Высокоградиентная технология (температурный градиент на фронте кристаллизации (G) от 60–70 до 200–220°С/см) литья лопаток с направленной и монокристаллической структурой с применением жидкометаллического охладителя вместо традиционно используемого (особенно за рубежом) радиационного охладителя (G=20–30°С/см).

Высокий уровень служебных характеристик лопаток, изготовленных по данной технологии, обеспечивается отсутствием поверхностных карбидов и дефектов типа freckles, пониженной микропористостью, высокой дисперсностью структурных составляющих, кристаллографической ориентацией в наиболее выгодном направлении, малой степенью ликвации и т. п.

Повышение температурного градиента на фронте кристаллизации до 200–220°С/см позволяет получать отливки с тонкодисперсной структурой высокой степени однородности (междендритное расстояние ?=100–150 мкм) и с существенно меньшей микропористостью (до 0,1%). Для реализации процесса разработаны новые составы и технология изготовления керамических стержней и оболочковых форм, обеспечивающие литье лопаток при температурах заливки расплава до 1700°С.

Сравнение технологий литья (схем) лопаток в РФ (ВИАМ) и за рубежом

Комбинированная технология зарождения монокристалла (затравка-геликоид) для получения отливок лопаток с высокой степенью структурного совершенства обеспечивает 100%-ную передачу структуры данной ориентации от затравки к изделию, уменьшает блочность и разориентацию субзерен. Технология широко применяется в серийном производстве и обеспечивает высокий (90–95%) выход годного по макроструктуре материала.

Во ФГУП «ВИАМ» осуществляется комплекс работ по проектированию, изготовлению, вводу в эксплуатацию оборудования с компьютерной системой управления, технологическому и сервисному сопровождению, а также даются рекомендации по расширению номенклатуры деталей, получаемых методом высокоградиентной направленной кристаллизации.

ФГУП «ВИАМ» предлагает установки для серийного производства лопаток с направленной и монокристаллической структурой в условиях температурного градиента G?100°С/см:

• УВНК-9 – для литья лопаток размером до 300 мм;
• УВНК-10 – для литья крупногабаритных (до 800 мм) лопаток, створок и проставок реактивного сопла с управляемым вектором тяги, сложнопрофильных заготовок для изотермической штамповки дисков малогабаритных двигателей;
• УВНК-14 – для литья крупногабаритных (до 650 мм) лопаток энергетических и газоперекачивающих установок.

ФГУП «ВИАМ» предлагает установку для серийного производства лопаток с монокристаллической структурой в условиях температурного градиента G?100°С/см:

• УВНС-6 – промышленная высокоградиентная установка с шлюзовой камерой для литья деталей горячего тракта ГТД с направленной и монокристаллической структурой (длиной до 200 мм). Установка оснащена подвижными тепловыми экранами, отделяющими зону нагрева от зоны охлаждения (жидкометаллический охладитель – олово). Установка оснащена системой управления основными параметрами технологического процесса с помощью компьютера.

Установка УВНК-9

Установка УВНК-10

Установка УВНС-6

Установка УВНК-14