Лопатки турбин
В этой связи ЦНИИТМАШем проводятся исследования конструктивной прочности основных элементов турбин-лопаток, паропроводов, дисков и роторов. В задачу работы по лопаткам входило исследование вибропрочности (сопротивления усталости и демпфирующей способности) материала опытных штамповок лопаток последних ступеней ЦНД турбины К-1200, изготовленных из перспективных титановых сплавов ВТЗ-1 и ТС-5. Штамповки лопаток были выполнены по двум схемам горячего деформирования: партия — путем однократной протяжки заготовки с последующей деформацией на клин и штамповкой профиля; партия — путем многократной попеременной протяжки и осадки заготовки с последующей деформацией на клин и штамповкой профиля. Результаты оценки сопротивления усталости материала лопаток, полученные на круглых образцах — диаметром 7 мм при симметричном и асимметричном циклах нагружения (ст= 45 кГмм2 — напряжение растяжения в корневом сечении пера лопаток) и в условиях концентрации напряжений (типовой круговой надрез глубиной 1 мм и радиусом 0,5 мм) на базе 1 -108 циклов.
При переходе к сложным видам нагружения, характерным для работы материала лопаток в турбине, было выявлено, что оба сплава весьма чувствительны как к асимметрии цикла, так и к концентрации напряжений (см. таблицу). Однако наиболее ярко это проявляется в условиях одновременного действия статической растягивающей нагрузки (сгст = 45 кГмм2)1 и концентрации напряжений.
Пределы усталости в этом случае резко снижаются и составляют всего лишь 7 кГмм2 для партии и 13- 14 кГмм2 — для партии. Легко видеть, что конструктивная усталостная прочность материала лопаток из обоих исследуемых сплавов, выполненных по первой технологической схеме, в два раза ниже, чем по второй.
Примерно аналогичный результат был получен и при изучении на камертонных образцах демпфирующей способности материала исследуемых лопаток. Значения декремента колебаний материала лопаток, полученных по второй технологической схеме, на 50% выше для сплава ВТЗ-1 и в два раза выше — для сплава ТС-5, чем при изготовлении лопаток по первой схеме.
