Повышение долговечности дисков компрессоров ГТД из титановых сплавов обработкой в псевдоожиженном слое абразива

Autor: Ulanov, S, Kachan, A
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении; № 2 (2019): Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении
Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні; № 2 (2019): Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні
New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering; No. 2 (2019): New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering
ISSN: 1607-6885
Popis: Purpose. Increasing fatigue life of GTE compressor disks made of titanium alloys by discs treatment in the fluidized abrasive bed.Investigation methods and equipment. The investigations were carried out using LPC stage I discs of ВТ3-1 alloy and HPC stages IV and V discs made of ВТ-9 titanium alloy of Д-36 aircraft engine.In the process of discs manufacture the following manufacturing methods were used: ultrasonic hardening and treatment in the fluidized abrasive bed.The ultrasonic hardening was carried out using Motor Sich serial installation and the fluidized abrasive bed treatment – using the АПС-600А installation.The discs were tested before and after the treatment on a special electrohydraulic test bench with a multi-axis loading system using a fixture reproducing radial and circumferential stresses at the base of an inter-slot projection.The testing was carried out at specimens temperature of 390 °С and 430 °С.For measuring the length of cracks and the time of their occurrence in the slots, the discs were inspected by ЛЮМ-1-ОВ method ant using the МПБ-2 microscope and КМ-8 cathetometer.Obtained results. It has been established that for LPC stage I discs made of ВТ3-1 alloy the increased fillet radius combined with subsequent treatment in the fluidized abrasive bed increases fatigue life of the discs by 6 times before crack occurrence, and increases durability of the disc with a crack by 5.5 times.Durability of a disc is within 41 % to 77.8 % of their total fatigue life .Treatment of the compressor dics made of ВТ-9 titanium alloy in the fluidized abrasive bed creates residual compression strain up to 300 MPa in the surface layer.Testing of the LPC stage 1 discs showed that frequency and shape of the discs effect both fatigue life prior to a crack occurrence and durability prior to discs destruction within the entire investigated loading frequency range of 0.01 Hz to 1.0 Hz.Testing of HPC stages IV and V discs of ВТ-9 titanium alloy showed that temperature variation within 390 °С to 430 °С did not contribute significantly to the fatigue life change. Introduction of endurance into the loading cycle has a considerable effect on the low-endurance fatigue of the compressor discs.Increase of the soak time up to 60 seconds under the same loading conditions decreased fatigue life of the full-scale specimens by 10 times.Scientific novelty. It was demonstrated that treatment of the compressor disks made of titanium alloys in the fluidized abrasive bed increases their cyclic life by 5 to 6 times in comparison with their treatment in accordance with serial technology.Practical effect. A process sheet was proposed and the modes of compressor discs treatment in the fluidized abrasive layer were developed that provide increase of the fatigue life by 5 to 6 times as compared with a serial technology.
Цель работы. Повышение долговечности дисков компрессоров ГТД из титановых сплавов обработкой в псевдоожиженном слое абразива.Методы и оборудование для исследования. Исследования проводились на дисках I ступени КНД из титан ового сплава ВТ 3-1 и дис ках IV и V ступеней КВД из тит анового сплава ВТ-9 авиационного двигателя Д-36.При изготовлении дисков компрессоров применялись технологические методы: ультразвуковое упрочнение (УЗУ) и обработка в псевдоожиженном слое абразива (ПСА).УЗУ выполнялось на серийной установке АО «Мотор Сич», а обработка в ПСА – на установке АПС-600А.Испытание дисков до и после обработки проводилось на специальном электрогидравлическом стенде с многоосной системой нагружения с применением приспособления с воспроизведением радиального и окружного напряжений в основании межпазового выступа.Испытание проводилось при температуре образцов 390 °С и 430 °С.Для измерения длины трещин и времени их появления в пазах, диски контролировали методом ЛЮМ-1-ОВ, а также с помощью микроскопа МПБ-2 и катетометра КМ-8.Полученные результаты. Установлено, что для диска I ступени КНД из титанового сплава ВТ3-1 сочетание увеличения радиуса выкружки с последующей обработкой в ПСА повышает их долговечность до появления трещины в 6 раз, а живучесть диска с трещиной – в 5,5 раз.Живучесть диска составляет от 41 % до 77,8 % от полной долговечности.Обработка дисков компрессора из титанового сплава ВТ-9 в ПСА создает в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия с максимальной величиной до 300 МПа.Испытание дисков I ступени КНД показало, что частота и форма диска влияют как на долговечность до появления трещины, так и на долговечность до разрушения дисков во всем исследованном диапазоне частот нагружения от 0,01 Гц до 1,0 Гц.Испытания дисков IV и V ступеней КВД из титанового сплава ВТ-9 показали, что изменение температуры с 390 °С до 430 °С существенного влияния на изменение долговечности не оказывает. Введение выдержки в цикл нагружения существенно влияет на малоцикловую усталость дисков компрессора.Увеличение времени выдержки до 60 с при тех же условиях нагружения снизило долговечность натурных образцов в 10 раз.Научная новизна. Показано, что обработка дисков компрессора из титановых сплавов в ПСА повышает их циклическую долговечность в 5…6 раз по сравнению с их обработкой по серийной технологии.Практическая ценность. Предложена технологическая схема и отработаны режимы обработки дисков компрессора в ПСА, обеспечивающие повышение долговечности в 5…6 раз по сравнению с серийной технологией.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: