[go: up one dir, main page]

SU1439870A1 - Method of electron-beam welding of rotor structures - Google Patents

Method of electron-beam welding of rotor structures Download PDF

Info

Publication number
SU1439870A1
SU1439870A1 SU864166619A SU4166619A SU1439870A1 SU 1439870 A1 SU1439870 A1 SU 1439870A1 SU 864166619 A SU864166619 A SU 864166619A SU 4166619 A SU4166619 A SU 4166619A SU 1439870 A1 SU1439870 A1 SU 1439870A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
parts
welding
joint
joints
grooves
Prior art date
Application number
SU864166619A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
V V Dokashev
V A Gejkin
A M Verigin
L N Belova
V V Barinov
Original Assignee
Dvigatelej Nii Tekh Org Proizv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dvigatelej Nii Tekh Org Proizv filed Critical Dvigatelej Nii Tekh Org Proizv
Priority to SU864166619A priority Critical patent/SU1439870A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1439870A1 publication Critical patent/SU1439870A1/en

Links

Landscapes

  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Description

Изобретение относится к электроннолучевой сварке, в частности к технологии сварки роторов горячего тракта двигателя и может быть использовано в двигателестроении, турбостроении и агрегатостроении.The invention relates to electron beam welding, in particular, to a technology for welding rotors of a hot engine path and can be used in engine building, turbine building and aggregate building.

Цель изобретения - повышение качества сварки окончательно обработанных деталей путем устранения кратеров в начале и конце шва.The purpose of the invention is improving the quality of welding of finished parts by eliminating craters at the beginning and end of the seam.

На фиг.1 показана схема сборки под электронно-лучевую сварку ротора (осевой разрез): на фиг.2 - то же, вид сверху.Figure 1 shows the assembly diagram for electron beam welding of the rotor (axial section): figure 2 is the same, top view.

