Повышение сопротивления усталости лопаток компрессора газотурбинных двигателей на основе улучшения поверхностного слоя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат наук Дубин, Алексей Иванович

• Дубин, Алексей Иванович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Дубин, Алексей Иванович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Обзор современного состояния работ в области обеспечения долговечности эксплуатации лопаток компрессора

1.1 Анализ причин уменьшения предела выносливости лопаток компрессора ГТД при стендовых испытаниях и эксплуатации

1.2 Обзор влияния современных методов модификации поверхности лопаток компрессора ГТД на их сопротивление усталости

1.3 Обзор работ по исследованию влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости

1.4 Обзор работ в области контроля частот собственных колебаний и

исследования остаточных напряжений лопаток компрессора

Выводы по первой главе

2 Методики проведения экспериментальных исследований и получения комплексных вакуумных ионно-плазменных покрытий

2.1 Подготовка специальных образцов и компрессорных лопаток для проведения экспериментальных исследований

2.2 Методики проведения экспериментальных исследований

2.2.1 Методики металлографических и механических исследований

2.2.2 Методика и оборудование для определения остаточных напряжений во всём объёме лопаток компрессора

2.2.3 Методики и оборудование для определения остаточных напряжений в приповерхностном слое лопаток компрессора

2.2.4 Методика контроля частот собственных колебаний лопаток

2.2.5 Методики проведения испытаний на усталость при симметричном и асимметричном изгибе

2.2.6 Методика фрактографического исследования усталостных изломов

2.2.7 Методика и оборудование для проведения испытаний на эрозионный

износ

2.3 Оборудование и технология ионной имплантации

2.4 Технология получения комплексных вакуумных ионно-плазменных покрытий для повышения сопротивления усталости компрессорных лопаток ГТД

2.5 Методика обработки экспериментальных данных

2.6 Общая методика и программа проведения исследований

Выводы по второй главе

3 Исследование влияния комплексной вакуумной ионно-плазменной обработки на свойства лопаток и их материала после изготовления и эксплуатации

3.1 Параметры шероховатости поверхности, способствующие повышению сопротивления усталости и циклической долговечности лопаток

3.2 Исследование микроструктуры и микротвёрдости

3.3 Рентгеноструктурный анализ и элементный состав приповерхностного слоя

3.4 Результаты механических испытаний

3.5 Исследование распределения остаточных напряжений во всём объёме лопаток компрессора

3.6 Исследование распределения остаточных напряжений в приповерхностном слое лопаток компрессора

3.7 Определение ЧСК лопаток компрессора по первой изгибной форме колебаний

3.8 Исследование сопротивления усталости лопаток при симметричном и асимметричном изгибе, а также с концентратором напряжений

3.8.1 Исследование сопротивления усталости лопаток при симметричном изгибе

3.8.2 Влияние асимметрии цикла на сопротивление усталости лопаток

3.8.3 Исследование влияния концентрации напряжений на сопротивление

усталости лопаток при симметричном изгибе

3.9 Фрактографический анализ усталостных изломов

3.9.1 Фрактографический анализ изломов после испытаний на усталость при симметричном изгибе

3.9.2 Фрактографический анализ изломов после испытаний на усталость с концентратором напряжений при симметричном изгибе

3.10 Испытания на эрозионный износ

Выводы по третьей главе

4 Разработка рекомендаций по применению комплексной вакуумной ионно-плазменной обработки для повышения долговечности при ремонте лопаток компрессора ГТД из титановых сплавов и их диагностике

4.1 Рекомендации по проведению ремонта лопаток компрессора ГТД исходя из их повреждаемости и повышения сопротивления усталости

4.2 Рекомендации по проведению диагностики лопаток компрессора ГТД

4.3 Практическая реализация комплексной вакуумной ионно-плазменной

обработки в составе газотурбинного привода

Выводы по четвёртой главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Разработка специальной методики и оборудования для определения остаточных напряжений в различных частях профиля

лопаток

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Разработка специальной методики и оборудования для проведения контроля частот собственных колебаний с использованием лазера

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение сопротивления усталости лопаток компрессора газотурбинных двигателей на основе улучшения поверхностного слоя»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Лопатки компрессора являются одними из наиболее массовых и ответственных деталей, работающих в условиях высоких знакопеременных нагрузок, температур, агрессивных сред и эрозии, определяя в большинстве случаев ресурс и надёжность газотурбинных двигателей (ГТД) как воздушного, так и наземного применения.

Учитывая, что в условиях длительной эксплуатации их разрушения, как правило, начинаются либо с поверхности, либо в тонком поверхностном слое, который формируется на окончательных этапах обработки, представляют особый интерес методы, обеспечивающие требуемые эксплуатационные свойства. Важнейшей характеристикой лопаток компрессора является сопротивление усталости, которое зависит от процессов, имеющих место на их профильной части. Известно, что большое влияние на выносливость лопаток оказывают остаточные напряжения в их приповерхностном слое и во всём объёме. Традиционные отделочно-упрочняющие методы, как правило, исчерпали свои возможности по повышению их выносливости и циклической долговечности.

Вместе с тем по опыту многих предприятий, в том числе АО «Мотор-Сич», ОАО «УЗГА», ОАО «УМПО», НЛП «УАСТ» и др., в настоящее время большой интерес в производстве лопаток представляют технологии, включающие ионную имплантацию (ИИ) с последующим нанесением многослойных вакуумно-плазменных защитных покрытий - комплексная вакуумная ионно-плазменная обработка (КВИПО), способствующая как повышению сопротивления усталости, так и решению задач защиты от коррозии и эрозии.

Степень разработанности темы исследования

Известно, что в процессе наработки изменяется физико-химическое и структурно-фазовое состояние приповерхностного слоя и, как следствие, эксплуатационные свойства материала в целом. Эти изменения совместно с

процессами эрозии и коррозии поверхности в большинстве случаев являются причиной развития усталостных повреждений. Изменение эксплуатационных характеристик лопаток компрессора, имеющих большие эксплуатационные ресурсы в зависимости от состояния приповерхностного слоя, определяемого технологией окончательной обработки, в настоящее время ещё не исследовано.

Таким образом, повышение сопротивления усталости и долговечности эксплуатации рабочих лопаток компрессора из титановых сплавов путём использования КВИПО в их производстве и ремонте является актуальной задачей современного авиационного двигателестроения.

Актуальность темы диссертации подтверждается также тем, что ее базовую основу составляют исследования, выполненные автором в рамках договора между ФГБОУ ВПО «УГАТУ» и ОАО «УМПО» (тема №АТ-ТМ-13-05, 2005 г.), а также по тематическому перечню целевого гранта ОАО «УМПО» - «УГАТУ» в 2008 г. «Проведение целевых работ по решению научно-практических и производственных задач при создании двигателя 5-го поколения и внедрении нанотехнологий».

Цель исследования состоит в повышении сопротивления усталости и циклической долговечности рабочих лопаток компрессора из титановых сплавов за счёт применения комплексной вакуумной ионно-плазменной обработки в их производстве и ремонте.

Основные задачи диссертационной работы:

1. Исследование сопротивления усталости и циклической долговечности лопаток компрессора из титановых сплавов на этапах производства и эксплуатации с учётом изменения их физико-химического и структурно-фазового состояния после КВИПО.

2. Установление корреляционной зависимости изменения предела выносливости от остаточных напряжений во всём объёме и в приповерхностном слое лопаток, в том числе при их предельных наработках.

3. Исследование влияния стабильности остаточных напряжений во всём объёме и в приповерхностном слое лопаток после заданной эксплуатационной наработки на их сопротивление усталости.

4. Разработка методик и оборудования по оценке и диагностике состояния лопаток компрессора при их производстве и после эксплуатационной наработки.

5. Разработка рекомендаций по ремонту лопаток компрессора с использованием КВИПО поверхности для повышения их сопротивления усталости и циклической долговечности.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые получены следующие результаты:

1. Выявлены корреляционные зависимости изменения предела выносливости от

остаточных напряжений во всём объёме и в приповерхностном слое рабочих лопаток компрессора из сплава ВТ6 с использованием специально созданной установки (патент на полезную модель № 71430, опубл. 10.03.08 г., бгол. № 7). Это положено в основу процесса испытаний лопаток компрессора ГТД с целью их диагностики.

