Инженеры Siemens Energy создали решение основе L-PBF для ремонта и модернизации лопаток турбин

Обычно для задач ТОиР используется процессы на основе прямого подвода энергии и материала (DED), когда присходит наплавка материала на изношенную поверхность. Использовать методы синтеза на подложке из порошкового слоя для добавления металла или модификации готовой детали гораздо сложнее, т.к. лазерная головка должна иметь очень четкое и точное видение каждого элемента, над которым она должна работать, внутри порошкового слоя.

С помощью L-PBF печати металлом на существующем компоненте, инженеры Siemens Energy смогли создать структуры с внутренними каналами в высоком разрешении. Такое высокое разрешение важно для включения новых геометрий охлаждающих структур в детали с очень ограниченным поперечным сечением. Новая конструкция позволяет более эффективно охлаждать критические участки лопаток турбин, предотвращая тем самым потери материала.

Одна лопатка газовой турбины SGT5-4000F преобразует примерно столько же энергии в механическую работу, сколько способны выдать 10 Porsche 911. Из-за высоких температур в сочетании с высокими скоростями газа во время работы газовой турбины со временем происходит выгорание наконечников лопаток, что в конечном итоге приводит к образованию зазоров между лопаткой и наружной частью турбины, что приводит к существенному снижению производительности. Этот процесс приводит к возникновению замкнутого круга: при увеличении зазора температура материала лопатки повышается из-за избытка горячего газа, что, в свою очередь, приводит к еще более быстрым потерям материала и еще больше увеличивает зазор между наконечником лопатки и кольцевым сегментом.

Турбинные лопатки, которые эксплуатировались при высоких температурах, имеют индивидуальные контуры из-за выработки материала, что усложняет их ремонт. Для решения этой проблемы была разработана цифровая CAD-CAM методика, которая автоматически подстраивает форму печатаемого с помощью L-PBF процесса наконечника лопатки под каждую лопасть.

Разработанную технологию Siemens называет Hybrid L-PBF Repair. Сообщается, что первые комплекты лопаток уже изготовлены с ее помощью, и в настоящее время идет работа по переводу стандартной процедуры ремонта этих деталей на новую технологию. В будущем решение Hybrid L-PBF Repair будет применяться и к другим компонентам.