ФІНІШНІ МЕТОДИ ОБРОБКИ ЛОПАТОК ГТД ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЇХ РЕСУРСУ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-3-5Ключові слова:
методи зміцнення лопаток, комплексні технології, термічні методи, хімічні методи, азотування, загальний ресурс, газотурбінний двигун.Анотація
Мета роботи. Метою роботи є проведення аналізу сучасних підходів та методів, збільшення ресурсу компресорних лопаток ГТД через використання різних індивідуальних і комплексних методів обробки поверхні деталей. Кінцевим результатом цього аналізу є узагальнення даних по ефективності індивідуального використання кожного з методів окремо і ефективності комбінованого використання двох і більше методів одночасно або послідовно. По результатам узагальнення зроблені висновки по раціональності використання комплексних підходів та означені напрямки нових досліджень в майбутньому.
Методи дослідження. Підбір літературних джерел здійснювався з використанням бібліографічних баз Google Scholar та Scopus. Ключові слова для пошуку були «методи зміцнення лопаток», «комплексні технології», «термічні методи», «хімічні методи», «азотування»,» загальний ресурс», «компресор ГТД» українською та англійською мовами.
Отримані результати. Основним результатом роботи є чітке і детальне узагальнення і порівнювальний аналіз основних методів зміцнюючей обробки лопаток ГТД. Вказане узагальнення обґрунтовано показує перевагу використання комплексних підходів. Детально розглянуо ефект синергії при одночасному використанні декількох технологій і підтверджується це результатами звітів по практичному використанню і лабораторних досліджень, які опубліковані вітчизняними та іноземними науковцями.
Наукова новизна. Виконано комплексну систематизацію та порівняльний аналіз ефективності індивідуальних і комбінованих методів поверхневої обробки лопаток газотурбінних двигунів (ГТД) з урахуванням глибини зміцнення, приросту ресурсу, технологічної сумісності та практичної реалізованості. Запропоновано структурований підхід до оцінки синергетичного ефекту від комбінацій різних методів (механічних, хіміко-термічних, термічних, іонно-плазмових) з відокремленням найбільш результативних технологічних поєднань. Обґрунтовано, що використання таких комбінацій забезпечує підвищення ресурсу до 400–500% без зміни геометрії деталі чи матеріалу основи, що відкриває нові можливості для їхнього впровадження у серійне виробництво та ремонт авіаційної техніки.
Практична цінність. Результати роботи можуть використовуватись інженерами та науковими співробітниками для ознайомлення із сучасними різноплановими методами підвищення ресурсу ломаток ГТД, ефективністю цих методів та з перевагами комплексних підходів до використання цих методів у виробництві ГТД.
Посилання
Altenberger I., Nalla R. K., Sano Y., Wagner L., Ritchie R. O. (2012). On the effect of deep-rolling and laser-peening on the stress-controlled low- and high-cycle fatigue behavior of Ti-6Al-4V at elevated temperatures up to 550 °C. International Journal of Fatigue, 44, 292–302.
Pitanga M., Cioffi M. O. H., Venditti M. L. R., Woorwald H. (2010). Fatigue fracture behavior of Ti6Al4V PVD coated. Procedia Engineering, 2, 1859–1864. DOI: 10.1016/j.proeng.2010.03.200.
Clauer A. H. Laser shock peening for fatigue re-sistance // Surface Performance of Titanium. – 1996. – P. 217–230.
Bednarz A., Misiolek W. Z. (2024). Assessment of the impact of shot-peening on the fatigue life of a com-pressor blade subjected to resonance vibrations. Lehigh University, https://preserve.lehigh.edu/_flysystem/fedora/2024-03/0acbff61614714256f6d593218556ab9.pdf
Prevéy P. S., Ravindranath R. A., Shepard M., Gabb T. Fatigue life improvement using low plasticity burnishing in gas turbine engine applications. – Lambda Technologies. https://www.lambdatechs.com/wp-content/uploads/Case-Studies-of-Fatigue-Life-Improvement-Using-Low-Plasticity-Burnishing-in-Gas-Turbine-Engine-Applications.pdf
Liu C., Liu D., Zhang X., Liu D., Ma A., Ao N., Xu X. (2019). Improving fatigue performance of Ti-6Al-4V alloy via ultrasonic surface rolling process. Journal of Materials Science & Technology, 35, 8, 1555–1562. DOI: 10.1016/j.jmst.2019.03.036.
Bhavsar V., Jhala G., Shankar J. Characterization of Ti–6Al–4V alloy modified by plasma nitriding process. https://www.researchgate.net/publication/322386952
Kaouka A., Benarous K. Characterization and properties of boriding titanium alloy Ti6Al4V. –https://www.researchgate.net/publication/318775487
Chastand V., Tezenas A., Cadoret Y., Quaegebeur P., Maia W., Charkaluk E. (2016). Fatigue characteriza-tion of titanium Ti–6Al–4V samples produced by addi-tive
manufacturing. Materials Today: Proceedings, 3, 10, 270–4279. DOI: 10.1016/j.matpr.2016.02.336
Kachan O. Ya., Ulanov S. O. (2022). Pidvyshchennia dovhovichnosti zvarnykh barabaniv rotoriv kompresoriv obrobkoiu v psevdorizhzhenomu shari abrazuvu // Novi materialy i tekhnolohii v meta-lurhii ta mashynobuduvanni1, 1, 53–57. DOI: https://doi.org/10.15588/1607-6885-2022-1-7
Elshaer R. N., El-Hadad S., Nofal A. (2021). In-fluence of heat treatment processes on microstructure evolution, tensile and tribological properties of Ti6Al4V alloy. Scientific Report, 11, 15505. DOI: 10.1038/s41598-021-94831-z.
Kachan A. Ya., Ulanov S. A. (2021). Vplyv umov deformuvannia tytanovykh splaviv na yakist pov-erkhni pera kompresornykh lopatok. Novi materialy i tekhnolohii v metalurhii ta mashynobuduvanni, 2, 26–31. DOI: 10.15588/1607-6885-2021-3-5.
Kachan A. Ya., Ulanov S. A. (2018). Up-rochniaiucha obrobka detalei rotora osevoho kompresora HTD. Zbirnyk naukovykh prats Dniprovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. Tekhnichni nauky, 173–179.
Prasad K., Kumar V. Isothermal and thermome-chanical fatigue behaviour of Ti-6Al-4V titanium alloy. https://www.researchgate.net/publication/251608818
Luo X., Dang N., Wang X. The effect of laser shock peening, shot peening and their combination on the microstructure and fatigue properties of Ti-6Al-4V titani-um alloy, https://www.researchgate.net/publication/348726089
Kachan O. Ya., Ulanov S. O. (2023). Vstanovlennia zakonomirnostei obrobky dyskiv u psev-dorizhzhenomu shari abrazuvu // Kosmichna nauka i tekhnolohiia, 29, 6, 62–67. DOI: 10.15407/knit2023.06.062
Klocke F., Mader S. (2005). Fundamentals of the deep rolling of compressor blades for turbo aircraft // Steel Research International, 76, 2–3, 122–126. DOI: 10.1002/srin.200506001
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