2. Установлено, что КВИПО лопаток компрессора из титановых сплавов приводит к повышению сопротивления их усталости при асимметричных циклах нагружения по сравнению с серийной обработкой вследствие формирования более стабильного напряжённо-деформированного состояния в приповерхностном слое (преимущественно с напряжениями сжатия) и способствует повышению сопротивления их усталости при симметричном цикле нагружения (изгибе).

3. Установлено, что в процессе длительной эксплуатации лопаток компрессора из титановых сплавов КВИПО обеспечивает по сравнению с их серийной обработкой большую релаксационную стойкость и меньшее рассеяние характеристик приповерхностного слоя вследствие наличия в нём более стабильного состояния (преимущественно с напряжениями сжатия), что способствует повышению их сопротивления усталости и долговечности.

4. Разработан способ проведения испытаний на усталость металлических образцов при асимметричных циклах нагружения (патент на изобретение № ЬШ 2443993, опубл. 27.02.12, бюл. № 6).

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы заключается в том, что получены корреляционные зависимости изменения предела выносливости от остаточных

напряжений во всём объёме и в приповерхностном слое рабочих лопаток компрессора, позволяющие изучать сопротивление их усталости.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

- предложена методика ускоренного получения предельного состояния лопаток на основе имитации эксплуатационных воздействий, приводящих к изменению физико-химических свойств и напряжённо-деформированного состояния приповерхностного слоя;

- обосновано применение упрочняющей обработки поверхности лопаток компрессора ГТД методом КВИПО для повышения сопротивления их многоцикловой усталости;

- предложен подход по диагностике лопаток компрессора, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, на основании которого разработаны методика и установка для контроля ЧСК (свидетельство на полезную модель № 108607, опубл. 20.09.11 г., бюл. № 26).

Практическая реализация результатов работы

1. Результаты работы внедрены в ОАО «УМПО» и НПП «УАСТ» в виде рекомендаций для действующих и перспективных процессов изготовления и испытания лопаток компрессора ГТД.

2. Разработаны специальные установки для проведения исследований остаточных напряжений в приповерхностном слое и контроля ЧСК, которые внедрены в ОАО «УМПО» и используются в производстве лопаток компрессора.

3. Материалы диссертации используются в учебном процессе УГАТУ при курсовом и дипломном проектировании.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Закономерности изменения химического и структурно-фазового состояния, остаточных напряжений во всём объёме и в приповерхностном слое рабочих лопаток из титановых сплавов на стадии их изготовления и в процессе длительной эксплуатации.

2. Результаты сравнительного исследования релаксационной стойкости лопаток, изготовленных по серийной технологии и с использованием технологии КВИПО.

3. Расчётно-экспериментальные методы оценки и результаты исследования изменения предела выносливости и долговечности лопаток, в том числе с учётом асимметрии цикла нагружения в зависимости от свойств приповерхностного слоя.

4. Рекомендации, методики и оборудование для диагностики лопаток компрессора при предельных состояниях по долговечности путём оценки остаточных напряжений во всём объёме методом полного освобождения и в приповерхностном слое, а также для определения частот собственных колебаний (ЧСК).

5. Результаты исследования влияния остаточных напряжений в приповерхностном слое на сопротивление усталости лопаток компрессора с КВИПО их поверхности при изгибе с учётом асимметрии цикла.

Методология и методы исследования

Работа выполнена на основе классических методов теории упругости, пластичности, механики деформируемого твёрдого тела. Степень достоверности полученных результатов

Достоверность и обоснованность полученных результатов, научных положений и выводов обеспечиваются корректностью постановки задач исследования, использованием научно-обоснованных расчётных схем, применением апробированных аналитических и численных методов анализа и расчёта, проведением их на современной вычислительной технике, достаточным количеством опытов, дающим статистически значимые результаты. Результаты работы согласуются с основными зависимостями, полученными ранее в ряде опубликованных работ. Апробация работы

Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались на 10 научно-технических конференциях, в том числе международных и всероссийских, а также семинарах, проводимых в ЦИАМ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, УГАТУ, РГАТА, ХАИ, ОАО «УМПО», АО «Мотор Сич» и др. в 2005 - 2014 гг.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 20 научных работ суммарным объёмом 53 страницы, в том числе 5 статей опубликовано в изданиях, определённых в перечне ведущих рецензируемых научных журналов и изданиях ВАК. Кроме того, получены 2 патента на полезную модель и 1 патент на изобретение.

Личный вклад соискателя

Диссертация написана по результатам исследований, выполнявшихся в УГАТУ и ОАО «УМПО» в период с 2004 по 2014 гг. непосредственно автором. Доля автора в исследованиях составляет от 60 до 90 %. Доля автора диссертации в статьях в соавторстве составляет от 35 до 75 %.

Структура и объём диссертации

Диссертация изложена на 193 страницах, содержит 91 рисунок, 31 таблицу, состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 178 наименований, приложений на 12 страницах.

В первой главе проведён анализ причин эксплуатационных дефектов лопаток компрессора. Приведён обзор современных представлений о проблеме обеспечения необходимого уровня сопротивления усталости материалов применительно к лопаткам компрессора ГТД из титановых сплавов, а также рассмотрены вопросы формирования напряжений в их приповерхностном слое. Изучено влияние остаточных напряжений на предел выносливости материала лопаток.

Дан обзор наиболее перспективных методов защиты титановых лопаток от эксплуатационных воздействий, а также применяемых на предприятии экспериментальных методик и оборудования.

На основании проведённого анализа в первой главе диссертации сформулированы основные её задачи.

Во второй главе описаны методики получения комплексных вакуумных ионно-плазменных покрытий. Выдвинута гипотеза о влиянии остаточных напряжений, формируемых при КВИПО на сопротивление усталости. Рассмотрены основные уравнения для определения остаточных напряжений. Представлены методики проведения экспериментальных исследований.

В третьей главе проведены комплексные теоретико-экспериментальные исследования образцов и натурных лопаток серийной технологии и КВИПО после их изготовления и эксплуатации. Экспериментальные исследования подтвердили выдвинутую гипотезу. Подтверждены результатами экспериментов значения

ЧСК лопаток. Проведены испытания на усталость в различных постановках. Выполнено фрактографическое исследование разрушенных лопаток. Установлены корреляционные зависимости предела выносливости от изменения остаточных приповерхностных напряжений и напряжений во всём объёме.

В четвёртой главе изложены основные подходы к формированию технологического процесса восстановления свойств приповерхностного слоя пера лопаток на основании проведённых исследований. Приведены рекомендации по практической реализации КВИПО. Также рассмотрены вопросы ремонта и диагностики лопаток компрессора. Показана возможность увеличения ресурса ГТД и газоперекачивающих аппаратов на их основе, в частности, за счёт повышения предела выносливости и циклической долговечности лопаток компрессора из титановых сплавов, а также снижения стоимости их ремонта за счёт использования КВИПО приповерхностного слоя.

В заключении приведены основные выводы по работе и указаны возможные области применения полученных результатов.

1 Обзор современного состояния работ в области обеспечения долговечности эксплуатации лопаток компрессора

1.1. Анализ причин уменьшения предела выносливости лопаток компрессора ГТД при стендовых испытаниях и эксплуатации

Ресурс лопаток - важная проблема ГТД. Основная потеря ими ресурса -недостаточная выносливость, связанная с накоплением порциальных повреждений материала, активированная эрозией, концентраторами и т.д. Скорость накопления микроповреждений материала можно уменьшить формированием сжимающих остаточных напряжений в приповерхностном слое. Однако остаточные напряжения, наведённые методами поверхностно-пластического деформирования (ППД), релаксируют к определённому уровню в процессе эксплуатации под воздействием температур, знакопеременных нагрузок и т.д. Их влияние на скорость накопления микроповреждений в приповерхностном слое уменьшается, при этом предел выносливости после любой наработки снижается. На лопатках ротора КНД ГТД эти вопросы на сегодняшний день остаются не рассмотренными в полной мере.

Необходим новый метод наведения остаточных напряжений, снижающий скорость такой релаксации и приводящий величину остаточных напряжений к более высокому сжимающему уровню по сравнению с методами 1111Д. В качестве нового метода выступают ионно-плазменные покрытия и ионная имплантация (ИИ), т.к. природой возникновения остаточных напряжений в них является не пластическая деформация, а комплексное влияние (различия в кристаллических решётках материалов и изменение объёма структуры при ИИ). Кроме того, покрытия уменьшают эрозию, контактный износ и наклёп, коррозию, скорость диффузии снаружи, улучшают микрогеометрию поверхности и т.д. В связи с этим выдвигается гипотеза - комплексная обработка, включающая в себя ионную имплантацию с последующим нанесением защитного вакуумного ионно-

плазменного покрытия, позволит снизить скорость релаксации и получить более высокий уровень сжимающих остаточных напряжений.

