Эксплуатационная специфика турбин диктует необходимость использования в изготовлении конструктивных составляющих новейших достижений в области материаловедения. В производстве рабочих и сопловых лопаток, валов, дисков, роторных деталей применяются жаропрочные сплавы, устойчивые к высокотемпературной коррозии. Для того чтобы убедиться в способности компонентов работать в газовых средах высокой температуры на протяжении гарантийного срока, проводятся лабораторные испытания.
Цель исследований заключается в моделировании стандартных условий и нагружений для анализа устойчивости турбинных материалов к передаваемым в комплексе температурным и механическим воздействиям.
Термомеханические исследования материалов для производства турбин
Высокотемпературные испытания материалов, предназначенных для производства турбинных двигателей, подразделяются на ускоренные и длительные варианты. К группе ускоренных тестов относятся исследования, предназначенные для выбора оптимальной производственной технологии и средства защиты от коррозии. Распространенная методика заключается в воздействии высокотемпературным потоком агрессивных газов и оценке последующих повреждений.
Длительные высокотемпературные исследования предоставляют возможность прогнозировать циклический ресурс турбинного двигателя. Они подтверждают или опровергают способность деталей турбин работать под заданным напряжением в высокотемпературной среде без остаточной деформации, повлекшей эксплуатационные затруднения или разрушение. Длительные испытания предопределяют воздействие переменных нагрузок: изгибов, кручений, серий растяжения-сжатия, комплекса усилий, которые производятся в неагрессивной среде, но при нагреве до 1200º С.
Усиленное внимание к длительным испытаниям обусловлено практическим значением результатов. Турбины производят из материалов с низким удельным весом, но высокой сопротивляемостью к кратковременным и длительным механическим воздействиям. Однако при повышении прочностных параметров сплавов уменьшается их пластичность. Итог упрочнения сопряжен с падением устойчивости к образованию трещин, ухудшаются показатели малоцикловой усталости.
При проведении длительных высокотемпературных исследований турбинных материалов получают следующие характеристики:
Опираясь на зафиксированные при испытаниях деформационные изменения, строят кривые зависимости характеристик от количества циклов. Графики отображают зависимость роста ползучести, величины деформации, скорости ползучести от произведенного циклического воздействия. Результаты испытаний с симметричными циклами оформляются в виде кривых усталости, которые наглядно демонстрируют уменьшение напряжения при росте числа циклов.
Технические средства для испытаний турбинных материалов
Для измерения деформационных изменений турбинных материалов, вызванных воздействием высоких температур в комплексе с циклическими усилиями, потребуются:
- Установка для усталостных испытаний. Лабораторная машина имитирует циклические нагрузки в формате многократного сжатия-растяжения, изгиба высокой частоты. Аппарат предназначен для проведения ресурсных тестов, изучения механизма возникновения и разрастания трещин. Установка оснащена пульсатором, микропроцессорным управлением, эксклюзивной системой фиксации дополнительных приборов и приспособлений. При подключении к аппарату модуля БСПД, разработанного креативными сотрудниками компании «ГОСТ», испытательные процессы автоматизируются. Регистрация показаний, первичная обработка, построение диаграмм производится в соответствии принятыми в РФ нормативными документами, загруженными в ПО «ГОСТ-ТЕСТ».
- Муфельная печь. Дополнительный лабораторный прибор предназначен для проведения высокотемпературных испытаний. В герметичной камере устройства формируется среда с необходимым для тестов уровнем нагрева. Печь снабжена изоляционным кожухом, удобной и простой в освоении панелью управления, системой транспортировки разогретых образов без участия лаборантов.
- Экстензометры. Чувствительные сенсоры фиксируют малейшие деформационные изменения на участках образцов, находящихся за пределами испытательных установок. Датчики используются для детальной регистрации измерений до момента разрушения.
Опытные эксперты-менеджеры компании «ГОСТ» проконсультируют желающих приобрести испытательные машины и сопутствующие технические средства, помогут выбрать оборудование и оформить заявку.
