ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПЕРЕ ПОЛНОТЕЛОЙ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ
SAMPLE FOR DETERMINING RESIDUAL STRESS IN HOLLOW BLADE OF TURBINE BLADE

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к образцам для определения остаточных технологических напряжений в деталях типа лопаток турбин авиационных двигателей.
Известен плоский образец для определения остаточных напряжений, вырезанный из пера пустотелой лопатки турбины в направлении, перпендикулярном передней скругленной кромке. По своей форме он представляет замкнутый криволинейный стержень с переменным прямоугольным сечением. Боковая поверхность образца образована двумя параллельными разрезами при вырезке из пера лопатки, внешняя поверхность состоит из фрагментов корыта, спинки и кромок пера, внутренняя поверхность образована стенками охлаждаемой камеры. Зоны спинки и корыта соединены в нескольких местах подкрепляющими элементами. Образец предназначен для определения остаточных напряжений в полотне пера и подкрепляющих элементах охлаждаемой лопатки (Авт. свид. №1693404, МПК G01L 1/00).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является то, что в ней не предусмотрена возможность исследования остаточных напряжений в зоне скругленной передней кромки пера, являющейся концентратором напряжений.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении определения тангенциальных остаточных напряжений в скругленной кромке пера полнотелой лопатки.
Указанный технический результат достигается тем, что образец для определения остаточных напряжений, включающий элементы корыта, спинки и скругленной кромки пера, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, выполнен V-образной формы, при этом средняя часть образца представляет собой стержень с большой кривизной (t/R>0,2, где: t - толщина стержня, R - радиус кромки), образованной скругленной кромкой, а его вогнутая поверхность является частью отверстия радиусом r=R-t, соосного со скругленной кромкой, при этом криволинейный стержень сопряжен с длинными концами - удлинителями, разведенными на угол α. Метрологическая система образца включает параметры: толщину t криволинейной части, высоту Н, ширину А в основании, угол α развода удлинителей, а толщина t криволинейной части составляет 3…4 толщины снимаемого материала с остаточными напряжениями.
V - образная форма образца обеспечивает получение развитой метрологической системы, в которой удлинители, сопряженные с криволинейным стержнем, выполняют роль масштабных увеличителей и позволяют малые геометрические параметры скругленной кромки с остаточными напряжениями увеличивать на порядок и более, что в итоге повышает точность определения остаточных напряжений.
На фиг. 1 - изображен общий вид образца и замеряемые параметры, входящие в метрологическую систему.
На фиг. 2 - криволинейная часть образца с размерными параметрами в увеличенном виде.
На фиг. 3 - схема вырезки заготовки из пера лопатки.
На фиг. 4 - форма и размеры заготовки.
На фиг. 5 - фрагмент технологии.
На фиг. 6 - схема крепления образца.
Образец 1 для определения остаточных напряжений имеет V-образную форму, средняя часть представляет собой стержень 2 с большой кривизной (t/R>0,2, где: t - толщина стержня, R - радиус кромки), образованной скругленной кромкой 3. Вогнутая поверхность образца является частью отверстия радиусом r=R-t, соосного со скругленной кромкой. Криволинейный стержень 2 сопряжен с длинными концами - удлинителями 4, разведенными на угол α. Метрологическая система образца включает параметры: толщину t криволинейной части, высоту Н, ширину А в основании, угол α развода удлинителей 4. Толщина t криволинейной части составляет 3…4 толщины снимаемого материала с остаточными напряжениями.
Для изготовления образца в пере 5 пустотелой лопатки турбины вырезают плоскую заготовку 6 двумя параллельными разрезами пера 5 в направлении, перпендикулярном скругленной кромке 3, проводят чистовую доработку поверхностей, исключая зону с исследуемыми остаточными напряжениями. Вырезанную плоскую заготовку 6 обрабатывают в последовательности:
- подрезают торец 7 на нужную длину L;
- с подрезанного конца делают разрез посередине между поверхностями корыта 8 и спинки 9 в сторону скругленной кромки 3, оставляя перемычку 10 равной 2R+0…3 мм;
- образованные длинные концы 4 разгибают, выпрямляют поверхности разреза, чтобы в результате сгиб был у перемычки, концы были симметричны относительно оси, проходящей через середину скругленной кромки 3, а угол α соответствовал заданному значению;
- соосно скругленной кромке 3 выполняют отверстие диаметром, равным 2(R-t), в два этапа (черновой и чистовой);
- разрезают перемычку 10 между отверстием 11 и прорезью 12 и получают два удлинителя 4 для метрологической системы.
При этом вся обработка выполняется с применением электроэрозионных технологий, а при разгибе длинных концов 4 образец вставлен скругленной кромкой 3 в защитную обойму 13, которая крепится в тисках 14.
Таким образом, использование образца позволяет определять тангенциальные остаточные напряжения в скругленной кромке пера полнотелой лопатки.