Для решения данной проблемы необходимо улучшить комплексные методики, оборудование, определить частоты собственных колебаний и т.д.

Лопатки компрессора ГТД являются одними из наиболее ответственных и массовых деталей двигателя и имеют большой ресурс работы, достигающий нескольких десятков тысяч часов. Необходимо отметить, что в зависимости от климатических условий мест эксплуатации и режимов работы двигателя температура его по тракту в компрессоре колеблется от 0 = - 50... - 40 °С до 700...800 °С [3,21].

Обеспечение назначенного ресурса ГТД во многом зависит от повреждаемости рабочих лопаток компрессора. При этом, в большинстве случаев повреждаемость связана с такими факторами, как появление забоин, трещин усталости и термоусталости, питтинговой и газовой коррозии, эрозионным износом и обрывом лопаток [24, 91, 117].

Изучению проблем, связанных с защитой металлов от эрозии, направлены работы [15, 73, 116], защите от коррозии - [25, 153]. Вопросы изучения проблемы фреттинг - коррозии рассмотрены в [129].

Известно [139, 141], что предел выносливости деталей из титановых сплавов в большинстве случаев определяется характером сформированной при деформации структуры, режимами термической обработки, физико-химическими свойствами, микрогеометрией поверхности и остаточными напряжениями, сосредоточенными в приповерхностном слое деталей.

Исследование сопротивления усталости деталей ГТД находит отражение в работах [9, 11, 12, 19-22, 59, 62, 77, 84, 109, 112, 144-147, 150-153, 162].

Ухудшение микрогеометрии поверхности при механической обработке является одной из причин снижения сопротивления усталости и, как следствие, циклической долговечности. В результате на поверхности появляются концентраторы напряжения, локальный наклёп и перераспределение остаточных напряжений, которые вызывают ускоренное зарождение трещин.

В условиях всё возрастающего увеличенного ресурса работы деталей повышается роль деформационного упрочнения и остаточных напряжений в поверхностном слое в обеспечении эксплуатационных свойств. В работе [139] установлено, что доля влияния шероховатости на предел выносливости жаропрочных сталей на никелевой основе составляет 50 - 55 %. Остальное -деформационное упрочнение и остаточные технологические напряжения.

В условиях производства процессы шлифования кругами и виброабразивной обработки шлифовальными лентами титановых сплавов с целью снижения шероховатости их поверхности часто приводят к образованию прижогов, микродефектов, разупрочнению приповерхностного слоя. Как следствие, это приводит к снижению эксплуатационных свойств по сравнению с лезвийной обработкой [11, 142].

При производстве лопаток компрессора используются следующие «финишные» методы обработки поверхности: виброшлифование, вибро-гидрогалтование, виброконтактное полирование алмазными лентами, упрочнение микрошариками. Для каждого технологического метода обработки необходимо правильно подобрать режимы упрочнения, чему, в частности, посвящены работы [87- 89, 115, 120, 139, 141].

Результирующее напряжённое состояние детали, находящейся под воздействием рабочих и остаточных напряжений, зависит от характера их взаимодействия [18]. Так, в работах [139, 141] установлено, что существенную роль в повышении долговечности изделий играют остаточные напряжения, сосредоточенные в приповерхностном слое и возникающие в результате упрочняющих обработок. В случае, если фактическое напряжение на поверхности детали ниже предела текучести, сжимающие остаточные поверхностные напряжения будут способствовать повышению ресурса при циклических нагружениях. Если сжимающие внешние нагрузки в совокупности со сжимающими остаточными напряжениями достигают предела текучести, происходит местная пластическая деформация, в результате чего остаточные напряжения в поверхностном слое могут снизиться или полностью могут быть

сняты. На прочность и выносливость материала влияет не только фактическая величина остаточных напряжений, но также характер их распределения и глубина залегания в приповерхностном слое [11, 12, 18, 120, 126].

Исследованиями, проведенными А.М. Сулимой [139], установлено, что изотермический нагрев в интервале температур 400 ...700 °С титанового сплаваВТ9 при продолжительностях нагрева 1... 100 часов вызывают релаксацию напряжений и частичное разупрочнение наклепанного после различных видов механической обработки приповерхностного слоя. Релаксация и разупрочнение увеличиваются с ростом температуры, продолжительности нагрева и степени наклёпа. Было установлено, что для сплава ВТ9 при температуре 500 °С так же, как и для никелевых сплавов при высоких температурах (600... 900 °С) существует довольно малая оптимальная степень наклепа - 5 ... 7%, при которой предел выносливости достигает максимального значения. Дальнейшее увеличение степени наклёпа приводило к снижению усталостной прочности (рисунок 3) т.е. при температуре 500°С применение большинства поверхностных упрочняющих обработок для лопаток из сплава ВТ9 нецелесообразно [11].

Результаты исследования влияния остаточных напряжений на предел выносливости по результатам работ [140, 177] представлены на рисунках 1.1, 1.2. На рисунке 1.1 по оси абсцисс указаны глубина и степень наклёпа.

Повышение рабочих температур ГТД требует дополнительного изучения влияния различных видов упрочнения поверхности на усталостную прочность при повышенных температурах, установления предельных температур, при которых упрочнение еще эффективно и не оказывает отрицательного влияния на усталость [11].

Для лопаток компрессоров сверхзвуковых ГТД 4 и 5 поколений, наряду со снижением их весовых характеристик, возрастают требования к геометрии, КПД и температурно-силовым условиям работы. Так, например, лопатки компрессора из титановых сплавов, представляющие собой сверхзвуковые профили и

нагл /

1,2 1,1 1,0 0.9

. 10*иркл

Г Ю6цикл

5 —-- 40 15 ■ 20 —»

0

20 40 СО ВО Ьн>

мкм

Рисунок 1.1— Изменение предела выносливости титанового сплава ВТ9 при температуре 500 °С в зависимости от глубины Ьн,

и степени наклёпа Н [140]

б^/Ь 350

300

250

200

<В тз- /

П-1 'АС-

-120 ~вО

-40

¿/о с;

ост.

Рисунок 1.2 — Влияние величины средних остаточных напряжений на глубине 50 мкм на величину предела выносливости сплава ВТЗ-1 [107]

и Ть6А1-4У на основе титана [177]

имеющие радиусы входной и выходной кромок R = 0,07 -0,15 мм, проектируются на режимы работы с предельными температурами (0 = 550 - 600 °С) [102].

При этом весьма остро встают вопросы обеспечения эксплуатационной надёжности лопаток компрессора, что связано с необходимостью разработки принципиально новых технологических решений, обуславливающих создание специфических свойств поверхности, максимально препятствующих высокотемпературному окислению и возросшим напряжениям цикла [102].

С.Т. Кишкин и М.И. Ермолова показали, что релаксация напряжений в образцах из титанового сплава ВТЗ-1 при повышенной температуре происходит главным образом за счёт диффузионных процессов, более быстро протекающих в наклёпанном слое (рисунок 1.3) [11].

Определение остаточных напряжений в приповерхностном слое особенно важно при внедрении в технологический процесс новых методов обработки и выборе при этом оптимальных технологических режимов.

<~>кг, МПа

\ *<

3 > \ \ • s

100 200 300 400 500 "¿'С

Рисунок 1.3 - Релаксация максимальных остаточных напряжений в наклёпанных образцах из сплава ВТЗ-1 при отжиге на воздухе в течение 2 ч [11]: 1- изменение предела текучести оод; 2 - наклёп после гидродробеструйной обработки; 3 - наклёп после фрезерования

Отклонение релаксационных кривых от изменения предела текучести и полное снятие остаточных напряжений при температурах значительно более низких (450...500 °С вместо 700 °С), как это следовало бы ожидать, согласно теории релаксации по механизму ползучести, указывает на то, что для сплава ВТЗ-1, начиная с температур 250 ... 300 °С, заметную роль играют диффузионные процессы. Поэтому для деталей из сплава ВТЗ-1, работающих при температурах выше 250...300 °С, применение поверхностного наклепа не оказывает такого положительного эффекта, как при нормальной температуре [11].

