевого уплотнения турбомашины; использование размеров 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; выполнение в поперечном сечении основания элемента в виде трапеции, а его верхней части в виде прямоугольника, позволяет достичь технического результата заявляемого изобретения, которым является одновременное обеспечение высокой прирабатываемости, механической прочности и износостойкости уплотнения, а также снижения трудоемкости его изготовления по сравнению с существующими сотовыми уплотнениями.Thus, the use of the following features in the proposed method for manufacturing a running-in turbine seal with an oriented structure: forming a sealing element of a given shape and size by sintering the powder of the running-in material in a mold in a vacuum or protective medium; the sintering of the powder of the run-in material is carried out in two stages: at the first stage, a tape is formed from the powder of the run-in material, a binder material and a metal mesh with the rods fixed on it in the transverse direction at predetermined intervals and intervals between them, by feeding the powder of the run-in material , binder material and metal mesh into the roll gap and into molds made on the surface of the rolls, and rolling through heated rolls, while local sintering of the rods and nets fed from both sides of the formed rods into the roll gap when rolling them through heated rollers with molds having shapes and sizes corresponding to the formed rods and heated to a temperature that provides sintering of the powder of the material being worked in, and the step of arrangement of the molds on the rolls provides predetermined gaps between the rods in the tape and in these gaps between the rods, the meshes are joined together during sintering, and at the second stage, the formed the tape with the rods into the mold, orienting the axis of the rods along the height of the formed sealing element, and form a sealing element, sintering the tape with the rods in the mold until a continuous frame is formed during sintering of the surfaces of the rods and tape; the use of alloy composition as a run-in material, wt.%: 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 alloy composition , wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Ni - the rest, or alloy composition, wt.%: Cr - from 18% to 34%; Al - from 3% to 16%; Y - from 0.2% to 0.7%; Co - from 16% to 30%; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the mixture, and the sintering of powder particles of the material being burned is carried out at a temperature of from 1100 to 1200 ° C or in vacuum, or in one of the following gaseous media: either in ammonia, or in a mixture of argon and ammonia, or in eating a mixture of hydrogen and nitrogen, or in a mixture of hydrogen, argon and nitrogen, and as a mixture of hydrogen and nitrogen, use a mixture in volume%, composition: hydrogen - from 65 to 75%, atomic nitrogen - from 2 to 5%, the rest is nitrogen and as a mixture of hydrogen, argon and nitrogen, a mixture is used, in volume%, composition: hydrogen - from 65 to 75%, atomic nitrogen - from 2 to 5%, the rest is argon; additionally adding to the mechanical mixture of BaSO ₄ from 0.4% to 3% of the total volume of the mixture and / or Ca from 0.01 to 0.2% of the total volume of the mixture, in the form of a powder, particle sizes from 1 μm to 25 μm; the use of a metal mesh in the form of a tape made of wire with a diameter of 0.2 to 0.4 mm, with mesh sizes from 0.5 mm to 2 mm; performance of a tape with a thickness of 0.3 to 0.5 mm; after the formation of the tape with the rods, additional fusion of the surface of the rods with a burner flame or plasma the location of the rods either at an angle of 90 degrees to the base of the seal element, or with an inclination coinciding with the direction of movement of the counterbody, at an angle of 45 to 89 degrees to the base of the seal element; the execution of rods with either round or oval sections, or with a cross section in the form of a polyhedron, with a cross-sectional area of 4 to 50 mm ² , a height that ensures the formation of a seal element; the use of tapes with a width of 1.1 to 1.4 times the height of the formed sealing element; placement of rods in tapes with gaps between them from 1 mm to 8 mm; folding into a mold a two-layer tape with rods, in layers, placing the rods in a checkerboard pattern; the execution of the elements in the form of bars, dimensions and shape, providing, when connected to the ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine; the use of element sizes: 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; the execution in cross section of the base of the element in the form of a trapezoid, and its upper part in the form of a rectangle, allows to achieve the technical result of the claimed invention, which is to simultaneously ensure high workability, mechanical strength and wear resistance of the seal, as well as reduce the complexity of its manufacture in comparison with existing cellular seals .

