3.2 Техническое и социально-экономическое обоснование темы.

Надежность и долговечность лопаток турбин являются решающими факторами, от которых зависит ресурс работы газоперекачивающих агрегатов. Применение лазерной наплавки позволяет увеличить ресурс работы наплавленных деталей на уровне новых и выше, что позволяет значительно снизить затраты на эксплуатацию.

Применяемая ранее электродуговая технология по восстановлению торца пера лопаток турбин не принесла желаемых результатов. Поэтому принято решение восстанавливать изношенные детали способом иимпульсной лазерной наплавки, как единственным приемлемым, для получения необходимого качества поверхностного слоя.

В настоящее время промышленность всего мира практически во всех направлениях использует локальный нагрев концентрированными источниками энергии. Мощные когерентные лазерные пучки при их фокусировке на поверхности материалов обеспечивают высокую концентрацию энергии в пучке нагрева. Это позволяет с высокой производительностью выполнять многие технологические операции: сварка, резка, термообработка и другие. В некоторых случаях лучевые технологии находятся вне конкуренции, так как с помощью лазеров можно достичь технических и экономических результатов, недостижимых при использовании других технических средств.

Высокая технико-экономическая эффективность применения луча лазера при обработке различных материалов обусловлена не только его преимуществами как высококонцентрированного источника энергии, но и его гибкостью и универсальностью как технологического инструмента.

Из вышесказанного следует, что тема является актуальной, так как связана с решением важных технико-экономических проблем: повышением производительности, качества, ресурса работы и снижения себестоимости обработки.

Следует учитывать также и социальные преимущества: повышение эффективности и культуры производства; уменьшение трудовых затрат, особенно ручного труда; престижность новой профессии; то обстоятельство, что экологические последствия внедрения лазерной технологии не нарушают условий охраны окружающей среды. Применение лазерной технологии не приводит к увеличению производственного травматизма и профзаболеваний.

3.3 Выбор и обоснование материалов для наплавки.

Лазерная наплавка заключается в нанесении на поверхность обрабатываемого изделия покрытия путем расплавления основы присадочного материала. Поскольку основа оплавляется минимально, то свойства покрытия в основном зависят от свойств наплавочного материала. В качестве наплавочного материала будет применяться порошковая наплавочная проволока.

Порошковые проволоки позволяют решить проблему механизации наплавочных работ на монтаже в открытых цехах и полевых условиях, повысить производительность процессов в 2-5 раз при высоком качестве металла швов и соединений, снизить трудоемкие и тяжелые ручные операции по очистке конструкций от брызг. 

Порошковые проволоки могут быть двух видом по способу применения и защиты от атмосферы – это порошковая газозащитная проволока и порошковая самозащитная проволока. 

Рисунок 3.1 – Строение порошковых проволок

Основные преимущества порошковых проволок в сравнении с другими сварочными материалами в том, что необходимые механические свойства сварного соединения, прочностные и пластические характеристики швов гарантируются без дополнительной термической обработки, за счет оптимального подбора сердечника, исходя из конкретной технической задачи.

Кроме того, благодаря использованию порошковых проволок, достигается:

• повышение производительности сварочных работ в 2-5 раз;

• возможность проведения сварочных работ без газа и флюса;

• малые потери металла на разбрызгивание;

• оптимальная форма швов;

• простота в эксплуатации и хорошие оперативные свойства;

• лучшие санитарно-гигиенические характеристики;

• возможность применения в монтажных полевых условиях.

Область применения порошковых проволок:

• особо ответственные металлоконструкции с тяжелым режимом работы;

• мостовые сооружения;

• резервуары и технологические емкости химических и нефтехимических объектов;

• ребра жесткости корпусов судов, барж, платформ, балок эстакад;

• строительные конструкции высотных зданий и промышленных объектов технологические и магистральные трубопроводы кожухи, воздухонагреватели доменных печей.

Для импульсной лазерной наплавки лопаток ТВД выбираем проволоку фирмы BÖHLER WELDING. Марка проволоки BÖHLER NIBAS 70/20-FD.

Описание и область применения

Порошковая проволока рутилового типа (с элементами основного) для сварки и наплваки. Высокая производительность и легкость использования проволоки сочетается с отличными сварочно-технологическими характеристиками: самоотделяющийся шлак; предельно малое разбрызгивание и образование цветов побежалости; гладкая поверхность шва; надежное проплавление. Высокая скорость сварки и отсутствие необходимости травления поверхности шва значительно снижает временные и материальные расходы. Возникновение сварочных дефектов сведено к минимуму. Проволока Böhler NIBAS 70/20-FD предназначена для наплавки никелевых сплавов, жаростойких и жаропрочных сталей, криогенных сталей, сварки разнородных и трудно свариваемых сталей. Применяется для изготовления сосудов высокого давления с рабочими температурами от -196°C до +550°C, жаропрочность при температурах до 1200°C (в атмосфере свободной от соединение серы). Наплавленный металл стоек к охрупчиванию, диффузия углерода при повышенных температурах сильно ограничена. Стойкость к термическим ударам и термоцикированию, полностью аустенитная структура, стойкость к коррозии, низкий коэффициент термического расширения.

Химический состав наплавленного металла указан в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – химический состав наплавленного металла.

С, %	Si, %	Mn, %	Cr, %	Ni, %	Nb, %	Fe, %
0,03	0,4	3,2	19,2	Основа	2,5	≤2,5

Используется защитный газ: Ar+(15..25)% CO₂. Расход газа 15..20 л/мин[12].