Research on the influence of ball treatment in the magnetic field of the blades with operational damages on fatigue strength

Abstract

EN: Purpose. Research the effect of ball treatment in a magnetic field on the blade tips, which have varying degrees of blade tip damage in operation, on their endurance limit. Research methods. Mechanical method for studying residual stresses, experimental method for determining blade endurance, stepwise regression methods for building regression models. Results. On engine blades that operated under different conditions and had different service life, the greatest wear was observed in the peripheral part of the blade (cross sections A7-A7 and A8-A8). Processing blades from various engines with operational damage with balls in a magnetic field significantly increases the resistance of the blades to fatigue, the endurance limit of the blades increases from 14 to 22 %. Regression models of natural oscillation frequencies and blade life were constructed. The obtained regression models showed that the greatest influence on the natural oscillation frequency of blades is not only the operating conditions and blade geometry, but also the amount of life, the hardness of the initial blade and the ultimate strength of the blades. Operation of helicopter engines in conditions of increased dustiness and abrasive wear requires the application of protective coatings with high erosion resistance to the upper section of the blade back. Additional application of surface hardening methods provides increased reliability, fatigue strength and extended service life of the gas turbine engine. Scientific novelty. A method has been proposed that allows for effective processing of blade back with damage that occurred during operation, which ensures an increase in their durability and reliability. As a result, endurance indicators increase and the service life of parts is extended. Practical value . The obtained experimental data provide grounds to recommend the method of treating blade tips with steel balls in a magnetic field as a technological operation for repairing compressor blades that have undergone operational damage such as potholes on the leading edges. UK: Мета роботи. Дослідження впливу обробки кульками в магнітному полі пера лопаток, які мають різний ступінь ушкодження пера лопаток в експлуатації, на їх границю витривалості. Методи дослідження. Механічний метод для дослідження залишкових напруг, експериментальний метод для визначення витривалості лопаток, методи покрокової регресії для побудови регресійних моделей. Отримані результати. На лопатках двигунів, які працювали в різних умовах та мають різне напрацювання, найбільший знос спостерігається у периферійній частині пера (перетини А7-А7 і А8-А8). Обробка лопаток з різних двигунів, що мають експлуатаційні ушкодження, кульками в магнітному полі суттєво підвищує опір лопаток втомі, границя витривалості лопаток збільшується від 14 до 22 %. Побудовані регресійні моделі частот власних коливань і напрацювання лопаток. Отримані регресійні моделі показали, що найбільший вплив на частоту власних коливань лопаток мають не тільки умови експлуатації та геометрія лопатки, а також величина напрацювання, твердість вихідної лопатки та границя міцності лопаток. Експлуатація гелікоптерних двигунів в умовах підвищеної запиленості та абразивного зношування вимагає нанесення на верхню ділянку пера лопатки захисних покриттів з високою ерозійною стійкістю. Додаткове застосування методів поверхневого зміцнення забезпечує підвищення надійності, втомної міцності та подовження ресурсу роботи газотурбінного двигуна. Наукова новизна. Запропоновано метод, який дозволяє ефективно обробляти перо лопатки із пошкодженнями, що виникли під час роботи, що забезпечує зростання їх довговічності та надійності. В результаті підвищуються показники витривалості та подовжується термін служби деталей. Практична цінність. Отримані експериментальні дані дають підстави рекомендувати метод обробки пера лопаток сталевими кульками в магнітному полі як технологічну операцію для ремонту компресорних лопаток, що зазнали експлуатаційних ушкоджень типу вибоїн на вхідних кромках.