Способ состоит в установке в начале и конце стыка 1 технологических входных и выходных вкладышей 2, которые накладывают на стык 1 и прижимают к торцовым поверхностям деталей лопатки 3. Для этого секторные детали лопатки 3 собирают на кольцевой оснастке в виде поддерживающих колец 4 и 5, располагаемых по торцам монтируемого из деталей бандажа. В кольцах 4 и 5 оснастки по внутренним их поверхностям, обращенным к торцовым поверхностям деталей, предварительно на всю толщину колец выполняют пазы 6, располагая их с шагом, равным расстоянию между прямолинейными стыками 1 деталей . лопаток 3. В пазы 6 колец 4 и 5 вставляют технологические вкладыши 2 с буртиками 7, имеющими заданные геометрические параметры. Прямолинейные стыки 1 в конструкции ротора горячего тракта двигателя расположены под углом а относительно оси изделия. При этом чем больше угол а, тем з большей степени ухудшаются условия теплоотвода от краевых участков прямолинейных стыков в менее нагретые области свариваемого узла. Установлено экспериментально, что с увеличением угла наклона увеличивается длина кратера в начале и конце шва. Поэтому буртики 7 располагают на к раевых участках стыков 1 под углом наклона а к оси изделия и изготавливают совместно с вкладышами 2. Ширину а буртиков 7 Е1ыбирают равной ширине шва в верхней его части при сварке стыка 1. Это обусловлено тем, что в случае увеличения ширины буртика наблюдается неполное его расплавление, что приводит к необходимости удаления излишков металла дополнительной механической обработкой, т.е. к увеличению трудоемкости изготовления конструкции. В случае же уменьшения ширины буртика на краевых участках шва возникают дефекты типа подрезов, которые необходимо впоследствии исправлять, что также приводит к увеличению трудоемкости. Высоту буртиков h задают е зависимости от толщины свариваемых деталей на краевых участках стыков 1, так как от этого зависит размер кратера. Экспериментально установлено, что высота буртиков равна 1/10-1/15 толщины детали, что гарантирует заполнение объема кратера жидким металлом расплавленного буртика. Уменьшение нижнего предела по высоте буртика может привести к недостаточному заполнению объема сварочного кратера. Увеличение верхнего предела по высоте буртика приводит к образованию больших наплывов на концевых участках швов, образующихся изза лишнего объема расплавленного металла буртика.The method consists in installing at the beginning and end of the joint 1 technological input and output liners 2, which are applied to the joint 1 and pressed against the end surfaces of the parts of the blade 3. For this, the sector parts of the blade 3 are assembled on an annular snap in the form of supporting rings 4 and 5 located on the ends of a bandage mounted from parts. In rings 4 and 5 of the tooling, on their inner surfaces facing the end surfaces of the parts, grooves 6 are preliminarily performed on the entire thickness of the rings, placing them with a step equal to the distance between the straight joints 1 of the parts. blades 3. In the grooves 6 of the rings 4 and 5 insert the technological liners 2 with shoulders 7 having predetermined geometric parameters. Rectilinear joints 1 in the design of the rotor of the hot engine tract are located at an angle a relative to the axis of the product. Moreover, the larger the angle a, the more severe the deterioration of the conditions of heat removal from the edge sections of straight joints to less heated areas of the welded assembly. It was established experimentally that with an increase in the angle of inclination, the length of the crater at the beginning and end of the seam increases. Therefore, the beads 7 are placed on the edge sections of the joints 1 at an angle of inclination a to the axis of the product and are made together with the inserts 2. The width a of the beads 7 E1 is chosen equal to the width of the seam in its upper part when welding butt 1. This is due to the fact that in case of an increase in width the flange is observed its incomplete melting, which leads to the need to remove excess metal by additional machining, i.e. to increase the complexity of manufacturing structures. In the case of reducing the width of the shoulder at the edge sections of the seam, defects such as undercuts arise, which must subsequently be corrected, which also leads to an increase in labor intensity. The height of the shoulders h is determined by e depending on the thickness of the welded parts at the edge sections of the joints 1, since the size of the crater depends on this. It was experimentally established that the height of the beads is 1 / 10-1 / 15 of the thickness of the part, which guarantees filling the volume of the crater with molten bead liquid metal. Reducing the lower limit on the height of the bead may lead to insufficient filling of the volume of the welding crater. An increase in the upper limit along the height of the shoulder leads to the formation of large sagging at the end sections of the welds formed due to the excess volume of molten metal of the shoulder.

Длину буртиков выбирают равной длине кратера, исходя из условия полного Заполнения кратера объемом металла буртика. На основании статистических данных определена эмпирическая зависимость длины ванны от угла а наклона стыков 1 к оси вращения изделия.The length of the flanges is chosen equal to the length of the crater, based on the condition of full filling of the crater with the volume of the flange metal. Based on statistical data, the empirical dependence of the bath length on the angle a of the inclination of the joints 1 to the axis of rotation of the product is determined.

L-.5 + 3 sin а , где L- длина буртика равная длине кратера; а - угол наклона стыка к оси изделия.L-.5 + 3 sin a, where L is the flange length equal to the length of the crater; and - the angle of inclination of the joint to the axis of the product.

Некоторые усредненные размеры буртиков приведены для каждого типоразмера деталей в таблице.Some average flange sizes are shown for each part size in the table.

Толщина буртика, равная 1/10-1/15 толщины соединения, обеспечивает наряду с другими его геометрическими параметрами, бездефектное формирование швов на краевых участках. При толщине буртика больше 1/10 от свариваемой толщины (1/9, 1/8...) на краевых участках швов из-за избытка расплавленного металла образуются наплывы, требующие дополнительной механической обработки, т.е. повышается трудоемкость изготовления детали. При толщине буртика меньшей 1/15 свариваемой толщины образуется занижение шва в указанных участках, что также недопустимо и требует подварки швов.The thickness of the flange, equal to 1 / 10-1 / 15 of the thickness of the joint, provides, along with its other geometric parameters, defect-free formation of seams at the edge sections. When the flange thickness is more than 1/10 of the welded thickness (1/9, 1/8 ...) at the marginal sections of the welds due to the excess of molten metal, sagging are formed, requiring additional machining, i.e. increases the complexity of manufacturing parts. When the flange thickness is less than 1/15 of the welded thickness, an underestimation of the seam is formed in these areas, which is also unacceptable and requires welding of the seams.

