Підвищення довговічності зварних барабанів роторів компресорів обробкою в псевдозрідженому шарі абразиву

Abstract

UK: Мета роботи. Підвищення довговічності роторів компресорів ГТД обробкою в псевдозрідженому шарі абразиву. Методи дослідження. Дослідження проводилися на зварених барабанах роторів компресора високого тиску (КВТ) авіаційного двигуна Д-36. Барабани оброблялися у псевдозрідженому шарі абразиву (ПША) установки АПС-600 без сопел та із застосуванням спеціальних повітряних сопел. Зразки для випробувань на довговічність вирізалися з дисків І і IV ступенів КВТ після виконання різних варіантів їхньої обробки. Випробування на довговічність зразків, вирізаних з диска IV ступеня КВТ, проводилося на машині УМЭ-1 ТМ при Т = 400 °С. Випробування на довговічність зразків, вирізаних з диска І ступеня КВТ, проводилося на машині ЭДЦ-20 при Т = 20 °С. Отримані результати. Установлено, що середня циклічна довговічність титанових зразків із сплаву ВТ-9, оброблених у ПША у складі барабана із застосуванням повітряних сопел в 2,2 рази більше, ніж середня циклічна довговічність зразків, оброблених у ПША без застосування сопел, при температурі випробувань Т = 400 °С. При обробці барабана ротора КВТ у ПША із застосуванням сопел забезпечується більш якісна обробка по дну паза і у кутах його торців. Низькотемпературний відпал барабана при Т = 550 °С є більш кращим, ніж при Т = 750 °С, тому що циклічна довговічність зразків, відпалених при Т = 550 °С, дещо більша. Відпал при Т = 750 °С повністю знімає ефект зміцнення, отриманий при обробці у ПША. Повторна обробка диска у складі барабана методом ПША відновлює його довговічність до вихідного стану. Наукова новизна. Показано, що обробка зварених барабанів роторів компресорів у ПША із застосуванням спеціальних повітряних сопел підвищує якість обробки і циклічну довговічність у порівнянні з обробкою без повітряних сопел. Встановлено температуру відпалу барабана ротора компресора, що забезпечує більш високу середню циклічну довговічність. Практична цінність. Запропоновано технологічну схему і відпрацьовано режими обробки зварних барабанів КВТ авіаційного двигуна Д-36 у ПША із застосуванням спеціальних повітряних сопел, що забезпечують підвищення довговічності в 2,2 рази у порівнянні із обробкою без сопел. EN: Purpose. Improvement in durability of welded drums of compressor rotors of the gas turbine engines by treatment in fluidized bed of abrasive material. Methods of research. The investigations were carried out on the welded drums of rotors of high pressure compressor (HPC) of the D-36 aero engine. The drums were treated in the fluidized bed of abrasive material of the АПС-600 installation without the nozzles and with the use of special air-blast nozzles. Test specimens for checking durability were cut of HPC stages 1 and 4 discs after carrying out various machining processes. Durability testing of test specimens cut of HPC stage 4 disc was carried out at the УМЭ-1 ТМ machine at temperature Т = 400 °С. Durability testing of test specimens cut of HPC stage 1 disc was carried out at the ЭДЦ-20 machine at temperature Т = 20 °С. Results. It was found that averaged cyclic life of the test specimens made of titanium alloy ВТ-9, treated in the fluidized bed of abrasive material being a part of the drum with the use of air-blast nozzles, is 2.2 times higher than the averaged cyclic life of the test specimens treated in the fluidized bed of abrasive material without the use of air-blast nozzles at temperature Т = 400 °С. When treating the drum of the HPC rotor in the fluidized bed of abrasive material without the use of air-blast nozzle, better treatment of the bottom of the slot and corners of its end faces is ensured. Low-temperature annealing of the drum at temperature Т = 550 °С is preferable than at Т = 750 °С, since cyclic life of the test specimens annealed at Т = 550 °С is somewhat higher. Annealing at Т = 750 °С removes completely strengthening effect obtained by treatment in the fluidized bed of abrasive material. Successive treatment of the disc as a part of the drum in the fluidized bed restores its durability to the initial state. Scientific novelty. It was demonstrated that treatment of the welded drums of the compressor rotors in the fluidized bed of abrasive material with the use of special air-blast nozzles improves the quality of treatment and cyclic life if compared to the treatment without air-blast nozzles. Annealing temperature for the compressor rotor drum, which ensures high average cyclic life, was established. Practical value. There were offered technological procedure and modes of treatment of the welded drums of the HPC of the D-36 aero engine in the fluidized bed of abrasive material with the use of special air-blast nozzles, ensuring durability 2.2 times higher than without the use of the air-blast nozzles.