Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЙ НА КОНСТРУКТИВНУЮ ПРОЧНОСТЬ ЛИТЫХ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-5-52-66

Полный текст:

Аннотация

При установлении причин разрушений турбинных лопаток важным этапом является оценка параметров качества изготовления лопаток, влияющих на их эксплуатационную работоспособность. Производственные дефекты, как правило, являются концентраторами напряжений. При этом под дефектами понимаются не только те, наличие которых не допускается техническими условиями на изготовление лопаток, но и разного рода выявленные концентраторы, способствующие разрушению лопаток в эксплуатации. Оценка качества лопаток предусматривает выявление и анализ дефектов, а также определение технологического этапа, на котором они образовались. Для охлаждаемых турбинных лопаток это литейный этап их изготовления. Исследования лопаток, разрушившихся в процессе наработки в эксплуатации, показывают, что несмотря на их контроль и отбраковку при изготовлении в материале турбинных лопаток, устанавливаемых на авиационные двигатели, присутствуют литейные дефекты. Показано, что выявленные литейные дефекты влияют на характеристики прочности турбинных лопаток и инициируют в них усталостные разрушения в процессе эксплуатации. Отмечены особенности характеристик качества монокристаллических турбинных лопаток, влияющие на их работоспособность, отмечены дефекты, способствующие их разрушению в эксплуатации. Показана необходимость совершенствования нормирования и контроля качества при проектировании и производстве лопаток.

Об авторах

А. Н. Петухов
ЦИАМ им. П. И. Баранова
Россия


Ф. Д. Киселев
«ЦНИИ ВВС» Минобороны России
Россия


Список литературы

1. Владимиров В. И. Физическая природа разрушения металлов. — М.: Машиностроение, 1984. — 280 с.

2. Суворов А. Л. Дефекты в металлах. — М.: Наука, 1984. — 176 с.

3. Епишин А. И., Линк Т. Пористость в монокристаллах никелевых жаропрочных сплавов / Изв. АН СССР. Металлы. 2005. № 6. С. 85 - 93.

4. Исходжанова И. В., Бондаренко Ю. А., Лаптева М. А. Оценка структуры монокристаллического жаропрочного никелевого сплава, полученного при различных условиях направленной кристаллизации, с использованием методов количественного анализа видеоизображений / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 12. С. 54 - 62.

5. Каблов Е. Н. Производство турбинных лопаток методом направленной кристаллизации / Газотурбинные технологии. 2000. № 3. С. 73 - 82.

6. Лютцау В. Г., Костюкова Е. П., Толорайя В. Н., Корни¬лова О. М. Исследование степени совершенства кристаллов никелевого жаропрочного сплава / Изв. АН СССР. Металлы. 1978. № 3. С. 166 - 170.

7. Шалин Р. Е., Светлов И. Л., Качалов Е. Б. и др. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов. — М.: Машиностроение, 1997. — 336 с.

8. Епишин А. И. Структура, анизотропия физико-механических свойств и механизмы высокотемпературной ползучести монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов: дис. ... докт. физ.-мат. наук. — М., 2007. — 261 с.

9. Pollock Т. М., Tin S. Nickel-Based Superalloys for Advanced Turbine Engines: Chemistry, Microstracture, and Properties / Journal of propulsion and power. 2006. Vol. 22. N 2. March -April. P 667 - 672.

10. Shollock B. A. Solidification defects in directionally solidifiednickel base superalloys: problem solving using electron backscattered diffraction / Mater. Science and Technology. 2006. Vol. 22. N11 . P 1338-1342.

11. Price F. R., Mueller B. A. ANS Land Based Turbine casting Initiative. http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/ 97/97ats/ats_pdf/ATS5-7.pdf

12. Каблов E. H., Толорайя В. H., Остроухова Г. А., Алешин И. Н. Исследование ростовых дефектов на полосчатость в монокристальных отливках из безуглеродистых жаропрочных сплавов / Двигатель. 2010. № 6(72). С. 65 - 71.

13. Вьюшков В. Н. и др. Определение разориентировки субзерен в монокристаллических турбинных лопатках / Авиационная промышленность. 2010. № 4. С. 61 - 66.

14. Сидохин Е. Ф., Сидохин В. А., Хаютин С. Г. О субструктуре монокристаллических лопаток ГТД / Авиационная промышленность. 2009. № 1. С. 34 - 36.

15. Толорайя В. Н., Каблов Е. Н., Светлов И. Л. Ростовая текстура при направленной кристаллизации никелевых жаропрочных сплавов / МиТОМ. 2006. № 8. С. 25 - 32.

