Турбинные лопатки материалы

Пористые материалы находят большое применение в таких конструкциях, как высокотемпературные теплообменники, турбинные лопатки, реактивные сопла и т. д. На практике охлаждение пористых структур достигается нагнетанием жидкости или газа через капилляры твердого тела. Процесс теплообмена в таких пористых системах весьма сложен. При решении задачи предполагается, что вся передача теплоты внутри плоской пластины осуществляется за счет теплопроводности через твердую фазу и что температуры твердого тела и жидкости почти не отличаются друг от друга в любой точке пористой структуры. Эти предположения существенно упрощают решение задачи [Л. 205]. [c.62]

Теплостойкость обычных материалов меньшая например, стойкость фенольных стеклопластиков равна примерно 175— 230° С и не превышает 250° С. У современных газовых турбин лопатки роторов работают в среде с гораздо более высокой температурой (порядка 600° С), [c.357]

Турбинные лопатки 224 материалы 225 производство 225 эрозия 226 [c.255]

Сталь для лопаток турбин. Номенклатура материалов, используемых в лопатках турбин, особенно велика. Наиболее широкое применение в данных деталях находят высокохромистые нержавеющие аустенитные стали различного легирования, а также сплавы на никелевой, никелькобальтовой и кобальтовой основе. [c.200]

Методика позволяет проводить измерения характеристик материалов, свойства которых в значительной степени изменяются от образца-к образцу вследствие трудности точного повторения технологии, а также с течением времени испытаний. При этом испытания могут проводиться на образцах, близких по форме к производственным деталям, а также-на самих деталях (например, турбинная лопатка, представляющая собой искривленный клин). [c.76]

Учитывая, что металлокерамические материалы обладают высокой теплопроводностью (например, материалы на основе карбида кремния имеют А = 30 у-90 ккал/м-час-град), в деталях типа турбинной лопатки, в условиях работы деталей в двигателе, значение критерия Био практически никогда не превосходит значения 1—2. Это означает, что можно пользоваться теорией максимальных напряжений, возникающих в моменты максимальной неравномерности полей температур. [c.350]

Увеличение температуры газа прежде всего ограничивается прочностью рабочих лопаток турбины. Решение задачи повышения температуры газа при сохранении необходимой надежности работы элементов газовой турбины идет по двум направлениям дальнейшее повышение жаропрочности и жаростойкости материалов, а также разработка керамических и спеченных материалов для турбинных лопаток. Опыт показывает, что решение этой проблемы связано с большими трудностями. Средний темп прироста температуры газа благодаря повышению жаропрочности металлических материалов за последние 20 лет не превышает 10 К в год. В настояш,ее время турбинные лопатки, выполненные из лучших литых сплавов на основе никеля и кобальта, могут работать длительное время без охлаждения при температуре газа не выше 1250 К. [c.188]

При приложении к материалу напряжений, изменяющихся во времени, из-за структурной неоднородности материала, обусловленной его кристаллической структурой, в некоторых кристаллографических плоскостях отдельных зерен возникает циклическая упруго-пластическая деформация даже при напряжениях, меньших предела упругости. В результате по мере накопления числа циклов нагружения чаще всего на поверхности детали возникает небольшая начальная макротрещина. Она является фокусом последующего усталостного разрушения (рис. 16.1). Чаще всего в турбинных лопатках фокус появляется в зонах максимальных напряжений, вызванных концентрацией напряжений [c.428]

Это указывает на то, что в точках тип материал должен выйти за пределы упругости и получить некоторые остаточные деформации. В случае пластических материалов, способных получать до разрушения значительные удлинения, остаточные деформации в перенапряженных местах не представляют опасности, они повлекут за собой более равномерное распределение напряжений по сечению тп. Это свойство пластических материалов — выравнивать распределение напряжений в случае резких изменений в поперечных размерах брусков — особенно ценно, и при проектировании таких конструкций, как турбинные лопатки, нужно обращать особое внимание на то, чтобы применяемый /р материал был способен получать значительные деформации и чтобы его пластические свойства не исчезали при тех температурах, которые мы имеем в паровых турбинах. [c.239]

В других исследованиях этого направления (см. [5, 24, 67]) разрабатываются методы оптимизации с учетом конкретных объектов или структуры используемых материалов (строительные конструкции, турбинные лопатки, ядерные реакторы и т.п.). [c.5]

Облицовочные и конструкционные материалы для аппаратов, работающих в горячих средах,, содержащих сернистый газ. Детали повышенной пластичности, подвергающиеся ударным нагрузкам, клапаны гидравлических прессов, турбинные лопатки, арматура крекинг-установок с рабочей температурой до 500° С, предметы домашнего обихода, а также изделия, подвергающиеся действию слабо агрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре и др.). [c.107]