При исследовании влияния длительности выдержки при температуре 525 °С на сопротивление усталости наклёпанных образцов из сплава ВТ9, проведенном И.А. Исаевой, были получен следующий результат: предел выносливости на базе 107 циклов при температуре 20 °С после нагрева до 525 °С в течение 2 ч повысился на ~ 20 % ( рисунок 1.4) [11].

<е>_А I м Па

500

400

300 _

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 ^час

Рисунок 1.4- Влияние длительности выдержки при температуре 525°С на предел выносливости наклепанных образцов из сплава ВТ9 на базе 10 циклов при температуре 20°С (по данным И.А. Исаевой) [11]

—— -ч f — мм " чг ■

исх_

Исследованиями разрушений различных деталей ГТД [7, 23, 30, 35, 38, 79] показана исключительная важность обеспечения их сопротивления усталости при работе в сложных эксплуатационных условиях.

Анализ причин разрушения лопаток компрессора при проведении периодических испытаний на усталость и эксплуатации (на примере изделий, выпускаемых ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение»), показывает, что имевшие место преждевременные разрушения были связаны несколькими факторами, в том числе с повышенной шероховатостью профиля пера [66 - 71].

В работе [70] было проведено исследование лопаток 4 ступени ротора КВД изд. 99 из сплава ВТ18У, разрушившихся при периодических испытаниях на усталость.

Трещины на лопатках несквозные, располагались со стороны спинки на расстоянии 36 и 35 мм соответственно от подошвы хвостовика. В зоне трещин имелись отдельные следы от поперечной и продольной механических обработок. Трещины на обеих лопатках располагались на стыке зон обработок, выполненных в разных направлениях (рисунки 1,5, 1.6).

Рисунок 1.5- Внешний вид лопаток № 1 и № 3

№ 1 № 3

Рисунок 1.6 - Излом лопаток № 1 и № 3

Химический состав сплава определялся методом спектрального анализа, материал лопатки соответствовал сплаву ВТ18У, содержание водорода с поверхности составило 0,009 %, с заточкой - 0,005 %, при норме Н2< 0,015 %, что удовлетворяло требованиям ОСТ 1 90013 - 81.

При исследовании макрошлифов, изготовленных в поперечном сечении лопаток, получено следующее: макроструктура лопаток однородная, соответствовала 1 баллу шкалы макроструктур инструкции ВИАМ № 1054 - 76. Микроструктура лопаток на шлифах, вырезанных в поперечном направлении, удовлетворительная, соответствовала 3 типу шкалы микроструктур псевдо а-сплавов вышеуказанной инструкции.

Излом по вскрытым трещинам носил многоочаговый усталостный характер. Очаги разрушения располагались на поверхности спинок лопаток. Усталостному разрушению лопаток могло способствовать сочетание неблагоприятных факторов: отклонение размера полухорды и состояние поверхности пера лопаток в зоне границ механических обработок в разных направлениях [70].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дубин, Алексей Иванович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абраимов, Н.В. Авиационное материаловедение и технология обработки металлов / Н.В. Абраимов, Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов. - М.: Высшая школа, 1998.-444 с.

2. Аброян, И.А. Физические основы электронной и ионной технологии / И.А. Аброян, А.Н. Андронов, А.И. Титов. - М.: Высшая школа, 1984. - 320 с.

3. Авиастроение: Летательные аппараты, двигатели, системы, технологии / под ред. А.Г. Братухина. - М.: Машиностроение, 2000. - 536 с.

4. Акимов, В.М. Основы надёжности газотурбинных двигателей / В.М. Акимов. -М.: Машиностроение, 1981.-207 с.

5. Алехин, В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов / В.П. Алехин. - М.: Наука, 1983. - 279 с.

6. Анализ поверхности методами ОЖе - и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. - М.: Мир, 1987. - 592 с.

7. Анисимова, Л.И. Связь характера разрушения с микроструктурой и свойствами (a+ß) - титановых сплавов / Л.И. Анисимова, A.A. Попов. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1985. - № 12. - С.45-49.

8. Архипов, А.Н. Определение остаточных напряжений в поверхностных слоях изделий сложной формы: научно-технический отчёт № 11376 / А.Н. Архипов, А.Б. Пряжников, С.Е. Морозов. - Москва: ЦИАМ, 1989. - 72 с.

9. A.c. 795153 СССР, МПК7 G 01 N 3/32. Способ определения усталостной долговечности элементов конструкций с упрочненным поверхностным слоем / Колотникова О.В., Иванов С.И., Волков В.И., Нефедова С.М. - 2755205/28; заявл. 16.04.79; опубл.10.11.05, Бюл. № 31.

10. А. с. 1267819 СССР, МКИ2 С 23 С 14/00. Способ нанесения покрытий в вакууме / В.А. Белоус, Г.Н. Картмазов, B.C. Павлов и др. (СССР). - 3462064/21; заявл. 05.07.82; опубл. 20.02.02.

11. Балашов, Б.Ф. Усталость титанового сплава ВТ9 при нормальной и повышенных температурах в связи с различными видами поверхностного

упрочнения: научно-технический отчёт № 7744 / Б.Ф. Балашов, А.Н. Петухов, А.Н. Архипов. - Москва: ЦИАМ, 1975. - 54 с.

12. Балашов, Б.Ф. Усталостная прочность сплава ВТ9 в связи с величиной и знаком остаточных напряжений: научно-технический отчёт № 8667 / Б.Ф. Балашов, А.Н. Петухов, А.Н. Архипов. - Москва: ЦИАМ, 1978. - 63 с.

13. Барвинок, В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий / В.А Барвинок. - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

14. Безъязычный, В.Ф. К измерению механических характеристик поверхности металлических материалов / В.Ф. Безъязычный, Б.М. Драпкин, Н.В. Осадчий // Заводская лаборатория, 1999. - № 8. - С. 56-58.

15. Белан, Н.В. Повышение эрозионной стойкости рабочих лопаток компрессора ГТД./ Н.В. Белан, В.В. Омельченко, А.Н. Прокопенко // Авиационная промышленность, 1986. - № 10. - С. 19 - 20.

16. Белов, А.Ф. Строение и свойства авиационных материалов / А.Ф. Белов, Г.П. Бенедиктова, A.C. Висков. - М.: Металлургия, 1989. -368 с.

17. Белый, A.B. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоёв / A.B. Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин. - М.: Машиностроение, 1991. - 208 с.

18. Биргер, И.А. Остаточные напряжения / И.А. Биргер. - М.: Машгиз, 1963. -232 с.

19. Биргер, И.А. Сопротивление материалов / И.А. Биргер, P.P. Мавлютов. - М: Наука, 1986.-560 с.

20. Биргер, И.А. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей / И.А. Биргер, Б.Ф. Балашов. - М.: Машиностроение, 1981.-222 с.

21. Биргер, И.А. Динамика авиационных газотурбинных двигателей / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр. -М: Машиностроение, 1989. - 232 с.

22. Биргер, И.А. Расчёт на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. -М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.

23. Богданофф, Д. Вероятностные модели накопления повреждений / Д.

Богданофф, Ф. Козин. - M.: Мир, 1989. - 342 с.

24. Богуслаев, В.А. и др. Повышение несущей способности лопаток компрессора / В.А. Богуслаев, И.Л. Гликсон, Г.В. Пухальская и др. // в сборнике тезисов 11 международной научно-технической конференции «Авиадвигатели 21 века» том 2. -М.: ЦИАМ, 2005. - С. 188 - 190.

25. Болотин, В.В. К теории коррозионной усталости / В.В. Болотин. // Надёжность машин и конструкций. - вып.83 - М.: МЭИ, 1986. - С. 5 - 10.

26. Болотин, В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / В.В. Болотин. -М.: Машиностроение, 1984. -315 с.

27. Братухин, А.Г. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей / А.Г. Братухин, Г.К. Язов, Б.Е. Карасев. - М.: Машиностроение, 1997.-410 с.

28. Будилов, В.В. Физические основы вакуумно-плазменной технологии нанесения покрытий: Учеб. пособ. / В.В. Будилов. - Уфа: УАИ, 1993. - 74 с.

29. Будилов, И.Н. Сопротивление разрушению элементов разъёмных соединений высоконагруженных конструкции / И.Н. Будилов, B.C. Жернаков. -М.: Наука, 2000.-240 с.

30. Бычков, Н.Г. Применение акустических методов для исследования накопления повреждений в материалах при испытаниях на малоцикловую усталость / Н.Г. Бычков, В.А. Скибин и др. - Тр. ЦИАМ, № 1109, 1985. - С. 246 -254.