16. Хаютин С. Г., Яковлева Ю. В. О разориентации субструктуры в монокристаллах / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 4. С. 42 - 44.

17. Ртищев В. В., Гурский Г. Л., Бавельский Д. М. Влияние технологических факторов на конструкционную усталостную прочность турбинных лопаток, изготовленных методом направленной кристаллизации / Тр. ЦКТИ. 1987. Вып. 237. С. 105-116.

18. Назаркин Р. М. и др. Необратимые изменения тонкой структуры монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов в процессе длительной эксплуатации турбинных лопаток / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 12. С. 21 - 39.

19. Шорр Б. Ф., Мельникова Г. В. Некоторые вопросы динамики монокристаллических лопаток турбин / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2010. № 4. С. 33 - 40.

20. Воробьев Ю. С , Чугай М. А., Кулишов С. В., Скрицкий А. Н. Влияние кристаллографической ориентации на колебания рабочего колеса ГТД с монокристаллическими неохлаждаемыми лопатками / Вюник двигунобудування. 2010. № 2. С. 105 - 108.

21. Колесников В. И., Придорожный Р. П., Шереметьев А. В. Влияние кристаллографической ориентации на статическую прочность и сопротивление усталости монокристаллических рабочих лопаток / Авиационно-космическая техника и технология. 2001. Вып. 26. С. 132 - 135.

22. Тихомирова Б. А., Живушкин А. А., Сидохин Б. Ф. Об исследовании кристаллографической ориентировки на эксплуатационные свойства монокристальных турбинных лопаток / Вестник СГАУ. 2011. № 3(27). С. 50 - 53.

23. Придорожный Р. П., Шереметьев А. В., Зиньковский А. П. Влияние кристаллографической ориентации на спектр собственных частот и форм колебаний монокристаллических рабочих лопаток турбин / Вюник двигунобудування. 2006. № 2. С. 42 - 48.

24. Morosov J. Effect of Secondary Orientation on Fatique Crack Growth in Single Crystal Turbine Blades. M.S. thesis. Mech. Eng. Dep. Univ. of Florida, Gainesville. FL. May, 1999.

25. Arakere N. K., Swanson G. Effect of Crystal Orientation on Fatique Failure of Single Crystale Nickel Base Turbine Blade Superalloys / Presented at the ASME IGTI conference May 8-11 , Munich, for accepted publication in the ASME Journal of Gas Turbines and Power. 2000. P 157 - 163.

26. Swanson G., Arakere N. K. Fatique Failure of Single Crystale Nickel Base Turbine Blade Superalloys / NASA Technical Paper TP-2000-210074.2000.

27. Yue Z. F., Lu Z. Z. Effect of crystal orientation on the creep resistance of single-crystal nickel-base superalloys / Mater. Sci. Technol. 2003. N 19(8). P 1012 - 1016.

28. Arakere N. K., Swanson G. Effect of Crystal Orientation on Fatigue Failure of Single Crystal Nickel Base Turbine Blade Superalloys. Eng. / Gas Turbines Power. 2002. Vol. 124. P 161-175.

29. Hou N. X., Gou W. X., Wen Z. X., Yue Z. F. The influence of crystal orientation on fatique life of crystal cooled turbine blade / Mater. Sci. and Eng. A. 2008. Vol. 492. N 1-2. P 413 -418.

30. Авиационные правила. Ч. 33. Нормы летной годности двигателей воздушных судов. Межгосударственный авиационный комитет. — М.: Авиаиздат, 2012. — 46 с.

31. Конструкционная прочность материалов и деталей ГТД. Руководство для конструкторов / Тр. ЦИАМ. 1979. № 835.

32. Kitagawa Н., Takahashi S. ASM Proceedings of 2nd Int. Conf. on Mech. Behavior of Mat. Metal Park. Ohio, 1976. P 627.

33. Петухов A. H., Киселев Ф. Д. Диагностика эксплуатационных разрушений турбинных лопаток авиационных двигателей / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 3. С. 41 - 51.


Для цитирования:


Петухов А.Н., Киселев Ф.Д. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЙ НА КОНСТРУКТИВНУЮ ПРОЧНОСТЬ ЛИТЫХ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019;85(5):52-66. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-5-52-66

For citation:


Petukhov A.N., Kiselev F.D. THE IMPACT OF STRESS CONCENTRATORS ON THE STRUCTURAL STRENGTH OF CAST TURBINE BLADES OF AIRCRAFT ENGINES. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2019;85(5):52-66. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-5-52-66

Просмотров: 31


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)