Влияние напряженного состояния. Экспериментально установлено, что материалы, непластичные в условиях линейного растяжения, пластически деформируются в условиях всестороннего неравномерного сжатия (рис. 9, е). Такая схема напряженного состояния соответствует, например, процессу выдавливания — прессования. Этот процесс поэтому применяется для получения деталей (турбинные лопатки, клапаны) из специальных сплавов, имеющих низкие пластические свойства. Чем меньше разница между напряжениями 01, Од и больше их абсолютная величина, тем значительнее повышается пластичность материала и растет сопротивление деформированию. Если 01 = СГ.2 = 03, то пластическая деформация будет отсутствовать, материал будет подвергаться только упругой деформации. Ярким примером увеличения пластичности материала в условиях всестороннего неравномерного сжатия является деформация чугуна выдавливанием, пластическое деформирование мрамора в специальной камере. [c.32]

Оборудование контрольно-измерительных приборов и автоматики детали регулирования турбин (тяги, золотники, буксы, штоки, пружины, сервомоторы) детали парового уплотнения и автомата безопасности турбин лопатки турбин приводные рем- ш монтажные материалы инструмент и спецодежда [c.481]

При обработке в электролите (при электрохимической обработке и др.) поверхностный слой насыщается водородом, что может привести к хрупкой поломке деталей при их эксплуатации. Для устранения этого недостатка, а также для уменьшения остаточных напряжений, образующихся в поверхностном слое при изготовлении ответственных деталей (турбинные лопатки), нередко применяют дополнительное (механическое) полирование, что повышает их предел выносливости. Опасность насыщения поверхностного слоя водородом увеличивается с понижением скорости прокачки электролита через межэлектродный зазор она больше при обработке заготовок из титановых и жаропрочных сплавов чем из других материалов. При электролитическом хромировании также происходит насыщение поверхностного слоя водородом, вызывающее снижение предела выносливости детали. Водород можно удалить отпуском детали при температуре 120—140° С. [c.131]

Турбинные лопатки изготавливаются для водяных, паровых и газовых турбин из различных материалов с разными формами и разными способами. [c.431]

Жаропрочные никелевые сплавы принадлежат к материалам, трудно поддающимся традиционной механической обработке, используемой для придания турбинной лопатке окончательной геометрии. Усложнение конструкции лопаток, обусловленное необходимостью повысить рабочую температуру лопатки путем введения системы внутренних охладительных каналов, приводит в некоторых случаях к невозможности достичь желаемой геометрии лопатки механической обработкой заготовки. В этом случае для изготовления лопаток обычно используется технология литья по выплавляемым моделям [4]. Одновременно снижается стоимость операций по изготовлению лопаток (особенно при использовании методов точного литья), а также может достигаться получение ло- [c.130]

Применение пайки и склеивания в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов (например, пластмасс) и высокопрочных легированных сталей, многие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, лопатки турбин, топливные и масляные трубопроводы и др. В самолетостроении наблюдается тенденция перехода от клепаной алюминиевой [c.68]

В МГД-генераторе сильно нагрета только плазма и отсутствуют движущиеся детали, подвергаемые подобно лопаткам турбин одновременному воздействию больших механических напряжений и высоких температур. Возможность использовать огнеупорные материалы и применять охлаждение неподвижных металлических деталей, соприкасающихся с плазмой, позволяет повысить температуру рабочего тела, а значит, и КПД установки. Для температуры плазмы, равной на входе 7 i = 2500 К, а на выходе Гг = 300 К, теоретическое зна [c.183]

Многократные изменения в условиях сопряжения лопаток при их сборке в ремонтах приводят к тому, что между ремонтами напряженное состояние лопаток различно. Некоторые лопатки могут иметь многократно повторяющийся уровень наибольшего напряженного состояния и накапливать повреждения в материале наиболее интенсивно по сравнению с остальными лопатками не только разных дисков турбин, но и в пределах одного диска. Поэтому при приближении к предельному состоянию в эксплуатации начинают наблюдаться случаи возникновения трещин без видимых отклонений в условиях нагружения лопаток. [c.627]

Последняя группа матриц, о которой здесь упомянем, это группа сплавов на никелевой основе, используемая в качестве материалов матрицы для высокотемпературных приложений. Сплавы на никелевой основе использовались в последние 20 лет в конструкциях, работающих при высоких температурах, например в лопатках роторов газовых турбин. Для получения существенного увеличения прочности они армировались вольфрамовыми волокнами. Высокая плотность композита ограничивает полезную объемную долю волокон примерно до 25%, поэтому необходима высокопрочная матрица. В этом случае матрица дает значительный вклад в общую характеристику композита и, в частности, в его длительную прочность. [c.284]

