Влияние на усталость конструктивного и масштабного факторов

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 Т_тп = 20 °С и до 200 МПа при Т_исп = 850 °С, а очаги усталостных трещин перемещаются с наружной на внутреннюю поверхности к основанию штырьков, где концентра­ция напряжений составляет α_о — 1,6...2. Этому также способствует значительная шероховатость внутренней поверхности R_а — 20...40 мкм по сравнению с R_a = 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