Analiza długości życia dysku turbinowego

Dysk turbinowy jest jednym z podstawowych elementów silnika lotniczego. Jest to komponent używany do montowania i-fixing łopatek turbinowych w celu przekazywania mocy. Pracuje w środowisku o wysokiej temperaturze, wysokim ciśnieniu i dużej prędkości oraz ma ekstremalnie wysokie wymagania co do materiałów konstrukcyjnych. Silniki lotnicze są produktami technologicznymi o wysokiej precyzji. Aby zwiększyć stosunek ciągu do masy silników i spełnić stale rosnące wymagania dotyczące wydajności samolotów, ich parametry wydajnościowe są nieustannie poprawiane. W tej sytuacji wymagania co do materiałów dysków turbinowych kontynuują wzrost.
Turbina dyskowa jest na szczycie sześciu głównych składników turbiny gazowej. Jej bezpieczeństwo i długowieczność zajmują szczególnie ważne miejsce w turbinach gazowych. Dysk turbiny obiega się.
Ponadto oprócz ograniczenia liczby cykli, istnieje również limit czasu pracy. Duże znaczenie przywiązują do życia dysku turbinowego, prawdopodobnie z powodu następujących głównych przyczyn:
1. Dysk turbinowy ma duży rozmiar, dużą wagę i wysoką prędkość. Średnie naprężenie styczne dysku turbinowego nowoczesnych turbin gazowych w maksymalnej prędkości wzrosło już do
758MPa. Co zbliża się lub przekracza granicę plastyczności wielu materiałów dysków turbinowych.
Jakość produkcyjna dysku turbinowego jest trudna do kontrolowania. Obecnie stosowane masowo dyski turbinowe są wykonywane z jednego kawałka metalu i przechodzą złożone procedury technologiczne. Aby stabilizować jakość każdego dysku, konieczne jest zapewnienie stabilnego poziomu procesu w każdym etapie. Jest to trudne do zrobienia, zwłaszcza w przypadku niektórych dużych partii.
Podczas użytkowania dysk turbinowy podlega złożonym zmianom środowiska, temperatury i naprężeń. Specjalnie w przypadku dysków turbinowych na silniki wojskowe te zmiany mają charakter losowy, co przynosi ogromne trudności w prognozowaniu i kontroli życia dysku turbinowego.
4. Po długotrwałym użytkowu materiałów dysków turbinowych struktura ta ulegnie degeneracji. Materiały dysków turbinowych stosowane w naszych czasach są zazwyczaj wysokotemperaturowymi stopami. Te stopy są wzmacniane przez metafazy drugiej fazy i karbidy. W trakcie długotrwałego użytkowania, z powodu starszenia się spowodowanego napięciami przy wysokich temperaturach, druga faza będzie się aglomerować i rosnąć, karbidy zmienią kształt, a niektóre wykrystalizują szkodliwe kruche fazy, co spowoduje ogólny spadek wytrzymałości i plastyczności stopu.
Podsumowując, możemy zauważyć parę ostrych sprzeczności: z jednej strony, ponieważ dysk turbinowy zajmuje szczególnie ważne miejsce w turbinie gazowej, ludzie muszą móc dokładniej przewidywać i kontrolować jego żywotność; z drugiej strony, ze względu na wiele niestabilnych, niepewnych, złożonych i zmieniających się czynników w procesie produkcji i użytkowania dysku turbinowego, trudno jest przewidzieć i kontrolować jego czas życia. To właśnie ta para sprzeczności promuje ciągły i głęboki rozwój badań nad analizą i prognozowaniem żywotności dysku turbinowego, a także napędza rozwój pokrewnych dyscyplin.