УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НЕОБРАБАТЫВАЕМЫХ УЧАСТКОВ ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Настоящая полезная модель относится к области физико-химической обработки деталей из стали и сплавов, в частности, при нанесении на часть поверхности детали ионно-плазменного покрытия, и может быть использована в авиакосмической технике, энергомашиностроении, электротехнике и других отраслях промышленности в случаях, когда требуется получение покрытий только на отдельных участках поверхности детали, например, на хвостовике рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя, а нанесение покрытий на остальные участки поверхности не допускается.
При нанесении покрытий на детали участки их поверхности, не подлежащие нанесению на них покрытия, предохраняют специальными защитными устройствами.
Известно устройство для защиты необрабатываемых участков поверхности детали, выполненное в виде металлического листа с прорезями (Патент РФ №2296181. МПК С23С 14/04, опубл. 27.03.2007).
Недостатком данного устройства является недостаточно эффективная защита необрабатываемых участков поверхности детали. Кроме того, применение такого устройства предполагает использование дополнительных средств защиты.
Известно устройство для защиты необрабатываемых участков поверхности лопатки турбины, содержащее корпус, крышку, по меньшей мере, одно отверстие для размещения обрабатываемой части детали и крепежные элементы (Авторское свидетельство РФ №28871, МПК С23С 10/04, опубл. 20.04.2003). Перед нанесением покрытия части детали, которые необходимо защитить, помещаются в корпус устройства, затем крышка с окном для размещения обрабатываемой части детали прижимается к корпусу с помощью клиновых зажимов.
Недостатком данного устройства является сложность соединения крышки с корпусом, т.к. из-за установки крепежных элементов увеличивается общее время сборки устройства с деталью. Кроме того, из-за отсутствия посадочного соединения крышки с корпусом, в случае недостаточно надежной фиксации крепежными элементами крышки на корпусе устройства, в процессе нанесения покрытия возможно смещение крышки относительно корпуса, что увеличивает вероятность попадания покрытия на защищаемую поверхность.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение степени защиты необрабатываемых участков поверхности лопатки турбины, подвергающейся ионно-плазменной обработке, путем обеспечения возможности плотной и надежной фиксации крышки на основании корпуса устройства, при одновременном конструктивном упрощении соединения крышки с корпусом устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для защиты необрабатываемых участков поверхности лопатки турбины газотурбинного двигателя, при нанесении ионно-плазменного покрытия на ее хвостовик, содержит корпус, крышку, имеющую отверстие для хвостовика лопатки, при этом согласно заявленной полезной модели, крышка выполнена в виде цилиндрического стакана с дном, причем цилиндрический стакан своей кромкой опирается на кольцевой выступ цилиндрического основания корпуса, образуя с корпусом беззазорное разъемное соединение.
Выполнение крышки в виде цилиндрического стакана с дном, опирающегося своей кромкой на кольцевой выступ цилиндрического основания корпуса, позволяет закрепить крышку на корпусе устройства без использования крепежных элементов, что облегчает процесс сборки и разборки устройства. Благодаря беззазорному разъемному соединению цилиндрического стакана с цилиндрическим основанием корпуса обеспечивается плотная и надежная фиксация крышки на основании корпуса устройства по всей площади сопрягаемых поверхностей, что позволяет защитить необрабатываемую часть лопатки турбины от попадания на нее частиц материала покрытия.
На наружной поверхности дна цилиндрического стакана может быть смонтирована накладка с отверстием, выполненным с возможностью размещения в нем элемента для фиксации лопатки, закрепляющего ее в крышке устройства, причем поверхность фиксирующего элемента является дополнительным препятствием от проникновения частиц материала покрытия в зазоры между стенками отверстия в дне цилиндрического стакана и обрабатываемой частью лопатки.
Цилиндрическое основание корпуса устройства может быть снабжено цилиндрическим защитным экраном, внешний диаметр которого не превышает внутреннего диаметра цилиндрического стакана, что обеспечивает дополнительную защиту пера лопатки в случае ненадежного закрепления крышки на основании корпуса устройства.
Полезная модель поясняется графическими материалами (фиг.1-3).
