Введение к работе
Актуальность работы. Определение остаточного ресурса деталей машин в процессе их регламентного обслуживания является неотъемлемой частью мероприятий, направленных на обеспечение эффективной и безопасной эксплуатации техники.
Важное место в мероприятиях, обеспечивающих выполнение требований по надежности и безопасности авиационной техники, занимают работы по оценке состояния деталей газотурбинных двигателей (ГТД) методами неразрушающего контроля (НК). Методами НК выявляются трещины, коррозионные и эрозионные поражения, прогары и другие дефекты.
В настоящее время состояние материала определяется по отработанному ресурсу в часах или циклах. Эта оценка не всегда соответствует реальному состоянию детали, так как изначально ресурс назначался для детали с наихудшим сочетанием свойств материала и условий работы. При таком подходе значительная часть ресурса детали остается неиспользованной.
Для максимального использования ресурса высоконагру-женных, ответственных н дорогостоящих деталей ГТД необходим переход на эксплуатацию по состоянию, что предъявляет повышенные требования к НК и ставит новые задачи по его примененшо. Прежде всего, это определение остаточного ресурса, а для основных деталей - проведение дефектоскопического контроля наиболее опасных зон с малой периодичностью. Требование выполнения дефектоскопии с малой периодичностью часто ограничено возможностями традиционных подходов к контролю. Это обуславливает большой интерес к развитию методов встроенного контроля.
Для деталей ротора ГТД вопросы оценки состояния материала по результатам НК на стадии до появления несплошности и при встроенном контроле являются малоизученными. Отсутствуют методики и аппаратура для реализации встроенного контроля.
Цель диссертации состоит в разработке и реализации методик встроенного НК, методик, обеспечивающих контроль за повреждаемостью деталей ротора ГТД в наиболее опасных зонах с малой периодичностью, и методик, позволяющих оценивать остаточный ресурс по результатам проведения НК.
Научная новизна. Определены основные параметры систем, предназначенных для дефектоскопического контроля дисков и лопаток ГТД вращающегося ротора с помощью неподвижного (встроенного) вихретокового преобразователя.
Разработана методология создания вихретоковых встроенных преобразователей для обнаружения дефектов (трещин) на вращающихся деталях.
Установлена аналитическая зависимость, позволяющая учитывать изменение чувствительности встроенного вихретокового контроля, при изменениях зазора между преобразователем и вращающейся деталью и колебаниях температуры в процессе измерений.
Получены диаграммы роста трещин от отверстий и пазов типа "ласточкин хвост" по сигналам вихретоковых преобразователей в процессе испытаний модельных и натурных дисков на разгонных стендах.
Экспериментально установлены зависимости между параметрами амплитуды и энергии сигналов акустической эмиссии и состоянием материалов ЭИ698ВД, ВЖЛ-12У и 12Х18Н9Т при малоцикловом изотермическом и неизотермическом нагружении. На защиту выносятся:
Создание новых методик исследования повреждаемости на основе разработки встроенных средств вихретокового НК вращающихся деталей.
Реализация встроенного вихретокового контроля повреждаемости материалов модельных дисков, дисков компрессора и турбины ГТД при нормальной и повышенной температурах.
- Методика обнаружения трещин на входных и выходных кром
ках в лопатках ГТД при вращении ротора.
- Результаты исследований повреждаемости материалов
ЭИ698ВД, 12Х18Н9Т и ВЖЛ-12У методом акустической эмиссии в
процессе малоциклового изотермического и неизотермического на-
гружения.
Практическая ценность. Разработанные методики и средства ВТ контроля повреждаемости деталей позволяют существенно увеличить производительность НК за счет проведения дефектоскопии дисков и лопаток ГТД при вращающемся роторе. Полученные закономерности изменения АЭ сигналов дают возможность оценивать состояние материалов при малоцикловом изотермическом и неизотермическом нагружении.
Разработанные методики НК внедрены на стендах ЦИАМ и используются при проведении испытаний материалов и изделий.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на Научно-технической конференции "Высокое качество и надежность машиностроительной продукции - через исследования, контроль и диагностику". Осенний машиностроительный салон, ВДНХ СССР. (Москва, 1991г.), на Международном салоне "Новые Российские технологии для машиностроения" (Берлин, 1994г.), на 2-ой Межотраслевой научно-технической конференции "Совершенствование методов и средств стендовых испытаний ВРД и их узлов" ( Лыт-карино, 1995г.), на XXVII Международном научно-техническом совещании по проблемам прочности двигателей (Москва, 1999г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научно-технических статей, выпущен руководящий документ и получено 1 авторское свидетельство.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, изложена на 154 страницах, включая 78 рисунков, 7 таблиц, список использованной литературы и 4 приложения).