Вкладыш 2 с буртиками 7 имеют разные размеры за счет разной толщины деталей лопатки 3 в краевых участках стыков 1. Устанавливают вкладыши 2 в пазах 6 колец 4 иThe liner 2 with shoulders 7 have different sizes due to the different thicknesses of the details of the blade 3 in the edge sections of the joints 1. Install the liners 2 in the grooves 6 of the rings 4 and

5. Кольца стягивают между собой по центру изделия и с помощью винтов 8 вкладыши 2 плотно прижимают к торцовым поверхностям кольцевого стыка. При этом буртики располагают вдоль стыков 1. Собранное изделие с оснасткой помещают в камеру.5. The rings are pulled together between each other in the center of the product and with the help of screws 8, the liners 2 are tightly pressed against the end surfaces of the annular joint. In this case, the collars are placed along the joints 1. The assembled product with snap is placed in the chamber.

Фиксацию деталей лопатки 3 относительно друг друга осуществляют прихваткой электронным лучом прямолинейных стыковThe fixation of the details of the blades 3 relative to each other is carried out by tacking straight lines of the electron beam

1. Длина зоны прихватки располагается в средней части стыков 1 для исключения по-, водок в зонах контакта деталей с оснасткой. Сварку продольных стыков 1 начинают и заканчивают на вкладышах 2, после чего снимают кольца и срезают вкладыши.1. The length of the tack zone is located in the middle of the joints 1 to exclude vodka in the contact areas of parts with equipment. Welding of the longitudinal joints 1 begin and end on the inserts 2, after which the rings are removed and the inserts are cut.

Пример осуществления способа. Вы- 5 полняли электронно-лучевую сварку роторной конструкции рабочего колеса компрессора, состоящего из 35 отдельных лопаток, из титанового сплава ВТ25У, Максимальная свариваемая толщина лопаток 10 составляла 42 мм, а со стороны прилегания поддерживающих колец - 15 мм и 37 мм. Сборку осуществления на поддерживающих кольцах из этого же материала. Высота колец составляла 50 мм, а толщина соответ- 15 ствовала толщинам концов обода, т.е. 15 мм и 37 мм. В поддерживающих кольцах перед сборкой предварительно выполнялись пазы на всю толщину колец. Ширина паза составляла 20 мм, а длина - 30 мм. Лопатки соби- 20 рались в обод на поддерживающих кольцах таким образом, чтобы концы прямолинейных стыков располагались напротив пазов. В пазы вставляли технологические вкладыши, фиксировали их к торцовым поверхно- 25 стям лопаток, обеспечивая плотное прилегание. Высота вкладышей составляла 15 мм и 37 мм, ширина - 15 мм. длина - 25 мм. Буртики на соответствующих вкладышах выполняли: 30 шириной: а - 3 мм высотой:Ή1 - 22 мм, Нг - 4 мм длиной: L - (5 + 3 sin а) = (5 + 3 0,82)=7.5 мм угол наклона а « 55°. 35An example implementation of the method. We performed electron beam welding of the rotor design of the compressor impeller, consisting of 35 separate blades, from VT25U titanium alloy. The maximum weldable thickness of the blades 10 was 42 mm, and on the contact side of the supporting rings - 15 mm and 37 mm. Assembly implementation on supporting rings of the same material. The height of the rings was 50 mm, and the thickness corresponded to 15 the thicknesses of the ends of the rim, i.e. 15 mm and 37 mm. In the supporting rings, grooves for the entire thickness of the rings were preliminarily performed before assembly. The width of the groove was 20 mm and the length was 30 mm. The blades were assembled in a rim on the supporting rings so that the ends of the straight joints were opposite the grooves. Technological inserts were inserted into the grooves, fixed to the end surfaces of the 25 blades, providing a snug fit. The liners were 15 mm and 37 mm high, and 15 mm wide. length - 25 mm. The beads on the respective inserts were made: 30 wide: a - 3 mm high: Ή1 - 22 mm, Ng - 4 mm long: L - (5 + 3 sin a) = (5 + 3 0.82) = 7.5 mm angle of inclination a “55 °. 35

