Состояние поверхностного слоя и усталостная прочность лопаточных сталей после виброгалтовки, ультразвукового и гидродробеструйного упрочнения
Опыт эксплуатации турбин показал, что основным видом разрушения лопаток турбин энергоустановок является усталостное разрушение. Под действием больших переменных напряжений трещины усталости развиваются, как правило, в местах нависания выходных кромок, локальных повреждений от эрозионного износа, коррозии и других концентраторов.
Усталостная прочность лопаток в значительной степени зависит от состояния поверхностного слоя металла (микроструктуры, шероховатости, наклепа, остаточных напряжений) [1]. Упрочнение методами поверхностного пластического деформирования (ППД) повышает выносливость н надежность деталей. В производстве лопаток авиационных газотурбинных двигателей наибольшее распространение получили виброгалтовка, ультразвуковое и гидродробеструйное упрочнение шариками диаметром от 1,0 до 7,0 мм [2, 3]. В производстве лопаток турбин энергоустановок с их специфическими конструктивными, технологическими и эксплуатационными особенностями эти процессы еще не нашли должного распространения из-за недостатка данных по сравнительной эффективности различных процессов ППД применительно к 12 %-ным хромистым сталям типа 15Х11МФ, 12X13, 20X13, ЭИ802, широко используемых для изготовления лопаток последних ступеней мощных паровых турбин.
Решение этого актуального вопроса составило конкретную задачу настоящего исследования. Для получения достоверных данных важно было сопоставить эффективность рассматриваемых способов ППД при одинаковых исходных параметрах стали, по одинаковой методике усталостных испытаний и при обработке по оптимальным режимам упрочнения.