Цель работы заключается в исследовании технологий изготовления двух типов крупногабаритных рабочих лопаток паровых турбин для атомных электростанций, а именно рабочей лопатки с длиной рабочей части 1760 мм из стали 15Х11МФ-Ш и рабочей лопатки с длиной рабочей части 1200 мм из титанового сплава ВТ6 с учетом характеристик конкретного оборудования, имеющегося на производстве. Проведено математическое моделирование процесса штамповки крупногабаритной лопатки с длиной поковки 2100 мм из стали 15Х11МФ-Ш на молоте 25 т. Подтверждена возможность оборудования по изготовлению заготовки лопатки, разработана технология штамповки крупногабаритной лопатки. Проведены испытания стали 15Х11МФ-Ш на сжатие при различных термодеформационных параметрах процесса штамповки. При помощи физического моделирования выявлено, что величина пластической деформации не оказывает существенного влияния на параметры микроструктуры. Разработанная технология штамповки выдана в производство. Для обеспечения требуемого металлургического качества исходного материала и штампованных заготовок разработаны и выпущены: технические требования на заготовку, получаемую ковкой, технические требования на горячекатаные прутки и технические требования на штампованные заготовки лопаток из стали 15Х11МФ-Ш. Проведена опытная штамповка заготовок лопаток из сортового проката и кованых прутков. Анализ результатов исследования штампованных заготовок, изготовленных из различных исходных заготовок, свидетельствует о стабильном комплексе механических свойств по сечению и соответствии качества металла штампованных заготовок лопаток техническим требованиям. Осуществлен научно обоснованный выбор типа исходной заготовки – сортовой прокат 15Х11МФ-Ш. Проведены производственные замеры количества ударов молота, величины недоштамповки заготовок лопаток на каждом этапе при серийном изготовлении. Разработана методика определения коэффициента полезного действия удара молота. В результате проведенного исследования получены данные по коэффициенту полезного действия удара молота 25 т, которые могут быть использованы при проектировании новых процессов штамповки крупногабаритных деталей. Проведено математическое моделирование штамповки лопатки из титанового сплава ВТ6. Определено количество ударов молота, которое необходимо для деформирования лопатки. Проведенное моделирование показало, что данную лопатку можно изготовить на имеющемся оборудовании – штамповочный молот 25 т за 1 переход. Выполнен анализ процесса коробления турбинной лопатки из титанового сплава ВТ6. Выявлено, что присутствует возможность уменьшения припуска на механическую обработку, что значительно снизит затраты на производство лопаток из сплава ВТ6. Выполнены испытания титанового сплава ВТ6 при различных термодеформационных параметрах обработки. Превалирующее влияние на процессы рекристаллизации оказывает температура деформации. С понижением температуры испытания от 938°С до 858°С количество рекристаллизованных зёрен, а, соответственно, и степень рекристаллизации, уменьшается. При этом какого-либо значимого влияния скорости деформации не выявлено.

The purpose of this work is to study the technologies for manufacturing two types of rotor blades for steam turbines for nuclear power plants, namely, a 1760 mm long rotor blade made of 15Х11МФ-Ш steel and a 1200 mm long rotor blade made of ВТ6 titanium alloy, taking into account the characteristics of the equipment available in production. Mathematical modeling of the process of forging a large-sized blade with a forging length of 2100 mm from steel 15Х11МФ-Ш on a 25 t hammer was carried out. The possibility of equipment for the manufacture of a blade blank was confirmed, the technology of large-sized blade forging was confirmed. Compression tests of 15Х11МФ-Ш steel were carried out at various thermal deformation parameters of the stamping process. Using simulation, it was revealed that the magnitude of plastic deformation does not affect the parameters of the microstructure. The developed stamping technology was released for production. To ensure the required metallurgical quality of the starting material and stamped blanks, the following have been developed and issued: technical requirements for a billet obtained by forging, technical requirements for hot-rolled bars and technical requirements for stamped blanks of blades made of 15Х11МФ-Ш steel. Experimental stamping of blade blanks from long products and forged bars was carried out. Analysis of the results of the study of stamped blanks made from various initial blanks indicates stable mechanical properties over the section and compliance of the quality of the metal of stamped blanks of blades with technical requirements. A scientifically substantiated choice of the type of initial billet was carried out - long products 15Х11МФ-Ш. Production measurements of the number of hammer blows, the value of under-stamping of blade blanks at each stage during serial production were carried out. A method for determining the effective action of a hammer blow has been developed. As a result of the study, data were obtained on the efficiency of a hammer blow of 25 tons, which can be used in the design of new stamping processes for large-sized parts. Mathematical modeling of punching of a blade made of titanium alloy ВТ6 has been carried out. The number of hammer blows required to deform the blade has been determined. The simulation showed that this blade can be manufactured using the existing equipment - a stamping hammer 25 tons per 1 pass. The analysis of the warping process of a turbine blade made of ВТ6 titanium alloy is carried out. It was revealed that there is a possibility of reducing the allowance for machining, which will significantly reduce the cost of producing blades from ВТ6 alloy. Tests of titanium alloy ВТ6 were carried out at various thermal-deformation processing parameters. The prevailing effect on the recrystallization processes is exerted by the deformation temperature. With a decrease in the test temperature from 938 ° C to 858 ° C of recrystallized grains, and, accordingly, the degree of recrystallization decreases. At the same time, no significant influence of the strain rate was revealed.