31.Верещака, A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями / A.C. Верещака. -М: Машиностроение, 1993. -336 с.

32. Виноградов, В.Е. Установка для одновременного измерения упругих, релаксационных и магнитных свойств в интервале температур / В.Е. Виноградов, Б.М. Драпкин, Ю.П. Замятин. // Заводская лаборатория, 1992. - № 9. - С. 65 - 66.

33. Витязь, П.А. Газофазное осаждение покрытий из нитрида титана / П.А. Витязь, Г.Н. Дубровская, Л.М. Кирилюк. - Минск: Наука и техника, 1983. - 96 с.

34. Геринг, Г.И. Особенности структурно-фазового состояния поверхности

титановых сплавов под действием мощного ионного пучка / Г.И. Геринг, B.C. Ковивча, Т.К. Панова // Поверхность. Физика, химия, механика, 1995. - № 12. -С. 68-72.

35. Гликсон, И.Л. Напряжённо-деформированное состояние лопатки компрессора с повреждениями / И.Л. Гликсон, В.К. Яценко, О.Л. Лукъяненко // Вестник двигателестроения, 2005. -№ 1. - С. 83 - 88.

36. ГОСТ 23.201-78 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя. -М.: Стандартинформ, 1979. — 15 с.

37. Горелик, С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ: Учебное пособие для ВУЗов / С.С. Горелик, Ю.А. Скаков, Л.Н. Расторгуев. - М.: МИСИС, 1994.-328 с.

38. Горохова, Т.Г. Анализ причин возникновения повреждений лопаток компрессоров двигателей на самолетах вследствие попадания посторонних предметов / Т.Г. Горохова. - М.: Труды Гос. НИИ ГА № 248, 1986. - С. 27 - 33.

39. Гусева, М.И. Физико-механические свойства и структурно-фазовый состав ионно-имплантированных сплавов на основе титана / М.И. Гусева, A.M. Смыслов, Б.Г. Владимиров и др. // Труды первого международного совещания стран СЭВ: «Радиационная физика твердого тела». Сочи, 15-23 окт. 1989 г. -Сочи, 1989.- 140 с.

40. Драпкин, Б.М. Свойства сплавов в экстремальном состоянии / Б.М. Драпкин, В.К. Кононенко, В.Ф. Безъязычный. - М.: Машиностроение, 2004. -256 с.

41. Дубин, А.И. Автоматизация контроля остаточных поверхностных напряжений в лопатках ГТД / А.И. Дубин, В.Р. Тагиров // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П. А. Соловьева. - Рыбинск, 2007. - № 1 (11). - С. 42 - 44.

42. Дубин, А.И. Исследование остаточных объёмных напряжений в лопатках компрессора ГТД / A.M. Смыслов, М.К. Смыслова, А.И. Дубин // Авиационная и космическая техника и технология: научно-технический журнал НАУ им. Н.Е.

Жуковского Харьк. авиац. инст-та. ХАИ - Харьков: РИК ХАИ, 2013. - №9 (106). -С. 155- 158.

43. Дубин, А.И. Исследование взаимосвязей технологических режимов обработки высокоскоростного фрезерования лопаток ГТД с параметрами их поверхностного слоя / А.И. Дубин // Материалы третьей Всероссийской научно-технической конференции среди молодых специалистов, инженеров и техников, посвященной 82-й годовщине образования объединения, июль 2007 г. - Уфа: УМПО, 2007. - С. 79-80.

44. Дубин, А.И. Исследование релаксационных процессов в лопатках компрессора ГТД в обеспечение повышения их эксплуатационной надёжности и ресурса / А.И. Дубин // Мавлютовские чтения: материалы Всероссийской молодёжной научной конференции: сб. тр. В 5 т. Том 2, 28-29 октября 2008 г. / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2008. - С. 99.

45. Дубин, А.И. Методы повышения эксплуатационной надёжности и ресурса деталей ГТД типа рабочих лопаток компрессора исследованием релаксационных характеристик по наработке / А.И. Дубин // Материалы IV Всероссийской научно-технической конференции среди молодых специалистов, посвященной 83-й годовщине образования ОАО «УМПО»: в сборнике материалов, июль 2008 г. - Уфа: УГАТУ, 2008. - С. 101.

46. Дубин, А.И. Оптимизация технологических режимов обработки высокоскоростным фрезерованием лопаток компрессора ГТД / А.И. Дубин, О. В. Валеева // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П.А. Соловьёва. - Рыбинск, 2007. - № 1 (11). - С. 73-74.

47. Дубин, А.И. О релаксационной стойкости лопаток компрессора / Вестник двигателестроения, № 2. - Запорожье: АО «Мотор Сич», 2011. -С. 218-222.

48. Дубин, А.И. О влиянии высокоскоростной фрезерной обработки на прочностные характеристики лопаток компрессора / А.И. Дубин // Материалы Второй научно-технической конференции молодых специалистов, посвященной годовщине образования объединения ОАО «УМПО» июль 2006 г. - Уфа: УМПО, 2006.-С. 14-18.

49. Дубин, А.И. Об определении остаточных поверхностных напряжений в деталях ГТД / А.И. Дубин // Материалы третьей Всероссийской научно-технической конференции среди молодых специалистов, инженеров и техников, посвященной 82-й годовщине образования объединения, июль 2007 г. - Уфа: УМПО, 2007.-С. 37-38.

50. Дубин, А.И. Оценка и численное моделирование остаточных напряжений в модифицированном поверхностном слое лопаток компрессора ГТД / А.И. Дубин // Мавлютовские чтения: материалы Всероссийской молодёжной научной конференции: сб. тр. В 5 т. Том 2, 27 - 28 октября 2009 г. / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2009. - С. 164 - 165.

51. Дубин, А.И. Применение лазерной техники для испытаний на усталость лопаток компрессора ГТД / А.И.Дубин, В.Б. Игнатьев // Материалы Всероссийской научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Новые решения и технологии в газотурбостроении» 5-8 октября 2010 г.-Москва: ЦИАМ, 2010. - С. 278 - 279.

52. Дубин, А.И. Частотная отстройка резонансных колебаний лопаток 2 ст. РКНД ГТД от высокочастотного разрушения / А.И. Дубин // Материалы Второй научно-технической конференции молодых специалистов, посвященная годовщине образования объединения ОАО «УМПО» июль 2006 г. - Уфа: УМПО, 2006.-С. 18-22.

53. Душкин, A.M. Защитные покрытия для стальных лопаток компрессора ГТД / A.M. Душкин, А.Б. Прощин, Е.Г. Иванов // Авиационная промышленность, 1988.

- № 7. — С. 13-15.

54. Дыбленко, Ю.М. Комбинированные ионно — имплантационные и вакуумно

- плазменные технологии модифицирования поверхности, обеспечивающие повышение эксплуатационных свойств лопаток КНД паровых турбин: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Дыбленко Юрий Михайлович. - Уфа, 2003. - 198 с.

55. Елисеев, Ю.С. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении / Ю.С. Елисеев, Н.В. Абраимов, В.В. Крымов. - М.: Высш. школа, 1999.-525 с.

56. Елисеев, Ю.С. Испытания, обеспечение надёжности и ремонт авиационных двигателей и энергетических установок: Учеб. Пособие / Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов, H.JI. Ярославцев. -М.: Изд-во МАИ, 2005. -540 с.

57. Епифанов, Г.И. Физика твёрдого тела: Учеб. пособие / Г.И. Епифанов. -Санкт-Петербург: Лань, 2011. - 288 с.

58. Жернаков, B.C. Ресурс и надёжность резьбовых соединений / B.C. Жернаков. -М.: Машиностроение, 2003. -292 с.

59. Жернаков, B.C. Сопротивление материалов - механика материалов и конструкций: учебник / B.C. Жернаков. - Уфа: УГАТУ, 2012. - 495 с.

60. Застрогин, Ю.Ф. Прецизионные измерения параметров движения с использованием лазера / Ю.Ф. Застрогин. -М.: Машиностроение, 1986. - 272 с.

61. Иванов, В.П. Колебания рабочих колес турбомашин / В.П. Иванов. - М.: Машиностроение, 1983.-224 с.

62. Иванова, B.C. Природа усталости металлов / B.C. Иванова, В.Ф. Терентьев. -М.: Металлургия, 1975.-455 с.

