Повышение ресурса деталей газотурбинных двигателей на основе анализа напряженно-деформированного состояния

• Автор: Яблокова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСА ДЕТАЛЕЙ И КОНСТРУКЦИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ НЕРАЗРУШАЮЩИМИ МЕТОДАМИ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА
1.2 МЕТОД РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА (РСА) НАПРЯЖЕНИЙ
1.3 СПОСОБЫ РЕГИСТРАЦИИ ДИФРАКЦИОННЫХ МАКСИМУМОВ ПРИ АНАЛИЗЕ
НАПРЯЖЕНИЙ
1.4 ОСНОВНЫЕ®АКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ
1.5 АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
ГЛАВА 2 КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГТД МЕТОДОМ РСА
2.1 РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ МЕТОД sin2 \>
2.2 ТРЕХОСНОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
2.3 РЕНТГЕНОВСКАЯ ПОСТОЯННАЯ УПРУГОСТИ
2.4 ВНЕШНИЕ ЭТАЛОНЫ-МЕРЫ НАПРЯЖЕНИЙ
ГЛАВА 3 СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ЛОПАТОК ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ НДС
3.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЖАРОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ЛОПАТОК ГТД НА СПЛАВЕ ЖС6УВИ
3.2 АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЛОПАТКАХ ГТД ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИМ И РЕНГЕНОСТРУКТУРНЫМ МЕТОДАМИ
3.3 АНАЛИЗ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ЛОПАТКАХ ГТД ПОСЛЕ
Г ЛУБИННОГО.ШЛИФОВАНИЯ

ГЛАВА 4 НДС ЛОПАТОК И ДИСКОВ КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (КВД) ИЗ СПЛАВА ВТЗ
4.1 АНАЛИЗ НДС И МИКРОТВЕРДОСТИ НА ЛОПАТКАХ КВД ПОСЛЕ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ПЕРА ЛОПАТОК ВИБРОГАЛТОВКОЙ
4.2 НДС ДИСКА КВД, РАЗРУШЕННОГО В ЭКСПЛУАТАЦИИ
ГЛАВА 5 АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО И
СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ДИСКОВ КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (КНД) ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТЗ
5.1 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ДИСКАХ КНД МЕТОДАМИ РСА
5.2 АНАЛИЗ НДС ДИСКОВ КНД ПОСЛЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
5.3 АНАЛИЗ НДС И СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ РЕМОНТНЫХ ДИСКОВ КНД ПОСЛЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.4 АНАЛИЗ НДС И СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ РЕМОНТНЫХ ДИСКОВ КНД ПОСЛЕ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ
5.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА РЕМОНТНЫХ ДИСКОВ КНД
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Современное производство новых и ремонтных газотурбинных двигателей (ГТД) авиационного и наземного применения не представляется возможным без анализа и экспериментального исследования напряженно - деформированного состояния (НДС) деталей ГТД. Для оценки и обеспечения надежной работоспособности ГТД в целом большое значение имеет анализ напряжений и деформаций в наиболее нагруженных и ответственных деталях - на лопатках и дисках ГТД. Исследование остаточных напряжений (ОН) проводятся на поверхностях деталей в зонах концентраторов напряжений - это замки, полки, кромки лопаток, межпазовые выступы дисков и т.д. Остаточные напряжения в значительной степени определяют качество ГТД и его ресурс. Характер и величина остаточных напряжений, а также распределение их в поверхностных слоях детали определяется технологическими режимами соответствующей обработки и являются одним из показателей при выборе технологических режимов обработки и при контроле их в условиях производства.
Применяемые методы определения ОН на деталях ГТД в основном являются разрушающими (метод Давиденкова, метод механической тензометрии и т.д.), требуют подготовки поверхности деталей и образцов. При этом используются приближенные методики расчета параметров ОН, методы трудоемкие и не всегда отвечают современным требованиям контроля ГТД.
Наиболее эффективным методом неразрушающего контроля для определения остаточных напряжений в деталях является метод рентгеноструктурного анализа. Действующие методики РСА в российских предприятиях авиадвигателестроения позволяют контролировать ОН только на поверхности деталей несложной геометрии.
В поверхностном слое деталей ГТД после механической обработки материал текстурированный, и могут формироваться градиенты напряжений, что требует разработки применения новых методик исследования для уменьшения погрешности измерения ОН. Кроме того, распределение остаточных напряжений в зонах разрушения деталей имеет сложный характер и традиционные методики РСА не

а) от - 8 до + 8 МПа для углов 20ьк1> 155 °,
б) от - 12 до +12 МПа для углов 201,к1=( 145 - 155 )°,
в) от -18 до +18 МПа для углов 20[1к1< 145 °.
• Более высокие величины у/ обеспечивают наиболее полезную информацию о состоянии на глубине, уменьшают погрешность измерения из-за структурных неоднородностей материала по глубине исследуемого слоя.
• Расстояние между наконечником коллиматора и исследуемой поверхностью детали на портативном анализаторе напряжений с радиусом дуги гониометра 50 мм обычно находится в пределах 10...11 мм при использовании стандартного наконечника коллиматора, а при использовании более длинного наконечника - составляет около 5 мм. После калибровки тестовое пятно располагается точно в центре вращения дуги гониометра, а это важно для получения правильной величины сдвига пика.
• Оценка допустимой погрешности на напряжение проводится по формулам [37]:
а) если сг > -7-- ,, тогда отклонение на о должно
[400 х 1/ 25'2{Ш} ]
быть < ;
1500x1/282{Ш}
б) если Н<л 1 Ь тогда отклонение на <т должно быть
[400x1/2^2^) ]

5000х1/252{Щ
< — !сг( - т <
4 ' Ю000х1/252(Ш)
при том условии, если наличие напряжения сдвига было проверено двойным измерением 0 и+180°.
• Систематическая ошибка определения напряжений при проведении исследований новых материалов, в основном, возникает при использовании расчетных констант упругости и параметров кристаллической структуры.