ГОСТ Р 58992-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Методы испытаний на усталость при повышенных температурах

Materials for aviation gas turbine engines. Test methods for fatigue at elevated temperatures

ОКС 03.100.01

Дата введения 2021-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И.Баранова" (ФГУП "ЦИАМ им.П.И.Баранова")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 323 "Авиационная техника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 августа 2020 г. N 590-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы механических испытаний образцов на усталость при температуре не выше 1200°С в отсутствии агрессивных сред переменными напряжениями изгиба, кручения, растяжения - сжатия или их сочетаниями как при симметричном, так и при асимметричном циклах. Испытания проводят при повышенных температурах на заданной базе в пределах 5·10-5·10 циклов при частоте нагружения от 15 до 300 Гц с целью проверки качества материала для деталей авиационных газотурбинных двигателей и влияния технологии их изготовления на предел выносливости.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.338-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки

ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость

ГОСТ 5632 Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 6616 Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия

ГОСТ 16508 Лаки кремнийорганические электроизоляционные. Технические условия

ГОСТ 23207 Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения

ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального органа по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 23207.

3.2 В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:

ГТД - газотурбинный двигатель;

ТУ - технические условия;

ОТК - отдел технического контроля.

     4 Требования к форме и размерам образцов

4.1 Форма и размеры образцов - по ГОСТ 25.502 (типы I, III и V).

Применение образцов типов II и IV может быть допущено в случае испытаний с измерением деформаций или при специальных испытаниях.

4.2 Требования к точности изготовления, качеству поверхности и способу вырезки заготовок для образцов - по ГОСТ 25.502-79 (раздел 1).

4.3 Допускается проведение испытаний жаропрочных сплавов без механической обработки поверхности рабочей части, если сплавы предназначены для изготовления деталей методами точного литья без механической обработки.

4.4 Заготовки образцов из жаропрочных сталей и сплавов подвергаются термической обработке по ТУ на материал.

4.5 Все образцы из жаропрочных сталей и сплавов после окончательной операции механической обработки подвергаются нагреву в нейтральной среде или вакууме для снятия остаточных напряжений по режимам, указанным в паспорте (сертификате) на материал.

4.6 К каждой партии образцов должны быть приложены паспорт или сопроводительная карта ОТК, в которых указаны отклонения размеров образцов и чистоты обработки поверхности в зависимости от требования чертежа.

     5 Оборудование для испытаний и аппаратура

5.1 Испытания на усталость при повышенной температуре проводят на машинах, в конструкции которых предусмотрена или возможна установка нагревательного устройства и обеспечено нормальное функционирование машины при нагреве образца.

5.2 Точность нагружения должна соответствовать ГОСТ 25.502-79 (раздел 2).

5.3 Измерение температуры при испытаниях и градуировке производят термоэлектрическими преобразователями с диаметром проволоки от 0,3 до 0,5 мм. Тип термопреобразователей - по ГОСТ 6616 в зависимости от пределов измеряемой температуры.

5.4 Термопреобразователи должны быть поверены по ГОСТ 8.338-2002 (раздел 2).

5.5 Срок эксплуатации термопреобразователей установлен по ГОСТ 6616.

5.6 Холодные спаи термопреобразователей должны быть размещены в термостате. Допускается эксплуатация термопреобразователей с температурой холодного спая, равной температуре окружающей среды, и с введением поправки на разность температуры холодного спая при градуировке термопреобразователей и при испытании.

5.7 Приборы для измерения и регулирования температуры должны иметь класс точности не менее 0,5.

5.8 Измерение деформации проводят с помощью устройств (экстензометров), фиксирующих относительное перемещение контрольных точек рабочей части образцов, закрепленных на тягах, передающих перемещение вне печи. Относительная погрешность измерения деформаций с помощью экстензометров - не более ±1%.

5.9 Изменение размеров образца в процессе испытаний на усталость не должно оказывать влияния на параметры циклического нагружения.

     6 Требования к подготовке к испытанию

6.1 Температуру образца определяют до начала испытания по показаниям термопреобразователей, приваренных к поверхности методом точечной сварки.

Для крепления термопреобразователей к поверхности образцов из несваривающихся материалов применяют заделку или прижатие пластиной с привариваемым кольцом на поверхности образца. Если длина рабочего пространства нагревательного устройства превышает длину образца в 3-5 раз, допускается крепление термопреобразователя к поверхности образца плотным прижатием с изоляцией термопреобразователя от излучения нагревателя.

6.2 В процессе испытания о температуре образца судят по показаниям контрольного термопреобразователя, укрепленного в рабочем пространстве печи. Горячий спай контрольного термопреобразователя расположен на расстоянии от 3 до 4 мм от поверхности образца в среднем сечении.

Температуру в рабочем пространстве печи задают исходя из следующего условия:

,                                                                   (1)

где - разность показаний термопреобразователей: термопреобразователя, приваренного к поверхности образца в среднем сечении , и контрольного термопреобразователя в рабочем пространстве печи при одновременном измерении в условиях испытания.

6.3 Значение перепада температур устанавливают в зависимости от температуры образца, частоты нагружения и длительности испытания по данным температурной градуировки. Методика температурной градуировки нагревательного устройства с целью определения перепада температур приведена в приложении А.

6.4 Распределение температуры по длине образца определяют до начала испытаний партии на контрольном образце по термопреобразователям, приваренным к поверхности на расстоянии от 5 до 10 мм без нагрузки и вращения (на машинах изгиба с вращением).

6.5 До начала испытаний образец выдерживают при заданной температуре от 15 мин до 1 ч. Длительность выдержки зависит от размеров образца, захватов и других прогреваемых элементов испытательной машины. Назначение времени выдержки не менее 1 ч определяют по стабилизации начального перепада температур (см. приложение А).

6.6 В процессе нагрева и выдержки один конец образца оставляют незакрепленным (ненагруженным) с целью свободного расширения при нагреве сопряженных элементов захватов и машины.

6.7 Нагружение нагретого образца на машинах изгиба с вращением производят только на вращающемся образце.

6.8 При испытаниях с программным изменением температуры поправку на разность учитывают в соответствии с конструктивными особенностями оборудования.

6.9 Приборы для измерения и регистрации температуры следует подвергать периодической поверке в соответствии с требованиями [1].

6.10 Перед началом испытания партия образцов должна быть проверена визуально на отсутствие механических повреждений, следов коррозии, погнутости и других повреждений.

6.11 Измерение размеров по минимальному сечению рабочей части проводят с точностью по ГОСТ 25.502.

6.12 В процессе испытаний проводят непрерывный контроль и регистрацию температуры.

6.13 При перерыве в испытаниях (выключение электропитания, ремонт и т.д.) разгрузку образца осуществляют в нагретом состоянии. Допускаются перерывы в испытаниях с охлаждением образца, если число циклов до разрушения более 10 циклов и число остановок не более трех. Количество остановок без охлаждения не регламентировано.

6.14 Испытательное оборудование должно быть аттестовано по ГОСТ Р 8.568.

     7 Требования к проведению испытаний

7.1 Основными критериями разрушения при испытаниях на усталость являются полное разрушение, образование макротрещин заданного размера или достижение предельной деформации.

7.2 Для построения кривой усталости стандартным методом и определения средних значений пределов ограниченной выносливости данной партии необходимо испытать не менее 15 образцов.

7.2.1 Испытания на усталость образцов при умеренной и высокой температурах должны быть проведены при напряжениях выше и ниже уровня точки перелома. На рисунке 1 приведены формы кривых усталости при умеренной (1), максимальной рабочей (2) и высокой (3) температурах. В зоне напряжений на заданной базе по числу циклов должны быть испытаны не менее четырех образцов.