Для некоторых видов испытаний образцов из тугоплавких материалов с покрытиями, наносимыми на лопатки Турбин, использовалась специальная приставка к камере горения, состоящая из отсека с форсункой, охлаждаемой водой. Введение в газовый поток с температурой 1300—1400° С дополнительного (вторичного) топлива и сжигание его в специальной графитовой камере, теплоизолированной с помощью засыпки сажи, позволило повысить температуру газового потока до 1700—1800°С. [c.190]

В современных энергетических газовых турбинах применяется главным образом охлаждение корневых частей рабочих лопаток. Ввиду ограниченной теплопроводности жаропрочных сталей дальнейшее повышение температур газа при таких методах охлаждения должно быть связано с соответствующим повышением температур рабочих лопаток. Пока нет оснований рассчитывать на возможность большого увеличения жаропрочности конструкционных материалов. Поэтому в ближайший период времени единственный путь резкого повышения температур газа — переход к интенсивному охлаждению всего пера рабочей лопатки. Ниже будет показано, что в ГТУ этот путь сопряжен с энергетическими потерями, в значительной степени обесценивающими термодинамические преимущества, связанные с ростом начальной температуры. [c.203]

Составными являются конструкции, имеющие механические средства крепежа, такие, как заклепки, болты и винты. К подобным конструкциям относятся и обшивка со стрингерами на заклепках, являющаяся элементом фюзеляжа самолета, и составные блоки дизельных двигателей. Примерами цельных или сварных конструкций являются звукопоглощающие оболочки и лопатки турбин. Цельные конструкции обычно имеют высокое начальное демпфирование, при котором коэффициент потерь может достигать значения 0,05. Это значение намного превышает то, которое можно получить в сварных или цельных конструкциях, потому что демпфирование за счет соединений будет минимальным, и измерения дают значение коэффициента конструкционных потерь, сопоставимое с потерями в самом материале, т. е. около 10- . .. 10-5 для стальных или алюминиевых конструкций. Поэтому увеличение коэффициента демпфирования, скажем, в десять раз для сборных конструкций является гораздо более сложной задачей, чем для цельной или сварной конструкции. Различным случаям применения должны соответствовать различные способы обработки материалов и конструктивные приемы, повышающие демпфирующую способность, что зависит от демпфирующих свойств исходной конструкции. [c.40]

Изнашивание в гидроабразивном и в газоабразивном потоках. Многие детали машин изнашиваются в потоке воды, несущем абразивные частицы. Сюда относятся лопатки гидравлических турбин, работающих в воде, несущей песок детали землесосов, перекачивающих пульпу. Для лабораторных испытаний на изнашивание материалов, работающих в таких условиях, применяются машины нескольких типов, имеющие общим то, что в них воспроизводятся удары и скольжение абразивных частиц об образцы металлов. [c.244]

Поскольку скорости потока являются важным фактором, определяющим процессы эрозии и, следовательно, долговечности материалов, работаюш,их в газовом потоке (турбинные лопатки, аблирующие теплозащитные конструкции), можно полагать, что при изучении этих явлений аналогия Рейнольдса найдет применение. [c.116]

Керамической основой в кермете служат окислы и металлоподобные соедИ нения карбиды, бориды, силициды и нитриды — таких переходных металлов, как Si, Ti, Zr, Mo и др. Металлической составляющей служаг сплавы группы железа, хром, алюминий. Из керметов на базе карбида титана изготовляют, например, диски и лопатки газовых турбин. Прекрасными материалами с высо кими жаропрочностью и жаростойкостью являются керметы на основе боридов переходных металлов и керметы на оксидной основе. [c.370]

Наиболее перспективными областями применения таких материалов являются прочные корпуса глубоководных аппаратов, крылья высокоскоростных самолетов, корпуса ракетных двигателей, турбинные лопатки и т. д. В частности, в докладе приводится сравнение весовых и прочностных характеристик корпуса второй ступени ракеты Минитмен с LID = 2,9, выполненного из титана, композитного материала, состоящего из смол различных типов, армированных волокнами бора в продольном направлении и стеклянными волокнами AF-994 — в окружном направлении. Оказалось, что во втором случае корпус на 20% легче (вес соответственно 146 и 117 ка) и на 15% жестче (Е1 соответственно 15-10 и 18,9-10 кПсм ). Одним из интересных и перспективных направлений в создании высокопрочных и термостойких материалов является создание композитных материалов на основе связующего металла, имеющего более высокую температуру плавления, по сравнению с армирующим материалом — волокнами бора. [c.355]

Сочетание высокой коррозионной стойкости и удельной прочности в жидких щелочных металлах и их парах делает молибден и его сплавы одним из лучших материалов в автономных энергетических установках для космических аппаратов. В последние годы в этом направлении достигнуты значительные успехи. Например, по данным работ [169а, 186а], турбинные лопатки (см. рис. 1.2) из молибденовых сплавов TZM успешно выдержали длительные испытания в опытных установках, где качестве рабочей среды использовали пары цезия и калия. После испытания в опытной турбине в течение 3000 ч при температуре 750°С и скорости потока 160 м/с потеря массы лопаток составляла всего лишь 0,029%, а максимальная глубина коррозии менее 0,025 мм. Благодаря высокому модулю упругости и высокому пределу текучести, молибденовые сплавы типа TZM являются хорошим материалом для пружин, работающих в жидких металлах при температуре 800—1000° С. Такие пружины, покрытые никелем или дисилицидом молибдена, могут быть использованы также в окислительной среде при высоких температурах. Высокий модуль упругости, отсутствие взаимодействия с жидкими металлами и хорошая теплопроводность сделали молибден и его сплавы одним из лучших материалов для изготовления прессформ и стержней машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. [c.146]

Например, для изготовления тонких стержней, применяемых с целью получения в отливках внутренних отверстий малого диаметра (каналов охлаждения в турбинных лопатках), используются различные специальные материалы, например порошки моносульфида церия ( eS) на связке из эпоксидных или кремнийорганических смол, парафине, латексах. Растворителями в этих смесях служат бензин, керосин, толуол, ацетон. Масса наносится на проволочный стержень из вольфрама или молибдена окунанием, сушится и обжигается при 1700°С 1 ч в вакууме (1-10- мм рт. ст.). [c.32]

Для первых ступеней компрессора при малых углах атаки аэродемпфирование в 10—15 раз больше, чем демпфирование в материале лопатки. В турбинных лопатках аэродемпфирование существенно ниже, чем в компрессорных, но в последних ступенях некоторых турбин оно соизмеримо с механическим демпфированием. [c.262]

ПОД воздействием подвижного груза и пульсирующей силы, из-гибпые колебания стержня двоякой жесткости в переходном режиме вращения, нестационарные режимы колебаний турбинной лопатки с учетом рассеяния энергии в материале, изгибно-кру-тильные колебания стержней при наличии внутреннего трепия и другие. [c.175]

Для оценки сопротивления металлокерамических изделий истиранию, выкрашиванию и скалыванию применяют барабанную пробу. В стальной барабан, вращающийся вокруг горизонтальной оси, загружают исследуемые брикеты из металлокерамики. Вдоль продольной стены барабана прикреплена металлическая пластинка. После вращения в течение 15 мин со скоростью 60 об1мин (6 рад1сек) извлекают брикеты и определяют потери в весе вследствие выкрашивания. Потеря веса, выраженная в процентах, определяет прочность граней. Для пористых деталей применяют испытания в соответствии с условиями их будущей работы. Например, турбинные лопатки из пористых жаропрочных материалов, относящиеся к рассматриваемым далее так называемым потеющим деталям, охлаждают, подавая изнутри охлаждающую жидкость или газ к внешней поверхности лопатки, находящейся в соприкосновении с горячими газами. Эффективность охлаждения зависит от сорта порошка, из которого изготовлена лопатка, в том числе от размеров и форм зерен. Такой материал испытывают на длительную прочность при температуре его работы (несколько сот градусов) и на проницаемость охладителя. Поскольку пористость металлокерамических изделий оказывает большое влияние на прочность, Ъпреде-ление плотности является одним из видов испытаний для металлокерамики. Так как плотность литых металлов определяют по разнице веса в воздухе и воде, здесь при испытании пористого материала возможны большие погрешности. Поэтому металло- [c.136]

Характеристики материалов. Лопатки паровых и газовых турбин для температур до 450 °С изготовляют их хромистых сталей 10X13, 20X13 для t < 560 °С применяют упрочненные нержавею- [c.273]

Из этих материалов на заводе Metallwerke Plansee (Австрия) производятся опытные лопатки для авиационных газовых турбин. Как видно из табл. 27, с увеличением содержания цементирующего Ni—Со—Сг-сплава повышается ударная вязкость, значения прочности при комнатной температуре, жароупорность и падает твердость и длительная жаропрочность. [c.608]

