ГОСТ Р 58994-2020

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДВИГАТЕЛИ ГАЗОТУРБИННЫЕ

Методика определения объемных остаточных напряжений в деталях газотурбинных двигателей

Gas turbine engines. Method for determining the volumetric residual stresses in parts of gas turbine engines

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 592-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 методику определения остаточных напряжений деталей газотурбинных двигателей тензометрическим методом. Тензометрический метод определения объемных остаточных напряжений основан на измерении деформаций, происходящих в результате снятия напряжений разрезкой детали на части.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 7165 Мосты постоянного тока для измерения сопротивления

ГОСТ 10587 Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия

ГОСТ 12172 Клеи фенолополивинилацетальные. Технические условия

ГОСТ 21616 Тензорезисторы. Общие технические условия

ГОСТ 22261 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ 23737 Меры электрического сопротивления. Общие технические условия

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 В настоящем стандарте применен следующий термин с соответствующим определением:

3.1.1 объемные остаточные напряжения: Напряжения, равномерно распределенные по толщине детали или в пределах слоя детали, из которого вырезают образец.

Примечания

1 Такие напряжения образуются после технологических операций или в эксплуатационных условиях, когда воздействию (силовому, температурному, изменению структуры) подвергается весь исследуемый элемент детали, например: после заготовительных операций (литья, штамповки, сварки и т.д.), термомеханической обработки, газостатирования, работы в поле центробежных сил.

2 Остаточное напряженное состояние в вырезаемом образце принимается плоским и постоянным по длине и ширине.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ГТД - газотурбинный двигатель;

РЭ - руководство по эксплуатации;

ЦТМ-3, ЦТМ-5 - цифровые тензометрические мосты.

     4 Общие положения

4.1 Методика определения остаточных напряжений деталей ГТД предназначена для установления объемных остаточных напряжений в деталях методом полного освобождения, заключающегося в вырезке из детали образца (прямоугольной пластины или оболочки малой кривизны), и измерения с помощью тензорезисторов компонентов деформаций, возникающих в результате вырезки.

4.2 Исследованию подвергают детали (лопатки, диски, валы, корпусы и др.), из которых могут быть вырезаны образцы - прямоугольные пластины длиной и шириной более 10 мм или оболочки малой кривизны (отношение радиуса кривизны к толщине более 5).

4.3 Определение остаточных напряжений проводят с целью:

- контроля стабильности технологического процесса изготовления детали;

- отработки нового технологического процесса;

- выявления причин растрескивания или разрушения детали при изготовлении, доводке или эксплуатации;

- оценки прочности детали и повышения надежности ГТД.

     5 Технические требования к подготовке исследований

5.1 При подготовке исследований деталей ГТД предъявляют следующие требования:

- выбирают схемы, места наклейки тензорезисторов и разрезки для каждой из групп исследуемых деталей;

- определяют количество исследуемых деталей;

- устанавливают тензодатчики;

- учитывают особенности проведения исследований.

5.2 В общем случае для оценки объемных остаточных напряжений в вырезаемом образце деформации необходимо измерить в трех направлениях. Для этого, если позволяют габариты детали, на исследуемый участок детали следует установить (наклеить) розетку из трех тензорезисторов, как показано на рисунке 1.

I, II - главные направления остаточных напряжений; 1, 2, 3 - номера тензорезисторов относительно угла

Рисунок 1 - Схемы установки тензорезисторов на поверхности детали

5.3 Если известно направление действия главных напряжений (при наличии геометрической симметрии или конструкции детали и силовой симметрии для силовых факторов, ответственных за образование остаточных напряжений), то измерение параметров деформаций можно производить в двух взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. наклеивать два тензорезистора: один - в направлении оси симметрии, а другой - перпендикулярно к ней.

5.4 При проведении сравнительных исследований остаточных напряжений в деталях, изготовленных по различным технологическим вариантам, или при образовании на деталях после изготовления или в процессе эксплуатации трещин допускается наклейка одного тензорезистора в направлении действия максимальных рабочих напряжений или в направлении, перпендикулярном трещине.

