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

Анотація

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.