Материалы применяемые для изготовления основных деталей ГТД (лопаток,дисков,валов).

Жесткие и гибкие валы.

В начале развития авиационных ГТД их валы старались делать жёсткими, так чтобы критическая частота вращения была выше рабочей. Это основывалось на том, что при гибком вале при переходе через критическую частоту вращения возникает сильная тряска двигателя, вредно действующая на узлы самолёта и оказывает неприятное влияние на экипаж. Однако стремление к уменьшению массы двигателей вызывает снижение массы валов, что неизбежно приводит к уменьшению их жесткости и снижению критической частоты вращения. Поэтому на современных авиационных ГТД имеются также и гибкие валы, у которых критическая частота вращения оказывается меньше рабочей.

Гибкие валы нашли большое распространение в общем машиностроении. В конструкциях многих механизмов часто предусматриваются специальные устройства, ограничивающие прогиб вала при переходе через критическую частоту вращения.

Если для уравновешивания гибкого вала уравновешивающие грузы подобраны и размещены в плоскостях I и II,то они устраняют неуравновешенность при скоростях вращения, меньших первой критической, когда деформация вала невелика. При скоростях вращения, приближающихся к критическим, вал сильно деформируется и компенсирующие грузы не устраняют неуравновешенность, а увеличивают её. Поэтому гибкие валы надо уравновешивать по специальной методике, учитывающей упругоинерционные свойства системы вал-опора-корпус. При этом необходима такая установка балансировочных грузов, при которой достигаются минимальные изгибающие моменты в вале и минимальные реакции на его опорах при любых скоростях вращения.

Материалы применяемые для изготовления основных деталей ГТД (лопаток,дисков,валов).

Выбираемый для диска турбины материал должен соответствовать высокой статической и динамической прочности при температуре 750С.,также должен обладать малоцикловой усталостью и сопротивлением к росту трещин.

В 1960 г широко применялись материалы для дисков турбин из никелевой основы ЭИ 437БУ-ВД и ЭИ698ВД (Д-30, НК-8 и т.д.) Вследствие высокого содержания никеля около 80% стоимость их была довольно велика. Следующим поколением отечественных дисковых сплавов стали ЭП742ИД,ЭК79У,ЭП962… Сплав R88DT (используемый в ТВД двигателя GE90)можно отнести к сплавам 2 поколения,обладает более высокой кратковременной прочностью и трещиностойкостью. Материалы для валов турбин должны иметь высокие прочностные характеристики,хорошо обрабатываться и иметь удовлетворительную коррозионную стойкость. Валы турбины работают воздушно масляной среде с температурой до 450С. Для изготовления турбинных валов применяются сплавы 40ХНМА, ЭИ961Ш,ЭП517.

Сопловые и рабочие лопатки турбин являются наиболее нагретыми деталями турбины. Они работают в газовой среде высокой температуры, содержащие кроме кислорода,другие агрессивно действующие вещества, в том числе опасный ванадий и серу. Эти вещества способствуют развитию газовой коррозии, разрушающей лопатки. Поэтому материалы лопаток должны быть жаропрочными и жаростойкими. с 1960 г применялись никелевые сплавы ЖС-6К, ЖС-6Ф,ЖС-6УВИ, эти сплавы рекомендуется применять до температуры 1050-1100К. В настоящее время (в России) применяются монокристаллические сплавы для раб. лопаток ЖС32 и ЖС36ВИ

Для лопаток компрессора работающих при температуре <250C можно применять стеклопластик, при температуре 250-550С- титановые сплавы ВТ8-1, ВТ-8, ВТ-10 и хромистые стали 13Х11Н2В2МФ, 13Х14Н3В2ФР(также применяется и для дисков, валов, стяжных болтов), 14Х17Н2 и 513Л……