5.5 Оценка распределения остаточных напряжений

5.5.1 При отсутствии достаточного опыта по доводке детали при ее изготовлении или в процессе эксплуатации (неизвестные дефекты, наиболее нагруженные участки и т.д.), следует определять остаточные напряжения по поверхности детали путем наклейки тензорезисторов на различные участки детали и ее разрезки на соответствующее количество образцов.

5.5.2 Разрезку деталей на образцы целесообразно производить поэтапно, отдельными резами, фиксируя показания тензорезисторов после каждого реза, что позволяет оценить влияние различных участков и конструктивных элементов детали на остаточные напряжения на исследуемом участке.

5.5.3 Примеры установки тензорезисторов и разрезки деталей при оценке объемных остаточных напряжений по профильной части литой охлаждаемой лопатки турбины и поверхности литого диска турбины приведены в приложении А.

5.5.4 При наличии достаточного опыта по доводке детали при ее изготовлении и эксплуатации допускается наклейка тензорезисторов только на отдельных, наиболее нагруженных участках, на которых появлялись дефекты с учетом изменения схемы разрезки и наклейки, а также увеличения количества исследуемых образцов.

5.5.5 Пример установки тензорезисторов и разрезки литой охлаждаемой лопатки при оценке распределения объемных остаточных напряжений в местах появления дефекта приведен в приложении А.

5.6 Определение остаточных напряжений на внутренних или труднодоступных поверхностях

5.6.1 При необходимости оценки остаточных напряжений на внутренних или труднодоступных поверхностях деталей сложной формы следует наклеить тензорезисторы на наружную поверхность и снять их показания.

5.6.2 Напротив исследуемой поверхности необходимо вырезать окно или удалить затрудняющие к ней доступ части детали и оценить влияние этой операции на показания ранее наклеенных тензорезисторов, а следовательно, и на изменение остаточного напряженного состояния детали.

5.6.3 Следует наклеить тензорезисторы на исследуемую поверхность и далее провести определение остаточных напряжений по стандартной схеме.

После наклейки тензорезисторов на исследуемую поверхность необходимо снять нулевые показания наклеенных тензорезисторов.

5.6.4 Пример установки тензорезисторов и разрезки литой охлаждаемой лопатки турбины при определении объемных остаточных напряжений на наружной и внутренней поверхностях профильной части приведен на рисунке А.4 приложения А.

5.7 Выбор числа исследуемых деталей

5.7.1 Определение объемных остаточных напряжений следует проводить не менее чем на шести деталях.

5.7.2 При наличии в детали нескольких одинаковых участков, на которых проводят исследование объемных остаточных напряжений, количество исследуемых деталей может быть снижено до двух или трех.

     6 Технические требования к проведению исследований

При проведении исследований предъявляют следующие требования:

- на начальном этапе исследования регистрируют первичные показания;

- проводят разрезку согласно установленным схемам;

- регистрируют промежуточные и конечные показания.

6.1 Приводится порядок измерения параметров деформаций и разрезки деталей на образцы для определения остаточных напряжений в местах появления дефектов на литой охлаждаемой лопатке турбины.

6.2 Установку тензорезисторов проводят согласно положениям, приведенным в приложении Б.

6.3 Подготовку к измерению показаний тензорезисторов осуществляют согласно приложению В. Подключение тензорезисторов к прибору для проведения измерений следует выполнять согласно РЭ и инструкции к прибору.

6.4 Тензорезисторы подсоединяют к измерительному прибору и производят отсчет показаний измерительного прибора для каждого тензорезистора до разрезки детали , где - номер тензорезистора.

6.5 Тензорезисторы отсоединяют от прибора.

6.6 Лопатку разрезают по корыту и спинке одновременно (см. рисунок А.3 приложения А, рез I).

Повреждения тензорезисторов при разрезке не допускаются. Не разрешается оставлять неразрезанные участки и доламывать их механическим способом.

Примечание - Разрезку деталей рекомендуется производить на электроэрозионном станке проволочным электродом по "мягким" режимам. Например, разрезка деталей из литых жаропрочных сплавов на станке с программным управлением может быть проведена при следующих показаниях: