Керамические оболочковые формы для литья деталей из жаропрочных никелевых сплавов
К. т. н. Т. Ф. Баранова(1) (И), Н. Н. Петерс(1), С. И. Полянский(1), В. А. Михайлов(1), М. А. Горбаненко(2)1. АО «ОДК» Производственный комплекс «Салют», Москва, Россия
2. ООО «Технокерамика», дер. Верховье Калужская обл., Россия
Надежность и долговечность газовых турбин при производстве газотурбинных двигателей решается за счет применения жаропрочных никелевых сплавов. Для сокращения расходов на весь жизненный цикл двигателя необходимо постоянно улучшать и удешевлять технологический процесс изготовления его деталей (например, литых лопаток). Надежность литых лопаток зависит от их качества, которое определяется (кроме типа используемого металлического сплава) технологическим процессом их литья в керамические оболочковые формы, в основном из белого электрокорунда. Литейные формы должны обеспечивать получение качественных отливок с высокой размерной точностью. В серийной послойной технологии изготовления форм по выплавляемым моделям имеются две основных операции с применением огнеупорного материала: приготовление суспензии для нанесения слоев керамического покрытия и обсыпка каждого слоя покрытия. Состав суспензии: гидролизованный этилсиликат (исходное сырье ЭТС-40, ГОСТ 26371) и наполнитель из электрокорундовых порошков (или из дистен-силлиманитового концентрата) по ТУ 3988-075- 00224450-99, ГОСТ 28818 и ТУ У 14-10-017-98.
Основным производителем электрокорундовых порошков является АО «Русал», а дистен-силлиманитового концентрата — Украина. Для расширения возможности использования электрокорундовых порошков других производителей проведены технологические исследования при изготовлении литейных форм с применением электрокорундовых порошков производства ООО «Технокерамика».
Для изготовления суспензии использовали порошки фракций F1200, F360 и F280, основной фазой которых, как и в серийных порошках, является α-А1203. Для обсыпки слоев керамического покрытия использовали порошки F70 и F36. При изготовлении литейных форм из опытных порошков полностью сохранены технологические параметры серийного процесса их получения и технические свойства литейных форм. Прочность материала опытных форм, предназначенных для литья лопаток равноосной структуры, 124-146 кг/см2, а для серийных 115-132 кг/см2. Материал форм для литья лопаток направленной структуры имел прочность 190-270 кг/см2, а у серийных форм 98-133 кг/см2.
Формы испытаны при литье деталей равноосной и направленной структур из никелевых сплавов, содержащих легирующие химически активные добавки металлов Cr, Re, W, Mo, TI, Со и др.. Полученные отливки по химическому составу и механическим свойствам (кратковременная и длительная прочность) соответствовали применяемым сплавам ЖС6У-ВИ ВЖЛ12У-ВИ - равноосная структура, ЖС26-ВИ и ЖС32-ВИ — направленная структура, что отвечает требованиям нормативных документов ОСТ и ТУ. Все отливки, изготовленные в опытных и серийных фор мах, прошли технический контроль на металлургические дефекты. Количественные значения дефекта практически одни и те же как на опытных отливках так и на серийных.
Таким образом, отливки деталей из жаропрочных никелевых сплавов, выплавленные в литейных керамических формах из электрокорундовых порошков ООО «Технокерамика», соответствуют техническим требованиям, предъявляемым к авиационные деталям газотурбинных двигателей. По результатам проведенных работ электрокорундовые порошки, вы пускаемые ООО «Технокерамика», предложены для серийного производства турбинных лопаток и других деталей из жаропрочных сплавов.