Metòd pou analiz krak nan motè aero entegral bag lam

Avèk amelyorasyon nan pèfòmans aero-motè, materyèl ki lejè ak segondè-efikasite pou lam turbine yo te vin tounen yon tandans devlope. Silisyòm carbure long fib ranfòse Titàn matris konpoze te atire anpil atansyon paske nan efè rediksyon pwa bon yo ak kapasite yo kenbe tèt ak chay annulaire. Materyèl lam turbine sa a gen gwo fòs, rezistans tanperati ki wo ak pwopriyete ekselan fatig ak ranpe. Pwosesis manifakti a enplike nan fòje alyaj Titàn nan yon fòm lam, rezève fant nan bag la lam ranpli materyèl la konpoze, ki se Lè sa a, byen kole pa teknoloji izostatik cho peze.

Nan etid sa a, yo te teste lavi fatig vibrasyon nan lam I lè l sèvi avèk pwosesis FHT + HIP ak lam II lè l sèvi avèk sèlman pwosesis FHT, ak nimewo sib la nan sik te 3 × 10 ^ 7. Lam mwen te sispann tès la nan 1.8 × 10 ^ 7 fwa akòz yon krak pwent, pandan y ap lam II te pase tès la. Pa mwayen enspeksyon makwoskopik, analiz ka zo kase, tès materyèl, tès mekanik ak simulation eleman fini, karakteristik krak yo ak kòz lam mwen te analize pou detèmine mòd echèk li yo.

1. Pwosesis tès ak rezilta yo

1.1 Enspeksyon makroskopik

Rezilta deteksyon fliyoresans nan lam I krak yo montre nan Figi 1. Te gen fant toupre pwent pwent lam la, ak fliyoresans la te montre ke fant yo te antre nan direksyon epesè lam la, ak fant yo te apeprè 33 mm lwen. kwen inlet lam la.

1.2 Analiz frakti

Krak lam la louvri, epi yo montre mòfoloji makro nan ka zo kase a nan Figi 2. Ka zo kase a se blan gri, ak koulè a ​​se evidamman diferan de zòn nan atifisyèlman louvri. Fluctuation an jeneral nan ka zo kase a se ti, ak karakteristik sa yo nan kwen radyasyon ak arc fatig yo evidan, ki endike ke ka zo kase a se krak fatig. Konsantre sou nimewo piblik la: de pouvwa machin an premye, aksè gratis nan done masiv de machin, konsantre sou de konesans machin ak teknoloji kle!

Yo te itilize mikwoskospi elektwonik (SEM) pou obsève mikwoskopik krak ka zo kase nan lam la, epi li te jwenn ke kwen yo gaye ak arc fatig konvèje sou sifas dorsal lam la, ki endike ke fatig la te kòmanse soti nan la e li te prezante yon karakteristik yon sèl sous. Kote rejyon sous la te montre nan zòn liy wouj nan figi 2. Pli lwen amplifiée obsèvasyon te montre ke usure nan zòn sous fatig te lou e pa evidans métallurgiques défauts te obsève (nwa liy zòn nan figi 3a). Rezilta yo nan analiz spectre enèji montre ke kontni an O nan rejyon sa a se evidamman pi wo pase sa ki nan matris la, ak lòt eleman pa gen okenn anòmal evidan. Gwoup fatig klè ak fant segondè ka wè nan zòn nan ekstansyon, plis konfime nati a ka zo kase kòm fatig (FIG. 3b). Mak machining lam (FIG. 4) yo te vizib sou sifas la bò nan rejyon sous la, ki te gen yon sèten Ang ak krak la, ki endike ke pwomosyon nan inisyasyon krak pa t 'siyifikatif. Pozisyon macro nan rejyon sous fatig sou bò dèyè lam la montre nan Figi 5. Rejyon sous la se apeprè 15 mm soti nan figi fen pwent lam la ak 20 mm soti nan kwen inlet la, epi li pwolonje sou tou de bò yo. pwent lam la ak kwen inlet la.

Tès pèfòmans mekanik yo te fèt sou lam I ak II, ak 4 echantiyon yo te pran nan chak lam. Yo te fè tès tensile nan tanperati chanm dapre estanda HB 5143-1996, vitès chaje te 1mm /min, ak de echantiyon yo te teste nan chak eta. Yo te montre rezilta yo nan Tablo 2. Yo te fè tès fatig segondè-sik nan tanperati chanm dapre estanda HB 5287-1996, epi yo te teste de echantiyon pou chak eta. Rezilta yo montre nan Tablo 3.

Fòs la sede ak fòs rupture nan lam I yo se yon ti kras pi ba pase sa yo ki nan lam II, elongasyon an se menm jan, men kontraksyon an seksyon se evidamman diferan, ak lam I pa gen okenn kou evidan. Tès fatig nan tanperati chanm te montre ke pèfòmans nan fatig nan lam I te siyifikativman pi ba pase sa yo ki nan lam II. Lam yo trete ak FHT ka satisfè egzijans tès yo nan 3 × 10 ^ 7 fwa, pandan y ap lam yo trete ak FHT + HIP pa ka satisfè kondisyon tès yo, ki se ki konsistan avèk rezilta tès yo nan lavi fatig vibration.

1.5 Analiz estrès

Krak ka zo kase fatig lam I soti nan sifas do lam epi li gen yon distans sèten nan pwent pwent lam ak bò lam. Yo nan lòd yo analize relasyon ki genyen ant orijin fatig ak distribisyon estrès, analiz la estrès sifas nan lam te pote soti nan lojisyèl ANSYS simulation eleman fini.

Nan modèl eleman fini nan lam, yo te itilize eleman C3D10 pou divizyon may, ak yon total de 12 035 eleman ak 48 216 nœuds. Mòd Vibration koube premye lòd la te itilize pou analiz simulation eleman fini. Pwen referans la se te pwent lam kwen inlet la, epi yo te chwazi kondisyon fwontyè pati tenon an kòm sipò rasin lan. Rezilta distribisyon estrès yo te montre nan FIG. 8. Li ka wè ke gen twa pwen nivo estrès segondè sou lam la, pwen an estrès maksimòm se sou bò a dèyè nan lam la, ak pwen an estrès ki pi wo a se tou pre figi a pwent fen ak kwen an inlet nan basen an lam. bò. Korespondan kote estrès segondè yo montre nan tablo 4. Fatig nan lam I soti nan sifas la dèyè nan lam, ak zòn sous la se apeprè 15 mm soti nan pwent pwent lam ak 20 mm soti nan kwen an inlet, ki se fondamantalman konsistan. ak pozisyon nan zòn estrès maksimòm C nan lam.

2. Analiz ak diskisyon

Analiz ka zo kase a montre ke karakteristik krak nan lam mwen konfòme yo ak karakteristik yo ki fatig segondè sik, ak kantite sik k ap travay rive nan 1.87 × 10 ^ 7 fwa. Lam yo trete pa pwosesis FHT (tretman chalè) ka satisfè kondisyon tès yo nan 3 × 10 ^ 7 fwa; Sepandan, lam yo trete ak FHT + HIP (cho izostatik peze) fraktire apre sèlman 3 × 10 ^ 6 sik, ak plastisit yo ak pwopriyete fatig diminye anpil.

Leaf II trete pa pwosesis FHT pou fòme yon estrikti panyen nèt, ak faz acicular la distribye nan grenn jaden an, ki amelyore pwopriyete fòs ak fatig nan materyèl la. Nan lòt men an, apre tretman FHT + HIP, grenn nan lam I ap grandi anpil, ak faz segondè a kontinyèlman distribye nan fwontyè grenn nan , ki mennen nan fant la gaye fasil sou fwontyè a grenn jaden, kidonk diminye rezistans nan fatig.

Analiz la eleman fini montre ke pwen an estrès maksimòm nan lam la sitiye sou bò a dèyè nan lam la, ki se ki konsistan avèk pozisyon nan rejyon an sous nan fant la I nan lam la. Sa a endike ke rejyon an estrès maksimòm se kote ki gen plis chans pou krak fatig rive. Pou HIP trete lam mwen an, akòz kwasans lan grenn jaden ak egzistans faz kontinyèl, rejyon sa a gen plis tandans fè krak fatig byen bonè.

Rezilta yo montre ke Forge segondè nan alyaj Titàn apre tretman aje ka ankouraje spherodization nan faz nan zegwi ak fòme yon estrikti ekiaaxial eta tranzisyon amann. Malgre ke severite a ka zo kase nan estrikti sa a se yon ti kras pi ba pase sa yo ki nan estrikti a panyen nèt, li ka pi apwopriye pou forge bag lam entegral la. Se poutèt sa, li rekòmande pou ajiste sekans pwosesis la epi aplike segondè Forge apre cho izostatik peze pou fè pou evite kontinyèl -faz fòmasyon fwontyè grenn jaden ak amelyore pèfòmans an jeneral nan lam la.

3. Konklizyon ak Sijesyon

1) Apre tretman FHT + HIP, pwopriyete krak nan lam annulaire entegral se fatig sik segondè, ak krak la fatig soti nan zòn estrès maksimòm sou sifas la dèyè nan lam.

2) Apre tretman HIP, gen yon fim kontinyèl ak fwontyè grenn dwat, ki siyifikativman diminye rezistans fatig ak mennen nan inisyasyon twò bonè nan fant fatig.

3) Li rekòmande pou pote yon tretman segondè forge apre pwosesis cho izostatik peze pou jwenn yon estrikti spheroidized eta tranzisyon amann pou evite efè negatif kontinyèl fwontyè grenn faz sou pèfòmans.