63. Иванов, С.И. Влияние остаточных напряжений на выносливость ненаклёпанного материала / С.И. Иванов, В.Ф. Павлов // Вопросы прикладной механики в авиационной технике. - Куйбышев: КуАИ, 1973. - Вып. 66. - С.70 -73.

64. Ионная имплантация / Под ред. Хирвонена Дж.К., пер. с англ. - М.: Металлургия, 1985.-391 с.

65. Исследование № 135 БИИ - 2005. Определение влияния ионной имплантации на усталостную прочность лопаток РКНД из сплава ВТ6. Уфа: УМПО, 2005.-21 с.

66. Исследование № 15ц - 00. Исследование лопаток РКНД из сплава ВТ6. Уфа: УМПО, 2000. - 5 с.

67. Исследование № 537ц - 04. Исследование рабочих лопаток РКНД. Уфа: УМПО, 2004. - 7 с.

68. Исследование № 54ЦД - 07. Исследование лопаток, изготовленных методом

«ИЗШ+ИЗК» Уфа: УМПО, 2007. - 7 с.

69. Исследование № 926ц - 05. Исследование образцов лопаток 1 ступени РЬСНД из сплава ВТ8-1. Уфа: УМПО, 2005. - 7 с.

70. Исследование № 59ц - 04. Исследование лопаток 4 ст. РКВД. Уфа: УМПО, 2004. - 9 с.

71. Исследование состояния лопаток ротора компрессора из сплава ВТ18У после ионной имплантации поверхности и длительных испытаний в составе серийного изделия. Технический отчёт № 173ЦЛ. Уфа: УМПО, 1991. - 20 с.

72. Калабухов, С.С. Исследование и разработка комбинированной ионно-имплантационной и вакуумно-плазменной технологии для упрочнения лопаток компрессора ГТД: дисс. ... канд. техн. наук: 05.07.05 / Калабухов Сергей Сергеевич. - Уфа, 1993.-221 с.

73. Картмазов, Г.Н. Исследование эрозии покрытий из нитрида титана под воздействием кавитации и воздухо-абразивного потока / Г.Н. Картмазов, В.И. Коваленко, В.В. Кунченко // Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - 1998. - С. 71 - 73.

74. Картмазов, Г.Н. Исследование кавитационно-эрозионной стойкости толстых покрытий системы (П, Сг, №>) - С, полученных методом атомно-ионного осаждения / Г.Н. Картмазов, Ю.И. Поляков, Ю.В. Лукинский // Вакуумные технологии и оборудование: сб. докл. 5 Междунар. конф. Харьков, 22 - 27 апр. 2002 г. - Харьков: Изд-во ХАИ, 2002. - С. 129 - 133.

75. Кеба, И.В. Диагностика авиационных газотурбинных двигателей / И.В. Кеба. - М. : Транспорт, 1980. - 248 с.

76. Когаев, В.П. Расчеты деталей машин на прочность и долговечность: справочник / В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков. - М.: Машиностроение, 1985.-223 с.

77. Козлов, Л.А. Вероятностная оценка характеристик сопротивления усталости и действующих напряжений в деталях машин, в связи с расчётом на прочность при многоцикловом нагружении / Л.А. Козлов, Б.Ф. Балашов // Проблемы прочности. - 1985.-№ 5.-С. 59-64.

78. Коллакот, Р. Диагностика повреждений / Р. Коллакот. - М.: Мир, 1989. -515 с.

79. Коллинз, Д. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение / Д. Коллинз. - М.: Мир, 1984. - 624 с.

80. Комаров, Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы / Ф.Ф. Комаров. - М.: Металлургия, 1990.-216с.

81. Конструкционная прочность материалов и деталей ГТД: Руководство для конструкторов. Тр. ЦИАМ. - М.: Изд-во ЦИАМ, 1979. - № 835. - 520 с.

82. Корнилов, И.И. Титан / И.И. Корнилов. - М.: Наука, 1975. - 310 с.

83. Косточкин. В.В. Надёжность авиационных двигателей и силовых установок / В.В. Косточкин. - М.: Машиностроение, 1988. - 272 с.

84. Коцаньда, С. Усталостное растрескивание металлов / С. Коцаньда. - М. Машиностроение, 1990. -623 с.

85. Крайнов, В.К. Перспективы применения многослойных ионно-вакуумных покрытий для защиты элементов энергетического оборудования от эрозионного и коррозионного воздействия. / В.К. Крайнов, В.А. Рыженков, С.И. Погорелов // Российск. национ. симпоз. по энергетике: сб. докл. - Казань, 10-14 сент. 2001. -Казань, 2001.-С. 146-149.

86. Крайнов, В.К. Влияние обработки поверхности ионами аргона на эрозионную стойкость лопаточных сталей / В.К. Крайнов, В.А. Рыженков, С.И. Погорелов. // Прикладная физика. - 2001. - № 2. - С. 71 - 74.

87. Кузнецов, Н.Д. Обеспечение надежности авиационных двигателей / Н.Д. Кузнецов // Вестник АН СССР. - М.: Наука, 1985. - № 8. - С. 85 - 92.

88. Кузнецов, Н.Д. Обеспечение надежности современных авиадвигателей / Н.Д. Кузнецов // Проблемы надёжности и ресурса в машиностроении. - М.: Наука, 1986.-С. 51-68.

89. Кузнецов, Н.Д. Технологические методы повышения надежности деталей машин / Н.Д. Кузнецов, В.И. Цейтлин, В.И. Волков. - М.: Машиностроение, 1993.-304 с.

90. Литвинов, Ю.А. Характеристики и эксплуатационные свойства

авиационных турбореактивных двигателей / Ю.А. Литвинов, В.О. Боровик. - М: Машиностроение, 1979.-288 с.

91. Логинов, В.Е. Ремонт агрегатов реактивных двигателей / В.Е. Логинов, В.И. Тихомиров. - М.: Изд-во МАИ, 1994. - 366 с.

92. Лозовский, В.Н. Диагностика авиационных деталей / В.Н. Лозовский, Г.В. Бондал, А.О. Каксис, А.Е. Колтунов. -М: Машиностроение, 1988.-280 с.

93. Мавлютов, P.P. Концентрация напряжений в элементах авиационных конструкций / P.P. Мавлютов. - М.: Наука, 1981. - 140 с.

94. Маслова, Л.И. Обеспечение эксплуатационных свойств лопаток ГТД из сплавов на основе титана на стадии ремонта способом ионно-имплантационного модифицирования поверхности: дисс. ... канд. техн. наук.: 05.07.05 / Маслова Лариса Ивановна. - Уфа, 1997. - 147 с.

95. Меркулова, Н.С. Совершенствование средств контроля поверхностных остаточных напряжений и их метрологическая аттестация / Н.С. Меркулова, Т.О. Иванова, М.И. Гринченко. // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2006. — № 3.-С. 35-42.

96. Миркин, Л.И. Рентгеноструктурный анализ машиностроительных материалов: справочник/ Л.И. Миркин. -М.: Машиностроение, 1979. - 132 с.

97. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / под ред. A.A. Углова; пер. с англ. Н.К. Мышкина и др. -М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

98. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / под ред. Д. Поута. -М.: Машиностроение, 1987. -424 с.

99. Моляр, А.Г. Многослойные коррозионно-стойкие и ионно-плазменные покрытия / А.Г. Моляр, Л.М. Петров, О.Ю. Нечипоренко // Вопросы авиационной науки и техники, 1993. - № 2. - С. 39 - 48.

100. Монтгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных: Пер. с англ. / Д.К. Монтгомери. - Л.: Судостроение, 1980. - 384 с.

101. Мухин, B.C. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов: учеб. пособие / B.C. Мухин, Л.Ш. Шустер. - Уфа:

УАИ, 1987.-217 с.

102. Новикова, М.К. Исследование и разработка технологии ионного модифицирования поверхности лопаток компрессора ГТД из титановых сплавов: дисс. ... канд. техн. наук: 05.07.05 / Новикова Марина Константиновна. - Уфа, 1991.-248 с.

103. Нормы прочности авиационных ГТД гражданской авиации / Отв. ред. Ю.А. Ножницкий. - М.: ЦИАМ, 2004 г. - 259 с.

104. Обработка поверхности и надежность материалов: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Бурке, Ф. Вайса. -М.: Мир, 1984. - 192 с.

105. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое пера лопаток двигателей. Методические материалы // М.: НИАТ, 1965. - 20 с.