Claims

1. A method of manufacturing a running-in seal of a turbine with an oriented structure, comprising forming a sealing element of a given shape and size by sintering in a mold a powder of a run-in material in a vacuum or protective medium, characterized in that the powder is used to sinter the run-in material in two stages, the first stage from a powder of the material being burned in, a binder material and a metal mesh form a tape with parallel to each other mounted on it in the transverse direction at predetermined pitch and spacing between the rods, by feeding the powder of the material to be burned in, the binder material and the metal mesh into the roll gap and into the molds made on the surface of the rolls, and rolling through heated rolls, while sintering the rods and nets fed from both sides of the formed rods into the roll gap when rolling them through heated rolls with molds having shapes and sizes corresponding to the formed rods and heated to a sintering temperature e of the powder of the material being burned in, and the step of arranging the molds on the rolls provides predetermined gaps between the rods in the tape, and in these gaps between the rods, the grids are interconnected during sintering, and at the second stage, the formed tape with the rods is folded into the mold, the axes of the rods are oriented the height of the formed sealing element and form the sealing element by sintering the tape with the rods in the mold until a continuous frame is formed during sintering of the surfaces of the rods and the tape.

2. The method according to claim 1, characterized in that the alloy material of the composition is used as a run-in material, wt.%: 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 alloy composition, wt.%: Cr - from 18 to 34; Al - from 3 to 16; Y - from 0.2 to 0.7; Ni - the rest, or alloy composition, wt.%: Cr - from 18 to 34; Al - from 3 to 16; Y - from 0.2 to 0.7; Co - from 16 to 30; Ni - the rest, with powder particle sizes from 15 μm to 180 μm in a mechanical mixture with powder, with powder particle sizes less than 1 μm, hexagonal boron nitride - BN in an amount of 1.0% to 1.5% of the total volume of the mixture and calcium fluoride - CaF ₂ , with particle sizes of powder from 1 μm to 25 μm, in an amount of from 6.0% to 8.0% of the total volume of the mixture, and the sintering of powder particles of the material being burned is carried out at a temperature of from 1100 to 1200 ° C vacuum or in one of the following gaseous media: ammonia, a mixture of argon and ammonia, a mixture of hydrogen and nitrogen, a mixture of hydrogen, arg and on nitrogen.

3. The method according to claim 2, characterized in that as a mixture of hydrogen and nitrogen using a mixture, vol.%, Composition: hydrogen - from 65 to 75, atomic nitrogen - from 2 to 5, the rest is nitrogen, and as a mixture hydrogen, argon and nitrogen use a mixture, vol.%, composition: hydrogen - from 65 to 75, atomic nitrogen - from 2 to 5, the rest - argon.

4. The method according to claim 2, characterized in that in addition to the mechanical mixture add BaSO ₄ from 0.4% to 3% of the total volume of the mixture in powder form, particle sizes from 1 μm to 25 μm.

5. The method according to claim 3, characterized in that in addition to the mechanical mixture, BaSO ₄ is added from 0.4% to 3% of the total volume of the mixture in powder form, with particle sizes from 1 μm to 25 μm.

6. The method according to claim 2, characterized in that in addition to the mechanical mixture, Ca is added from 0.01% to 0.2% of the total volume of the mixture in powder form, with particle sizes from 1 μm to 25 μm.

7. The method according to claim 3, characterized in that in addition to the mechanical mixture, Ca is added from 0.01% to 0.2% of the total volume of the mixture in powder form, particle sizes from 1 μm to 25 μm.

8. The method according to claim 4, characterized in that in addition to the mechanical mixture, Ca is added from 0.01% to 0.2% of the total volume of the mixture in powder form, particle sizes from 1 μm to 25 μm.

9. The method according to claim 4, characterized in that in addition to the mechanical mixture, Ca is added from 0.01% to 0.2% of the total volume of the mixture in powder form, particle sizes from 1 μm to 25 μm.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that they use a metal mesh in the form of a tape made of wire with a diameter from 0.2 mm to 0.4 mm, with mesh sizes from 0.5 mm to 2 mm, the tape is made with a thickness of 0.3 mm to 0.5 mm, and after the formation of the tape with the rods, the surface of the rods is additionally fused with a burner flame or plasma.

11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the rods are positioned at an angle of 90 ° to the base of the seal element or with an inclination coinciding with the direction of movement of the counterbody, at an angle of 45 to 89 ° to the base of the seal element.

12. The method according to claim 10, characterized in that the rods are positioned at an angle of 90 ° to the base of the seal element or with an inclination coinciding with the direction of movement of the counterbody, at an angle of 45 to 89 ° to the base of the seal element.

13. The method according to any one of claims 1 to 9, 12, characterized in that the rods are made with round or oval sections, or with a cross section in the form of a polyhedron, with a cross-sectional area of 4 mm ² to 50 mm ² , a height that ensures the formation of an element seals, and the mesh width is taken from 1.1 to 1.4 times the height of the formed sealing element, and the rods in the tapes are placed with gaps between them from 1 mm to 8 mm, and the tape with the rods is folded into the mold, layered, positioning staggered rods.

14. The method according to claim 10, characterized in that the rods are made with round or oval sections, or with a cross section in the form of a polyhedron, with a cross-sectional area of 4 mm ² to 50 mm ² , a height that ensures the formation of a seal element, and the mesh width is taken from 1.1 to 1.4 times the height of the formed sealing element, and the rods in the tapes are placed with gaps between them from 1 mm to 8 mm, and the tape with the rods is folded into the mold, in layers, placing the rods in a checkerboard pattern.

15. The method according to claim 11, characterized in that the rods are made with round or oval sections, or with a cross section in the form of a polyhedron, with a cross-sectional area of 4 mm ² to 50 mm ² , a height that ensures the formation of a seal element, and the mesh width is taken from 1.1 to 1.4 times the height of the formed sealing element, and the rods in the tapes are placed with gaps between them from 1 mm to 8 mm, and the tape with the rods is folded into the mold, in layers, placing the rods in a checkerboard pattern.

16. The method according to any one of claims 1 to 9, 12, 14, 15, characterized in that the elements are in the form of bars, the size and shape of which provide, when they are connected into a ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine.

17. The method according to claim 10, characterized in that the elements are in the form of bars, the size and shape of which provide, when connected to the ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine.

18. The method according to claim 11, characterized in that the elements are in the form of bars, the size and shape of which provide, when they are connected into a ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine.

19. The method according to p. 13, characterized in that the elements are in the form of bars, the size and shape of which provide, when connected to the ring, the formation of a complete mechanical seal of the turbomachine.

20. The method according to any one of claims 1 to 9, 12, 14, 15, 17-19, characterized in that the dimensions of the element are: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, height from 5 mm up to 50 mm and a radius of curvature along the length of the rubbed surface of the element from 200 mm to 2500 mm.

21. The method according to claim 11, characterized in that the dimensions of the element are: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, height from 5 mm to 50 mm and the radius of curvature along the length of the grinding surface of the element from 200 mm up to 2500 mm.

22. The method according to p. 13, characterized in that the dimensions of the element are: length from 20 mm to 700 mm, width from 10 mm to 70 mm, height from 5 mm to 50 mm and the radius of curvature along the length of the grinding surface of the element from 200 mm up to 2500 mm.

23. The method according to any one of claims 1 to 9, 12, 14, 15, 17-19, 21, 22, characterized in that in its cross section the base of the element is in the form of a trapezoid, and its upper part is in the form of a rectangle.

24. The method according to claim 10, characterized in that in its cross section the base of the element is made in the form of a trapezoid, and its upper part is in the form of a rectangle.

25. The method according to item 13, characterized in that in its cross section the base of the element is in the form of a trapezoid, and its upper part is in the form of a rectangle.