Analiza stanu naprężeń własnych w odlewach segmentu aparatu kierującego turbiny silników lotniczych

• Autorzy: Kocurek P. , Nawrocki J. , Kubiak K. , Sieniawski J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.3.7

Warianty tytułu

EN

Analysis of the residual stresses distribution in the vane segments castings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono analizę stanu naprężeń własnych w warstwie wierzchniej odlewu segmentu aparatu kierującego turbiny silnika lotniczego. Odlew segmentu wykonano z nadstopu niklu MAR 247. Stosowano wielowarstwowe formy ceramiczne glinokrzemianowe. Pomiar naprężeń własnych metodą dyfrakcji rentgenowskiej prowadzono na dyfraktometrze umożliwiającym bezpośredni pomiar na odlewie. W warstwie wierzchniej piór segmentu stwierdzono występowanie naprężeń własnych w zakresie wartości od –11 do 82 MPa — głównie rozciągających. Strefa naprężeń własnych o największej wartości od 79 do 82 MPa występuje w pobliżu pierścienia wewnętrznego. Duże różnice wartości naprężeń własnych na poszczególnych częściach odlewu wskazują na niejednorodny przebieg procesu krystalizacji odlewu, co głównie jest związane z jego złożoną geometrią.

EN

The paper presents analysis of the residual stress distribution in the surface layer of the vane segment casting. Cast segment was made of MAR 247 nickel superalloy. Multilayer aluminosilicate ceramic forms were used. The measurement of residual stresses was carried out directly in the surface layer of vane segment by X-ray diffraction method. In the surface layer of vane segment airfoil, mainly tensile stresses were found in the range of –11 to 82 MPa. The highest values of tensile stress ranging from 79 to 82 MPa were measured in the area of internal ring. Large differences in values of residual stress indicate inhomogeneity of crystallization process mainly due to complex geometry of the casting.

Słowa kluczowe

PL

Inconel 713C; naprężenia własne; segment aparatu kierującego

EN

Inconel 713C; internal stresses; vane segment

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 3
• Strony: 129--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kocurek P.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Nawrocki J.

• Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej

autor

Kubiak K.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Sieniawski J.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Sieniawski J.: Nickel and titanium alloys in aircraft turbine engines. Advances in Manufacturing Science and Technology 27(2003) 2334.
• [2] Zielińska M., Sieniawski J., Poręba M.: Microstructure and mechanicalproperties of high temperature creep resisting superalloy René 77 modified CoAl2O4. Archives of Materials Science and Engineering 28 (10) (2007) 629÷632.
• [3] Zielińska M., Kubiak K., Sieniawski J.: Surface modification, microstructure and mechanical properties of investment cast superalloys. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 35 (1) (2009) 55÷62.
• [4] Zielińska M., Yavorska M., Poręba M., Sieniawski J.: Thermal properties of cast nickel based superalloys. Archives of Materials Science and Engineering 44 (1) (2010) 35÷38.
• [5] Chakrabarti B. K.: Drying conditions and their effect on ceramic shell investment casting process. Materials Science and Technology 18 (8) (2002) 935÷940.
• [6] Nawrocki J., Cygan R., Kubiak K.: Ograniczenia technologii formy ceramicznej w odlewaniu precyzyjnym lotniczych łopatek turbinowych o dużych rozmiarach. Mechanik 88 (2015) 1.
• [7] Martinez S. A., Sathish S., Blodgett M. P., Shepard M. J.: Residual stress distribution on surface-treated Ti-6Al-4V by X-ray diffraction. Society for Experimental Mechanics 43 (2) (2003) 141÷147.
• [8] Skrzypek S. J.: Nowe możliwości pomiaru makronaprężeń własnych materiałów przy zastosowaniu dyfrakcji promieniowania X w geometrii stałego kąta padania. Wydawnictwa AGH, Kraków (2002).
• [9] Bojarski Z., Łągiewka E.: Rentgenowska analiza strukturalna. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (1988).
• [10] Bonarski J. T.: Pomiar i wykorzystanie teksturowo-naprężeniowej charakterystyki mikrostruktury w diagnostyce materiałów. Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków (2013).
• [11] Zupanic F., Boncina T., Krizman A., Tichelaar F. D.: Structure of continuously cast Ni-based superalloy Inconel 713C. J. of Alloys and Comp. 329 (2001) 290÷297.
• [12] Cullity B. D., Stock S. R.: Elements of X-ray diffraction. Prentice Hall, New Jersey (2001).
• [13] Reed R. C.: Superalloy. Fundamentals and applications. Cambridge University Press, Cambridge (2006).
• [14] Donachie J. M, Donachie S. J.: Superalloys. A technical guide. ASM International. Materials Park (2002).
• [15] Szczotok A.: Influence of methodical factors on results of a quantitative evaluation of y’phase in MAR M247 superalloy. Inżynieria Materiałowa 29 (4) (2008) 367÷370.
• [16] Szczotok A.: Revealing and evaluation of carbides in MAR M247 Nibased superalloy. Inżynieria Materiałowa 28 (3-4) (2007) 468÷471.