Диагностика разрушений и оценка эксплуатационной работоспособности рабочих турбинных лопаток авиационных двигателей

DOI: 10.34759/vst-2019-4-108-122

Авторы

Киселев Ф. Д.

«Центральный научно-исследовательский институт Военно-воздушных сил» Министерства обороны Российской Федерации, Аэродромная улица, 2-5, Щелково, Московская область, 141103, Россия

e-mail: kiselev_fd@mail.ru

Аннотация

Проведены исследования разрушений турбинных лопаток авиационных двигателей в процессе эксплуатации; развиты методические подходы и разработаны новые методики диагностики разрушений, оценки работоспособ­ности, живучести лопаток; установлены причины эксплуатационных разрушений; разработаны рекомендации по предотвращению разрушений турбинных лопаток в эксплуатации. Установлены внешние, фрактографические и металлографические признаки, необходимые и достаточные для оперативной идентификации изломов лопаток по типам эксплуатационных разрушений. Представлены результаты экспериментального измерения скорости роста усталостных трещин в материале лопаток при высокотемпературных испытаниях на примере трех жаропрочных литейных сплавов на никелевой основе. Установлен интервал совпадения макро- и микроскорости роста уста­лостной трещины. Полученные результаты фрактографического исследования микромеханизмов и стадийности роста трещин позволяют судить об условиях нагружения и скорости развития усталостной трещины.

Ключевые слова:

турбинные лопатки авиационных двигателей, диагностика эксплуатационных разрушений, сопротивление усталости, влияние концентраторов напряжений, скорость роста усталостной трещины, коэффи¬циент интенсивности напряжений, порог и предел циклической трещиностойкости

Библиографический список

1. Киселев Ф.Д. Диагностика разрушений и оценка эксплуатационной работоспособности рабочих тур­бинных лопаток авиационных двигателей: Моно­графия. – М.: Изд-во МАТИ, 2013. – 296 с.

2. Магеррамова Л.А., Васильев Б.Е. Влияние ориента­ции монокристалла на напряженно-деформирован­ное состояние и прочность лопаток газовых турбин // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 5. С. 89-97.

3. Авдеев А.В., Хомяков А.М. К методологии расчетов и нормирования запасов прочности деталей двига­теля // Вестник Московского авиационного инсти­тута. 2012. Т. 19. № 2. С. 112-120.

4. Киселев Ф.Д. Практические рекомендации по диаг­ностике разрушений рабочих лопаток турбин ГТД // Авиационная промышленность. 2017. № 4. С. 53-58.

5. Петухов А.Н., Киселев Ф.Д. Диагностика эксплуа­тационных разрушений турбинных лопаток авиа­ционных двигателей // Заводская лаборатория. Ди­агностика материалов. 2019. Т. 85. № 3. С. 41-51. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-3-41-51

6. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при цик­лическом нагружении. – М.: Изд-во Стандартов, 1983. – 96 с.

7. Броек Д. Основы механики разрушения / Пер. с англ. – М.: Высшая школа, 1980. – 368 с.

8. Махутов Н.А. Деформационные критерии разруше­ния и расчет элементов конструкций на прочность. – М.: Машиностроение, 1981. – 272 с.

9. Партон В.3., Морозов Е.М. Механика упругоплас­тического разрушения. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1985. – 504 с.

10. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с.

11. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Т. 1. Деформация и разрушение: Монография. – М.: Машиностроение, 1972. – 472 с.

12. Иванова В.С. Механизмы разрушения, структура и трещиностойкость конструкционных материалов // Проблемы прочности. 1985. № 10. С. 96-102.

13. Энгель Л., Клингеле М. Растровая электронная мик­роскопия. Разрушение: Справочник / Пер. с нем. Б.Е. Левина; Под ред. М. Л. Бернштейна. – М.: Металлургия, 1986. – 232 с.

14. Иванова В.С., Шанявский А.А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. – Челя­бинск: Металлургия, 1988. – 400 с.

15. Ботвина Л.Р. Разрушение: кинематика, механизмы, общие закономерности. – М.: Наука, 2008. – 334 с.

16. Феллоуз Дж. (ред.) Фрактография и атлас фрактог рамм: Справочник / Пер. с англ. М.Л. Бернштей­на. – М.: Металлургия, 1982. – 489 с.

17. Forsyth P.J.E. A two stage process of fatique crack growth // Symposium on Crack Propogation. Cronfield. 1961. Vol. 1, pp. 76-94.

18. Weicheng Y, Jincai Y, Zhongguang W. A stady of fatique fracture surfaces of a cast nickel-base superalloy // Fatique & Fracture of Engineering Materials & Structures. 1987. Vol. 9. No. 6, pp. 425–434. DOI: 10.1111/j.1460-2695.1987.tb00469.x

19. Екименков Л.И. Определение скорости развития усталостных трещин методом количественной фрактографии // Стандартизация расчетов и испы­таний на прочность. Вып. 5. – М.: Изд-во стандар­тов, 1984. – С. 67-73.

20. Ботвина Л.Р. Кинетика разрушения конструкцион­ных материалов: Учебник. – М.: Наука, 1989. – 230 с.

Скачать статью