RU2496989C1

RU2496989C1 - Method of linear friction welding of vanes with disc to make blisk

Info

Publication number: RU2496989C1
Application number: RU2012130217/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Бычков; Александр Юрьевич Медведев; Сергей Петрович Павлинич; Максим Павлович Савичев; Евгений Евгеньевич Тарасенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2013-10-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: in making vaned disc with multiple vanes jointed said disc radially, vane with ledge to joint it to said disc is formed and said ledge is jointed to disc kedge by linear friction welding. Prior to linear friction welding, said vane is clamped in tooling, brought in contact with said disc and loaded with axial welding force. Then without reducing applied welding force, the vane is fixed in tooling by full clamping force to make linear friction welding by friction of vane and disc. Vane fixture is retained during the entire welding process.

EFFECT: higher quality of welding.

2 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной промышленности, в частности к способу изготовления моноблочного лопаточного диска (блиска) преимущественно для использования в роторе газотурбинного двигателя.The invention relates to the aviation industry, in particular to a method for manufacturing a monoblock blade blade (blisk) mainly for use in a rotor of a gas turbine engine.

Известно, что на качество сварочного шва при изготовлении лопаточного диска влияет полнота контакта свариваемых поверхностей лопатки и диска в процессе сварки.It is known that the quality of the weld in the manufacture of a blade disk is affected by the completeness of contact of the surfaces of the blade and the disk being welded during the welding process.

Известен способ изготовления или ремонта моноблочного лопаточного диска, включающий в себя этап формирования на выступающей площадке, являющейся частью диска и простирающейся от его переднего конца к заднему концу, поверхности, предназначенной для обеспечения последующего этапа соединения линейной фрикционной сваркой лопатки и диска, причем поверхность содержит по меньшей мере два плоских смежных участка, расположенных последовательно вдоль выступающей площадки (патент РФ №2364728, МПК F01D 5/34, опубл. 20.08.2009).A known method of manufacturing or repairing a monoblock blade blade, which includes the stage of formation on a protruding platform, which is part of the disk and extends from its front end to the rear end, of a surface designed to provide the next stage of linear friction welding of the blade and the disk, and the surface contains at least two flat adjacent sections located sequentially along the protruding platform (RF patent No. 2364728, IPC F01D 5/34, publ. 08/20/2009).

Известен способ изготовления блиска, содержащего множество лопаток, присоединенных к диску радиально (европейский патент №1495829, МПК B23K 20/12, опубл. 01.12.2005). Способ включает:A known method of manufacturing blisk containing many blades attached to the disk radially (European patent No. 1495829, IPC B23K 20/12, publ. 01.12.2005). The method includes:

- формирование лопатки, имеющей выступ для соединения с диском, выступ имеет коэффициент сужения меньше 2;- the formation of a blade having a protrusion for connection with the disk, the protrusion has a narrowing coefficient less than 2;

- соединение выступа лопатки с диском посредством линейной сварки трением;- connection of the protrusion of the blades with the disk by linear friction welding;

- машинную обработку припуска лопатки для ее формирования.- machining of the allowance for the blade for its formation.

Способ взят за прототип.The method is taken as a prototype.

Недостатком известных способов является недостаточное качество сварки ввиду перекосов сварочного шва, вызванных неполным контактом свариваемых поверхностей лопатки и диска, связанным с неточностью установки лопатки в оснастке ввиду погрешности ее изготовления.A disadvantage of the known methods is the insufficient quality of welding due to distortions of the weld caused by incomplete contact of the surfaces of the blades and the disc to be welded, due to the inaccuracy of the installation of the blades in the tool due to the error in its manufacture.

Задачей изобретения является повышение качества сварки за счет устранения перекосов сварочного шва, достигаемого полнотой контакта свариваемых поверхностей лопатки и диска.The objective of the invention is to improve the quality of welding by eliminating distortions of the weld, achieved by the completeness of contact of the welded surfaces of the blades and disc.

Задача решается способом изготовления блиска, содержащего множество лопаток, присоединенных к диску радиально, в котором формируют лопатку, имеющую выступ для соединения с диском, соединяют выступ лопатки с выступом диска посредством линейной сварки трением. В отличие от прототипа перед линейной сваркой трением лопатку зажимают в оснастке небольшим предварительным усилием зажатия, вводят в соприкосновение с диском и нагружают осевым сварочным усилием, после чего, не снижая приложенного сварочного усилия, лопатку закрепляют в оснастке полным усилием зажатия, при котором осуществляют линейную сварку трением лопатки и диска, причем полученную фиксацию лопатки сохраняют в течение всего процесса сварки.The problem is solved by a method for manufacturing a blisk containing a plurality of blades attached radially to the disk, in which a blade having a protrusion for connecting to the disk is formed, and the protrusion of the blade with the protrusion of the disk by linear friction welding. In contrast to the prototype, before linear friction welding, the blade is clamped in a snap with a small preliminary clamping force, brought into contact with the disk and loaded with axial welding force, after which, without reducing the applied welding force, the blade is fixed in snap with the full clamping force, in which linear welding is performed the friction of the blade and disk, and the resulting fixation of the blade is maintained throughout the entire welding process.

Технический результат достигается благодаря следующему.The technical result is achieved due to the following.

Если лопатка, а точнее поверхности лопатки, по которым происходит ее фиксация в оснастке, выполнены с отклонениями, то в процессе сборки и закрепления в оснастке свариваемая плоскость выступа лопатки становится непараллельной свариваемой плоскости выступа диска. При полном усилии зажатия Fз и приложении сварочного усилия Fсж силы трения между зажатой лопаткой и оснасткой велики, неточность установки не устраняется. В процессе сварки это приводит к неравномерному нагреву и искривлению линии сварочного шва. Предлагаемое изобретение благодаря приложению небольшого предварительного усилия зажатия обеспечивает предварительную упругую деформацию лопатки, в результате чего устраняется неточность установки лопатки в оснастку.If the blade, or rather the surface of the blade, on which it is fixed in the snap, is made with deviations, then during assembly and fastening in the snap, the welded plane of the protrusion of the blade becomes non-parallel to the welded plane of the protrusion of the disk. With the full clamping force Fз and the application of the welding force Fcr, the friction forces between the clamped blade and the tooling are large, the inaccuracy of the installation is not eliminated. During welding, this leads to uneven heating and curvature of the weld line. The present invention, due to the application of a small preliminary clamping force, provides preliminary elastic deformation of the blade, which eliminates the inaccuracy of installing the blade in the snap.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 показан диск и множество лопаток, присоединенных радиально к диску с помощью линейной сварки трением;figure 1 shows a disk and a plurality of blades attached radially to the disk by linear friction welding;

на фиг.2 - оснастка для закрепления лопатки в сварочной машине в разобранном состоянии.figure 2 - equipment for fixing the blades in the welding machine in a disassembled state.

Позицией 1 (фиг.1) обозначен диск, позицией 2 - лопатка для формирования моноблочного лопаточного диска. Диск 1 и лопатка 2 имеют выступы 3 и 4, содержащие соответственно плоские поверхности 5 и 6. Лопатка 2 содержит технологический припуск 7, предназначенный для закрепления лопатки 2 в оснастке 8 (фиг.2). Лопатка 2 в сварочной машине закреплена винтами крепления 9. Кроме того, на фиг.1 показано Fсж - сварочное усилие (усилие сжатия), а на фиг.2 Fз - усилие зажатия.Position 1 (figure 1) indicates the disk, position 2 - the blade for forming a monoblock blade blade. The disk 1 and the blade 2 have protrusions 3 and 4, respectively containing flat surfaces 5 and 6. The blade 2 contains a technological allowance 7, designed to secure the blades 2 in the snap 8 (figure 2). The blade 2 in the welding machine is fixed by the fastening screws 9. In addition, Fig. 1 shows Fcj - welding force (compression force), and in Fig. 2 Fc - clamping force.

Изобретение осуществляют следующим образом. Оснастка 8 устанавливается в сварочную машину для линейной сварки трением. После этого лопатку 2 устанавливают в оснастку 8 и закрепляют винтами крепления 9 небольшим предварительным усилием зажатия Fз, равным 1 кH.The invention is as follows. Equipment 8 is installed in a welding machine for linear friction welding. After that, the blade 2 is installed in the snap 8 and secured with the fastening screws 9 with a small preliminary clamping force Fz equal to 1 kN.

Диск 1, установленный на сварочной машине, сближается с лопаткой 2 и поверхностью 5 вводится с ней в соприкосновение по поверхности 6 лопатки со сварочным усилием (усилием сжатия), равным Fсж=60 кH. Режим осцилляции при этом отключен (возвратно-поступательные движения лопатки сведены к нулю). Зажатые в оснастку части лопатки подвергаются при этом упругой деформации, в результате чего устраняется неточность установки лопатки в оснастку, связанная с погрешностью изготовления лопатки.The disk 1 mounted on the welding machine approaches the blade 2 and the surface 5 is brought into contact with it along the surface 6 of the blade with the welding force (compression force) equal to Fcr = 60 kN. The oscillation mode is turned off (the reciprocating motion of the scapula is reduced to zero). The parts of the blade that are clamped into the tooling undergo elastic deformation, as a result of which the inaccuracy of the installation of the blade in the tool due to the manufacturing error of the blade is eliminated.

Далее винты 9 затягивают полным усилием зажатия Fз, равным 40 кН. Только после этого лопатку 2 вводят в режим осцилляции, осуществляя возвратно-поступательное движение. При достижении определенной величины осадки осцилляция прекращается, усилие сжатия Fсж выдерживается некоторое время. После снятия сварочного усилия Fсж сварка завершается.Next, the screws 9 are tightened with a full clamping force Fз equal to 40 kN. Only after this, the blade 2 is introduced into the oscillation mode, performing a reciprocating motion. When a certain precipitation is reached, the oscillation ceases, the compressive force Fc is held for some time. After removal of the welding force Fc, welding is completed.

Таким образом, изобретение позволяет повысить качество сварки за счет устранения перекосов сварочного шва, достигаемого полнотой контакта свариваемых поверхностей лопатки и диска.Thus, the invention improves the quality of welding by eliminating distortions of the weld, achieved by the completeness of the contact of the welded surfaces of the blade and disk.

Claims

A method of manufacturing a blisk containing a plurality of blades attached radially to the disk, in which a blade having a protrusion for connecting to the disk is formed; by the clamping force, they are brought into contact with the disk and loaded with axial welding force, after which, without reducing the applied welding force, the blade is fixed in a snap with the full clamping force ment, which is carried out at a linear welding blade and the disc friction, the fixing blades obtained is maintained for the entire welding process.