На фиг.1 приведен продольный разрез устройства для защиты участков поверхности лопатки.
На фиг.2 - общий вид устройства в сборе с обрабатываемой лопаткой.
На фиг.3 - устройства в оснастке стола рабочей камеры ионно-плазменной установки типа «Булат».
Предлагаемое устройство состоит из крышки в виде цилиндрического стакана 1 и корпуса 9 (см. фиг.1). Цилиндрический стакан 1 выполняет роль внешнего защитного экрана и имеет боковую поверхность 2 и дно 4, в котором имеется отверстие 5 для размещения хвостовика 17 лопатки 15. На наружной поверхности дна 4 имеется накладка 6 с отверстием, в который входит элемент 7 для фиксации лопатки в цилиндрическом стакане 1. Корпус 9 устройства состоит из цилиндрической опоры 10, служащей для закрепления устройства в оснастке установки для нанесения покрытия, и соосно установленных на опоре 10 цилиндрического защитного экрана 11 и цилиндрического основания 13, причем внутренняя поверхность цилиндрического стакана 1 образует с цилиндрической поверхностью основания 13 беззазорное разъемное соединение. Цилиндрическое основание 13 снабжено кольцевым выступом 14, на который опирается кромка 3 боковой поверхности 2 цилиндрического стакана 1. Цилиндрический защитный экран 11 имеет цилиндрическое осевое углубление 12, которое служит для размещения в нем пера 16 лопатки 15. Все элементы корпуса устройства образуют между собой неразъемное, например, сварное соединение.
Работа заявленного устройства рассмотрена на примере нанесения ионно-плазменного покрытия TiN на хвостовик рабочей охлаждаемой лопатки турбины газотурбинного двигателя в ионно-плазменной установке типа «Булат».
Устройство работает следующим образом.
Вначале производится сборка устройства (по количеству обрабатываемых деталей). Механически обработанная и обезжиренная лопатка 15 своим хвостовиком 17 вставляется в отверстие 5 дна 4 цилиндрического стакана 1 до упора таким образом, чтобы хвостовик 17 максимально выступал над наружной поверхностью дна 4 (см. фиг.1). Затем лопатка 15 фиксируется в цилиндрическом стакане 1 с помощью элемента 7, например, съемной вилки, раздвоенный конец 8 которой захватывает выступающую из отверстия 5 часть хвостовика 17, например, в местах ножки елочного замка хвостовика 17, и входит в отверстие накладки 6. Затем стакан 1 с зафиксированной в нем лопаткой 15 устанавливается кромкой 3 своей боковой поверхности 2 на кольцевой выступ 14 цилиндрического основания 13 корпуса 9, образуя беззазорное разъемное соединение сопрягаемых поверхностей. При этом часть пера 16 лопатки 15 свободно входит в цилиндрическое осевое углубление 12 защитного цилиндрического экрана 11.
Собранные устройства в сборе с лопатками 15 (см. фиг.2) размещаются на столе рабочей камеры промышленной ионно-плазменной установки типа «Булат» - далее установка (см. фиг.3). Размещаемые в установке устройства своими цилиндрическими опорами 10 корпуса 9 вставляются - каждый в свою оснастку, смонтированную в столе установки и снабженную приводом осевого вращения. Стол установки также снабжен приводом своего осевого вращения, благодаря чему обеспечивается возможность планетарного движения устройства с лопаткой, что способствует более равномерному нанесению покрытия TiN на поверхность хвостовика 17 лопатки 15. Далее вакуумная дверка установки, содержащая вакуумную резиновую прокладку, плотно прижимается винтами типа «барашков» и производится включение установки для выполнения процесса нанесения покрытия, при котором в режиме образования ионной плазмы на хвостовике 17 лопатки 15 формируется покрытие TiN, при этом частицы материала покрытия не имеют возможности проникновения на защищаемую устройством поверхность пера 16 лопатки 15. После окончания процесса нанесения покрытия устройства с лопатками 15 выгружаются из установки, после чего каждое из устройств разбирается с последующим извлечением из него лопатки 15. Разборка устройства производится в обратном порядке от его сборки.