106. ОСТ 1 00499 - 84 Двигатели газотурбинные. Методика определения объёмных остаточных напряжений в деталях ГТД. - М.: Стандартинформ, 1984. - 19 с.

107. ОСТ 1 00870 - 77 Лопатки газотурбинных двигателей. Методы испытаний на усталость. -М.: Стандартинформ, 1977. -33 с.

108. Оценка остаточных напряжений в лопатках ГТД с модифицированной поверхностью: отчёт о КИР / рук. Жернаков B.C.; исполн.: Будилов И.Н, Лукащук Ю.В. и др. - Уфа: УГАТУ, 2009. - 67 с.

109. Павлов, В.Ф. Влияние остаточных напряжений на предел выносливости при асимметричном цикле в случае растяжения - сжатия / В.Ф. Павлов, В.А. Кирпичев, Б.В. Минин и др. // Известия вузов. Машиностроение, 1989, - № 8. -С. 14-18.

110. Павлов, В.Ф. Влияние типа и размера концентратора на связь сопротивления усталости детали и остаточных напряжений / В.Ф. Павлов // Известия вузов. Машиностроение. - 1990. - № 1. - С. 11 - 15.

Ш.Павлов, В.Ф. Остаточные напряжения и сопротивление усталости упрочненных деталей с концентраторами напряжений / В.Ф. Павлов, В.А. Кирпичев, В.Б. Иванов. - Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2008. - 64 с. 112. Петухов, А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД / А.Н. Петухов - М.:

Машиностроение, 1993. -240 с.

113. Пивоваров, В.А. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций / В.А. Пивоваров. — Москва: Транспорт, 1994. — 207 с.

114. Подзей, A.B. Технологические остаточные напряжения / A.B. Подзей, A.M. Сулима, М.И. Евстигнеев и др. / Под.ред. A.B. Подзея. - М.: Машиностроение, 1973.-216 с.

115.Попенко, А.И. Аналитическое определение оптимальной глубины пластическо-деформированного слоя при упрочняющей обработке деталей ППД / А.И. Попенко, A.B. Богуслаев, А.Я. Качан и др. // Вестник двигателестроения, 2005.-№3.-С. 18-23.

116. Прис, К. Эрозия / К. Прис-М.: Мир, 1982.-464 с.

117. Ремонт летательных аппаратов / Под ред. И.Л. Голего. - М.: Транспорт, 1984. -386 с.

118. Ресурсное проектирование авиационных ГТД: Руководство для конструкторов. Вып. 1. Общие принципы ресурсного проектирования и модели долговечности материалов и деталей авиационных ГТД. Тр. ЦИАМ. - № 1253, 1990.-208 с.

119.Риссел, X. Ионная имплантация / X. Риссел, И. Ругге. - М.: Мир, 1983. -360с.

120. Рудницкий, И.М. К оценке влияния остаточных напряжений и упрочнения поверхностного слоя на усталостную прочность деталей / И.М. Рудницкий // Проблемы прочности, 1981. - № 10. - С. 27 - 33.

121. Рыженков, В.А. Исследование коррозионной стойкости титановых ионно-плазменных покрытий / В.А. Рыженков, В.К. Крайнов, С.И. Нефедкин // Вакуумные технологии и оборудование / 4 Междунар. симпоз./ Харьков, 23 - 27 апреля 2001 г. - Харьков, 2001. - С. 292-294.

122. Сафин, Э.В. Комбинированная модификация титановых сплавов с целью повышения их сопротивления усталости. : дисс. ... канд. техн. наук : 05.02.08, 05.02.01 / Сафин Эдуард Вилардович. - Уфа, 1999. - 199 с.

123. Смыслов, A.M. Повышение эксплуатационных свойств лопаток

компрессора ГТД / A.M. Смыслов, Н.И. Коробейников, А.И. Дубин. // Материалы Всероссийской научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Проблемы создания перспективных авиационных двигателей» 27 - 30 сентября 2005 г. - Москва: ЦИАМ, 2005. - С. 245 - 246.

124. Смыслов, A.M. Определение остаточных поверхностных напряжений в деталях ГТД с использованием лазерного интерферометра / A.M. Смыслов, С.П. Павлинич, А.И. Дубин. / Упрочняющие технологии и покрытия, 2007. - № 11.-С. 47-49.

125. Смыслов, A.M. Исследование влияния параметров комбинированной ионно-плазменной обработки на физико-химические и эксплуатационные свойства упрочняемых титановых сплавов / A.M. Смыслов, М.К. Смыслова // В сб. трудов Всеросс. Конф. «Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов». Уфа: ГУЛ НКТБ «Искра», 2001. - С. 241 - 243.

126. Смыслов, A.M. Комбинированные технологии на базе ионно-имплантационного модифицирования поверхности, обеспечивающие повышение ресурса и надёжности лопаток компрессора и турбины ГТД: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.07.05 / Смыслов Анатолий Михайлович. - Уфа, 1993. -40 с.

127. Смыслов, A.M. Исследование влияния ионной имплантации азота на элементный, структурно-фазовый состав поверхности и физико-механические свойства титанового сплава ВТ6 / A.M. Смыслов, Э.В. Сафин. / Отчёт по Федеральной целевой Программе «Интеграция», комплекс «Сверхпластичность» УГАТУ-ИПСМ РАН, 1998.-С. 181 -219.

128. Смыслов, A.M. Повышение эксплуатационных свойств лопаток компрессора из титановых сплавов ионным модифицированием поверхности на установке «ВИТА» / A.M. Смыслов, М.И. Гусева, М.К. Новикова и др. // Авиационная промышленность, 1992. -№ 5. — С. 18-24.

129. Смыслов, A.M. Повышение долговечности деталей машин в условиях фреттинга/ A.M. Смыслов, К.С. Селиванов. - Уфа.: Гилем, 2005. - 180 с.

130. Смыслов, A.M. К вопросу о релаксационной стойкости лопаток компрессора из титановых сплавов / A.M. Смыслов, М.К. Смыслова, А.И. Дубин // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева. - Самара, 2011. - № 3 (27). - Ч. 2. - С. 227 - 232.

131. Смыслов, A.M. О взаимосвязи релаксационной стойкости лопаток компрессора из титановых сплавов с параметрами сопротивления усталости / A.M. Смыслов, М.К. Смыслова, А.И. Дубин // Вестник УГАТУ. - Уфа, 2012. - Т. 16. -№1 (46).-С. 24-29.

132. Смыслова, М.К. Исследование и разработка комбинированных ионно-плазменных технологий, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств лопаток газовых и паровых турбин // Вестник УГАТУ. - Уфа, 2004. - Т.5. -№3 (11)-С. 76-83.

133. Солонина, О.П. Титановые сплавы. Жаропрочные титановые сплавы / О.П. Солонина, С.Г. Глазунов. -М.: Металлургия, 1976. - 448 с.

134. Способ усталостных испытаний металлических образцов / Смыслов A.M., Смыслова М.К., Бердин В.К., Дубин А.И. и др. Патент на изобретение per. № RU 2443993 С 1 Российская Федерация, заявка № 2010144941/28(064780) ; заявл. 02.11.10; опубл. 27.02.12, Бюл. № 6.

135. Способ модификации поверхности титановых сплавов / Гусева М.И., Смыслов A.M., Сафин Э.В. и др. Пат. Российская Федерация, МКИ6 С 23 С 14/48. опубл. 10.08.98, Бюл. №22.

136. Способ оценки остаточного ресурса деталей / Котелкин A.B., Звонков А.Д.,

__п

Лютцау A.B., Матвеев Д.Б. и др. Пат. 2215280 Российская Федерация, МПК G 01N 3/00. 2002113318/28; заявл. 21.05.02; опубл. 27.10.03.

137. Способ и устройство для определения остаточных поверхностных напряжений / Маляров A.B., Безъязычный В.Ф., Лобанов A.B., Сметанин A.B. Пат. 2282164 Российская Федерация, МПК G 01 L 1/06 (2006.01). заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «РГАТА им. П.А. Соловьёва»,- 2005108935/28; заявл. 28.03.05; опубл. 20.08.06, Бюл. № 23.

138. Степнов, М.Н. Статистические методы обработки результатов

механических испытаний: Справочник / М.Н. Степнов. - М.: Машиностроение, 1985.-232 с.

139. Сулима, A.M. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов / A.M. Сулима, М.И. Евстигнеев. -М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

140. Сулима, A.M. Деформационное упрочнение и усталостная прочность деталей из сталей и сплавов / А. М. Сулима // Повышение эксплуатационных свойств деталей поверхностным пластическим деформированием. М.: МДНТП, 1971.-С.З-15.