Вкладыши устанавливали с расположением буртиков по стыку деталей и плотно прижимали их к торцовым поверхностям деталей с зазором не более 0.2 мм.The liners were installed with the collars at the junction of the parts and pressed them tightly to the end surfaces of the parts with a gap of not more than 0.2 mm.

Сверху производили на установке ЭЛУ20, оснащенной энергоблоком БЭП-60/15К. Предварительно стыки прихватывали электронным лучом в середине их длины.Top produced on the installation of ELU20, equipped with a power unit BEP-60 / 15K. Previously, the joints were seized by an electron beam in the middle of their length.

Режимы прихватки: ускоряющее напряжение 60 кВ ток луча 45 мА ток фокусирующей линзы 460 мА скорость сварки 30 м/чTack modes: accelerating voltage 60 kV beam current 45 mA focus lens current 460 mA welding speed 30 m / h

Сварку начинали и заканчивали на вкладышах и проводили с той же скоростью и ускоряющим напряжением, но с током луча, равным 75-160 мА в зависимости от толщины деталей.Welding was started and finished on the liners and carried out at the same speed and accelerating voltage, but with a beam current of 75-160 mA, depending on the thickness of the parts.

После сварки все прямолинейные швы имеют одинакоаую высоту усиления и равномерный по высоте корневой валик.After welding, all straight seams have the same reinforcement height and a root bead uniform in height.

Разворот лопаток относительно друг друга находится в пределах требований чертежа на изготовление данного изделия.The spread of the blades relative to each other is within the requirements of the drawing for the manufacture of this product.

По сравнению с базовым объектом, за который принят прототип, предлагаемый способ позволит получить минимальные деформации от теплового воздействия луча на свариваемые детали. Возможность самоустановки (плавления) вкладышей исключает возникновение напряжения на краевых участках прямолинейных швов и тем самым исключается вероятность появления трещин в шве и основном металле лопаток.Compared with the base object, for which the prototype is adopted, the proposed method will allow to obtain minimal deformation from the thermal effect of the beam on the welded parts. The possibility of self-installation (melting) of the liners eliminates the occurrence of stress at the edge sections of straight joints and thereby eliminates the likelihood of cracks in the joint and the base metal of the blades.

(56) Авторское свидетельство СССР № 976573, кл. В 23 К 15/00, 1981.(56) USSR Copyright Certificate No. 976573, cl. B 23K 15/00, 1981.

Патент Швеции № 371384, кл. В 23 К 15/00,18.11.74.Swedish patent No. 371384, cl. B 23K 15 / 00,18.11.74.

Влияние типоразмеров технологических буртиков на качество металла шваThe influence of the standard sizes of technological beads on the quality of the weld metal

Толщина металла, мм Metal thickness mm Угол наклона стыка к оси вращения детали,0 The angle of inclination of the joint to the axis of rotation of the part, 0 Геометрические параметры кратера Geometrical parameters of the crater Длина буртика -(5+3 sin а) мм Flange length - (5 + 3 sin a) mm Высота буртика Flange height Качество шва Seam quality Примечание Note длина, мм length, mm шири- на. мм width on the. mm объем, мм3 volume, mm 3 расчетная, мм estimated mm взятая в долях от толщины металла taken in fractions of the thickness of the metal 15 fifteen 0 20 0 20 4,65 5,6 4.65 5,6 16 16 16.4 25.5 16.4 25.5 5.0 6.0 5.0 6.0 1,1 1.4 1,1 1.4 1/15 1/10 1/15 1/10 Дефекта нет No defect

Продолжение таблицыTable continuation

Тол- щина Tol shina Угол накло- Tilt angle Геометрические параметры кратера Geometrical parameters of the crater Длина буртика Flange length Высота буртика Flange height Качество шва Seam quality Примечание Note метал- ла, мм metal la mm на стыка к оси вращения детали,0 at the joint to the axis of rotation of the part, 0 длина, мм length, mm шири- на, мм width on mm объем, мм3 volume, mm 3 -(5+3 sin a) мм - (5 + 3 sin a) mm расчетная, мм estimated mm взятая в долях от толщины металла taken in fractions of the thickness of the metal 45 45 6.7 6.7 31,5 31.5 7.1 7.1 1,5 1,5 1/10 1/10 Дефек- Defek Геометриче- Geometrical * * та нет no ские пара- sky 70 70 7.5 7.5 35.1 35.1 7,8 7.8 1.5 1.5 1/10 1/10 метры meters 70 70 7.5 7.5 35,1 35.1 7,8 7.8 17 17 1/9 1/9 Наллы- Nally - кратеров craters вы you взяты ус- taken металла metal редненны- Redenny- 0 0 4,8 4.8 28,1 28.1 5,0 5,0 1.9 1.9 1/15 1/15 ·» · " ми от mi from 20 20 5,7 5.7 33,8 33.8 6.0 6.0 1,9 1.9 1/15 1/15 обработки processing 30 thirty 45 45 6,8 6.8 41,8 41.8 7,1 7.1 2,0 2.0 1/15 1/15 N N результатов results 70 70 7,6 7.6 48,6 48.6 7,8 7.8 2.1 2.1 1/14 1/14 И AND по 8 экспе- 8 exp 70 70 7.6 7.6 48,6 48.6 7.8 7.8 1,8 1.8 1/16 1/16 Подре- Sub- риментам recommendations зы PS для каждой for each 0 0 4,9 4.9 42,9 42.9 5,0 5,0 2,6 2.6 1/15 1/15 W W толщины thickness 20 20 5,7 5.7 53,5 53.5 6,0 6.0 2,7 2.7 1/15 1/15 40 40 45 45 6,8 6.8 70,1 70.1 7,1 7.1 3,0 3.0 1/13 1/13 W W 70 70 7.7 7.7 82,0 82.0 7.8 7.8 2,8 2,8 1/14 1/14 и and 70 70 7.7 7.7 82.0 82.0 7.8 7.8 2.5 2.5 1/16 1/16 И AND

Claims (1)

Формула изобретенияСПОСОБ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ РОТОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, при котором секторные детали лопаток перед сваркой состыковывают между собой в кольцевой оснастке и осуществляют сварку деталей с полным проплавлением стыка, начиная и заканчивая швы на кольцевой оснастке, отличающийся тем. что, с целью повышения качества сварки окончательно обработанных деталей путем устранения кратеров в начале и конце шва, в кольцевой оснастке по внутренним поверхностям сопряжения с секторными деталями на всю глубину выполняют пазы с шагом, рав• ным расстоянию между стыками, а в пазах перед сваркой устанавливают входные и выходные вкладыши, которые накладыва5 .ют на стык и прижимают их к торцовым поверхностям деталей, при этом длину вкладышей L выбирают равной ’ L = 5 + 3 slna я 5+3sina , где а - угол наклона стыка к оси изделия.The invention is a METHOD OF ELECTRON BEAM WELDING OF ROTOR STRUCTURES, in which sector parts of the blades are joined together in a ring tool before welding and welding parts with full penetration of the joint, starting and ending seams on the ring tool, characterized in that. that, in order to improve the quality of welding of finished parts by eliminating craters at the beginning and end of the weld, grooves are made in the ring rigging along the inner surfaces of the interface with sector parts to the entire depth with a step equal to the distance between the joints, and set in the grooves before welding input and output inserts that overlap the joint and press them to the end surfaces of the parts, while the length of the liners L is chosen equal to 'L = 5 + 3 slna i 5 + 3sina, where a is the angle of inclination of the joint to the axis of the product. 14390701439070 Редактор Н. Козлова Editor N. Kozlova Составитель В.Морочко Техред М.Моргентал Корректор М. Керецман Compiled by V. Morochko Tehred M. Morgenthal Corrector M. Keretsman Заказ 3351 Order 3351 Тираж Подписное НПО Поиск Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Circulation Subscribed NGO Search for Rospatent 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.
SU864166619A 1986-12-23 1986-12-23 Method of electron-beam welding of rotor structures SU1439870A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864166619A SU1439870A1 (en) 1986-12-23 1986-12-23 Method of electron-beam welding of rotor structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864166619A SU1439870A1 (en) 1986-12-23 1986-12-23 Method of electron-beam welding of rotor structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1439870A1 true SU1439870A1 (en) 1993-12-15

