На рис. 3.3.8 показано влияние масштабного фактора на сопротивление усталости литых лопаток турбин. С увеличением высоты лопатки в 2...2,5 раза предел выносливости снижается в 1,5...2 раза, при этом рассеяние предела выносливости для одного типоразмера лопатки составляет ± 25 %.
Закономерность влияния на усталость литых лопаток сложности конструкции можно проследить на лопатках с одинаковыми параметрами профильной части, но отличающихся конструкцией системы охлаждения (табл. 3.3.9). Лопатки с простейшей системой охлаждения в виде продольных каналов имеют предел выносливости = 270 МПа, замена системы охлаждения на штырьковую снижает до 170 МПа при Ттп = 20 °С и до 200 МПа при Тисп = 850 °С, а очаги усталостных трещин перемещаются с наружной на внутреннюю поверхности к основанию штырьков, где концентрация напряжений составляет αо — 1,6...2. Этому также способствует значительная шероховатость внутренней поверхности Rа — 20...40 мкм по сравнению с Ra = 0,32...0,16 мкм на внешней. Для лопаток с перфорацией на кромках (для выхода охлаждающего воздуха) — 125 МПа, что вызывается образованием на поверхности отверстий обедненного легирующими элементами слоя глубиной 100 и более мкм при электроискровой обработке.
|
|
Рис. 3.3.8. Зависимость предела выносливости литых лопаток от длины профильной части
В профильной части охлаждаемых лопаток,, особенно дефлектор- ных, при испытаниях на усталость и в эксплуатации могут возбуждаться формы колебаний, свойственные тонкостенным деталям типа оболочки, что важно иметь в виду при оценке фактической напряженности лопаток.
Таблица 3.3.9