Армированные волокнами композиционные материалы применяются чаще всего или в форме тонких оболопек, или как лопатки двигателей газовых турбин и компрессоров. Большинство таких элементов конструкций в процессе работы могут испытывать сильные удары, перпендикулярные плоскости армирования. Поэтому пригодность композита для практических целей определяется не только обычными конструкционными параметрами, но и его ударными свойствами. [c.322]

Важнейшей особенностью работы конструктивных элементов является циклический характер температурного поля, определяемый режимом работы изделия. Например, за двухчасовой полетный цикл транспортного газотурбинного двигателя (ГТД) температура выходной кромки лопатки существенно изменяется, при этом довольно значительно меняются и скорости нагрева при выходе на полетный режим [25]. Значительная неравномерность температурного поля свойственна охлаждаемым рабочим лапатка(М газовой турбины [71]. Менее опасные сочетания температур t и напряжений а реализуются в турбинном диске [71], однако для них свойственны высокие уровни температур и значительные градиенты. Из приведенных данных видно, что для температурного цикла нагрева элемента характерно чередование нестационарных и стационарных участков, причем последние занимают значительное время цикла. Высокие уровни температур, циклический характер температурного воздействия, чередование нестационарных и стационарных режимов создают е материале особые условия работы высокую термомеханическую напряженность, больщие уровни термических напряжений. Все это обусловливает в большинстве случаев работу материала конструктивного элемента за пределами упругости в наиболее напряженных точках наблюдается процесс циклического упругопластического деформирования, приводяший материал к разрушению за ограниченное число циклов (Ю —10 ). [c.8]

Вал<ной областью использования композиционных материалов, как указывалось, являются теплонагруженные детали газотурбинных двигателей для транспортных и энергетических установок. К наиболее теплонагруженным деталям газовых турбин относятся рабочие и сопловые лопатки турбины, так как они принимают на себя удар горячих газов, температура которых часто превышает температуру плавления современных жаропрочных сплавов [141 ]. Наиболее жаропрочные стареющие никелевые сплавы могут работать при температуре только до 1050° С. Для них температура 1100° С составляет 0,8 и является, по-видимому, предельной, тогда как дисперсноупрочненпые композиционные материалы при температуре 1200°С способны длительно и эффективно противостоять значительным нагрузкам [46]. [c.238]

Дисперсноупрочненные также как эвтектические и волокнистые армированные никелевые композиционные материалы, могут работать в качестве лопаток соплового аппарата, нагревающихся в работе до весьма высоких температур. Сообщается, в частности, что из сплава ТД-нихром изготовлены сопловые лопатки первой ступени турбины низкого давления двигателя F-101, предназначенного для сверхзвукового стратегического бомбардировщика В-1 [218]. [c.238]

В газотурбинных двигателях (ГТД) наиболее нагруженными деталями являются рабочие лопатки компрессора и турбины. Они работают в условиях высоких и быстросменяющихся температур и агрессивной газовой среды. В материале лопатки возникают большие напряжения растяжения от центробежных сил и значительные вибрационные напряжения изгиба и кручения от газового потока, амплитуда и частота которых меняются в широких пределах. Быстрая и частая смена температуры приводит к возникновению в лопатках значительных термических напряжений. [c.3]

Это процесс постепенного накопления повреждений материала под воздействием переменных напряжений и коррозионно-активных сред, приводящий к изменению свойств, образованию коррозионно-усталостных трещин, их развитию и разрушению изделия. Этому виду разрушения в определенных условиях могут быть подвержены все конструкционные материалы на основе железа, алюминия, титана, меди и других металлов. Опасность коррозионно-усталостного разрушения заключается в том, что оно протекает практически в любых коррозионных средах, включая такие относительно слабые среды, как влажный воздух и газы, спирты, влажные машинные масла, не говоря уже о водных растворах солей и кислот, в которых происходит резкое, иногда катастрофическое снижение предела выносливости металлов. Поэтому коррозионная усталость металлов и сплавов наблюдается во всех отраслях техники, но наиболее она распространена в химической, энергетической, нефтегазодобывающей, горнорудной промышленности, в транспортной технике. Коррозионно-усталостному разрушению подвергаются стальные канаты, элементы бурильной колонны, лопатки компрессоров и турбин, трубопроводы, гребные винты и валы, корпуса кораблей, обшивки самолетов, детали насосов, рессоры, пружины, крепежные элементы, металлические инженерные сооружения и пр. Потеря гребного винта современным крупнотоннажным судном в открытом океане приносиГ убытки, исчисляемые миллионами рублей. [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...