141. Сулима, A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / A.M. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1988. -238 с.

142. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / А.Г. Суслов, В.П. Федоров, O.A. Горленко и др. / Под общей ред. А.Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2006. - 448 с.

143. Ташкер, И.Л. Определение остаточных напряжений в кромках лопаток ГТД / И.Л. Ташкер // Авиационная промышленность, 1968. - № 6. - С. 23 - 26.

144. Техническая справка № 173п - 05. Результаты усталостных испытаний лопаток 2 ступени РКНД из титанового сплава ВТ6. - Уфа: ОАО «УМПО», 2005. -4 с.

145. Техническая справка № 237п - 05. Результаты сравнительных усталостных испытаний лопаток 2 ступени РКНД из титанового сплава ВТ6. - Уфа: ОАО «УМПО», 2005.-4 с.

146. Техническая справка № 55ДС - 505. Усталостные испытания рабочих лопаток КНД. - Уфа: ФГУП «НПП «Мотор», 2006. - 20 с.

147. Техническая справка № 55ДС - 528. Результаты сравнительных усталостных испытаний образцов рабочих лопаток 1 ступени КНД. - Уфа: ФГУП «НПП «Мотор», 2007. - 18 с.

148. Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей / Под ред. Б.Н. Леонова, A.C. Уварова. - Рыбинск.:

Рыбинский дом печати, 2000. - 406 с.

149. Технология создания неразъёмных соединений при производстве газотурбинных двигателей / Ю.С. Елисеев, С.Б. Масленков, В.А. Гейкин и др. / Под общ. ред. С.Б. Масленкова. - М.: Наука и технологии, 2001. - 544 с.

150. Трощенко, В.Т. Несущая способность рабочих лопаток ГТД при вибрационных нагружениях/В.Т. Трощенко. - Киев: Наукова думка, 1981.-316 с.

151. Трощенко, В.Т. Циклические деформации и усталость металлов / В.Т. Трощенко. - Киев : Наукова думка, 1985. - Т. 1. - 216 с, Т.2. - 223 с.

152. Трощенко, В.Т. Сопротивление усталости металлов и сплавов / В.Т. Трощенко, JI.A. Сосновский. - Справочник в 2-х частях. - Киев: Наукова думка, 1987.- 1303 с.

153. Трощенко, В.Т. Изучение влияния эксплуатационной наработки и коррозионной среды на выносливость лопаток компрессора ГТД / В.Т. Трощенко, A.B. Прокопенко, В.Н. Торгов и др. // Проблемы прочности, 1981. -№4.- С. 5-10.

154. Труханов, В.М. Надежность изделий машиностроения. Теория и практика / В.М. Труханов. -М.: Машиностроение, 1996. - 336 с.

155. Тушинский, Л.И. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий / Л.И. Тушинский, A.B. Плохов. - Новосибирск: Наука, 1986. - 200 с.

156. Установка для определения остаточных поверхностных напряжений / Смыслов A.M., Коробейников Н.И., Дубин А.И., Киреев P.M.; Свидетельство на полезную модель № 71430 Российская Федерация, МПК G 01 L 1/06 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ОАО «УМПО». - № 2007140613; заявл. 22.10.07; опубл. 10.03.08, Бюл. № 7.

157. Установка для определения частот собственных колебаний лопаток турбины / Дубин А.И., Комаров A.B. Свидетельство на полезную модель № 108607 Российская Федерация, заявка № 2011105440; заявл. 14.02.11; опубл. 20.09.11, Бюл. №26.

158. Фомин, В.Н. Нормирование показателей надежности / В.Н. Фомин. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 140 с.

159. Цветков, Ю.Н. Разложение остаточных напряжений в стальных напылённых покрытиях на структурную и термические составляющие методом микротвёрдости / Ю.Н. Цветков // Заводская лаборатория, 2005. - № 10. - Т. 71. -С. 46-50.

160. Цвиккер, У. Титан и его сплавы : Пер. с нем. / У. Цвиккер. - 1974. - М: Металлургия. - 1979. - 512 с.

161. Чаттерджи - Фишер, Р. Азотирование и карбонирование: Пер. с нем. / Под. ред. Супова A.B. / Р. Чаттерджи - Фишер, Ф. Эйзелл. - М.: Металлургия. - 1990. -280 с.

162. Чечулин, Б.Б. Циклическая и коррозионная прочность титановых сплавов / Б.Б. Чечулин. - М.: Металлургия, 1987. - 208 с.

163. Шалин, P.E. Вакуумно-плазменная технология высоких энергий — перспективный процесс получения защитных покрытий для лопаток ГТД / P.E. Шалин, C.B. Дулова, С.А. Мубояджан и др. // Новые технологические процессы и надёжность ГТД, 1979. - № 2. - С. 1 - 8.

164. Шаркеев, Ю.П. Дислокационные структуры и упрочнение ионно-имплантированных металлов и сплавов / Ю.П. Шаркеев, А.Н. Диденко, Э.В. Козлов // Известия высших учебных заведений. Физика, 1994. - № 5. - С. 92 -108.

165. Шаркеев, Ю.П. Роль напряжений в формировании микроструктуры чистых металлов при ионной имплантации / Ю.П. Шаркеев, А.Н. Диденко, А.И. Рябчиков и др. // II ВНТК «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц». - Свердловск, 1991. - Т. 3. - С 36 - 37.

166. Ягодкин, Ю.Д. Ионно-лучевая обработка материалов и сплавов / Ю.Д. Ягодкин // Итоги науки и техники (Металловедение и металлообработка) - М.: ВИНИТИ, 1990.-136 с.

167. Яманин, А.И. Компьютерно-информационные технологии в двигателестроении: учебное пособие / А.И. Яманин, Ю.В. Голубев, A.B. Жаров и др. -М.: Машиностроение, 2005. -480 с.

168. Barchenko, V.T. Plasma Ion Sourse for Modification of Materials / V.T.

Barchenko , L.P. Veresov, O.L. Veresov: In Proc. / 1-st International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics and Modification of Materials. - Tomsk (Russia), 2000. - P. 220 - 223.

169. Burakowski, T. Ion implantation in metalls / T. Burakowski // Prace institutu Lotwitstwa, Warszawa, 1990. - №2 - 3. P.5 - 50.

170. Dearnaley, G. Ion implantation / G. Dearnaley. - Amsterdam: North Holland Pabl., 1983.- 139 p.

171. Fromson, R.E. Metastable Materials Formation Ion Implantation / R.E. Fromson, R. Kossowsky. - Boston, Massachusetts, November, 1982. - № 9. - P. 18 - 28.

172. Guseva, M.I. Deep material modification under ion - plasma treatment. Experiment and theory / M.I. Guseva , Yu.V. Martynenko, A.M. Smyslov In Proc. // 3-rd International Workshop on Plasma Based Ion Implantation. - Rossendorf, Germany, September. 1996. - 101 - 106. Rossendorf, 1996. - P. 118 - 148.

173. Guseva, M.I. Implantation- Plasma Nitriding / M.I. Guseva, G.V. Gordeeva, Yu.V. Martynenko // Radiation Effects Defects in Solids, 2001. - P. 191 - 203.

174. Ion-beam interaction with matter.: Proc. Of the Int. Symp.Appl. of Ion Beams Produced by Small Accelerators // Vacuum, 1989. - № 2. - 4. - P. 1 -438 (P)KMeT, 1989, 10E195).

175. Martynenko, Yu.V. Dislocation Growth under Ion Implantation / Yu.V. Martynenko, P.G. Moskovkin In Proc. // 1- st International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics and Modification of Materials. - Tomsk (Russia), 2000.-P. 94-96.

176. Milic, M. The influence of the Physicochemical characteristics of the substate surface of the deposited TiN films properties / M. Milic. // Thin solid Films. - 1988. -163. - p. 309 - 316 (P5KMeT, 1989, 4E397).

177. Reed, E.C. The influence of surface residual stress on fatigue limit of titanium / E.C. Reed, J.A. Viens. - Translation of ASME, journal of engineering industry, V. 82, series B, № 1, February, 1960.

178. Smidt, F.A. NAVY manufacturing technology program of ion implantation / F.A. Smidt. / Mater. Sci. and Eng., 1987. - 90 - P. 385 - 397 (P:>KMeT, 1988, 1H995).

182