Family

ID=21274894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864166619A SU1439870A1 (en) 1986-12-23 1986-12-23 Method of electron-beam welding of rotor structures

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1439870A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101890549A (en) * 2010-08-17 2010-11-24 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 Method for brazing end cover of turbine blade of engine by using vacuum electron beam
RU2682065C1 (en) * 2018-05-11 2019-03-14 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Gas turbine engine rotor sections manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101890549A (en) * 2010-08-17 2010-11-24 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 Method for brazing end cover of turbine blade of engine by using vacuum electron beam
CN101890549B (en) * 2010-08-17 2012-06-20 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 Method for brazing end cover of turbine blade of engine by using vacuum electron beam
RU2682065C1 (en) * 2018-05-11 2019-03-14 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Gas turbine engine rotor sections manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8153922B2 (en) Insert weld repair
US6969826B2 (en) Welding process
US7802350B2 (en) Flange hole repair
JP4353981B2 (en) Method of joining a blade to a blade root or rotor disk when manufacturing or repairing a gas turbine blade or blade-integrated gas turbine rotor
US4063062A (en) Electron beam welding technique for joining two workpieces together
EP2758208B1 (en) Method of assembling and joining a piston through laser welding
US11325211B2 (en) Method of restoring a blade or vane platform
EP0722804A2 (en) Arc welding method for aluminum members and welded product
US7185433B2 (en) Turbine nozzle segment and method of repairing same
KR20170108978A (en) A method of connecting or laser welding a turbocharger turbine wheel to a shaft by means of an electron beam; a corresponding turbocharger turbine wheel
US6754956B1 (en) Methods for manufacturing a nozzle box assembly for a steam turbine
SU1439870A1 (en) Method of electron-beam welding of rotor structures
RU2354523C1 (en) Method of repairing gas turbine engine blade labyrinth seal knife edges
RU2708724C1 (en) Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys
RU2240215C1 (en) Vane blade restoration process
EP1495829B1 (en) Method of linear friction welding of blades to aerofoil blisks and blade having a root with a taper ratio less than 2
US11219976B2 (en) Manufacturing method for cylindrical parts
RU2824976C1 (en) Method of replacing damaged blade of monowheel
SU1540989A1 (en) Method of arc welding of butt welds of thin-sheet elements
US20090184153A1 (en) Method of Producing a Welded Joint
CN112192084A (en) Non-penetrating electron beam welding seam allowance structure and welding method
RU2644491C2 (en) Method of electron-beam welding of titanium alloy ring compounds
RU2276635C1 (en) Rotors manufacturing process
EP4592022A2 (en) Hybrid additive manufacturing repair with powder bed fusion feature and directed energy deposition joining
RU2837932C1 (en) Method for electron-beam welding of different-thickness parts from aluminium alloys