Механические свойства КМ в переходной зоне замок – перо модельной лопатки

Значения усилий разрушения оказались вполне удовлетворительными, не менее чем двойная эксплуатационная нагрузка; это свидетельствует о работоспособности переходной зоны перо – замок при действии центробежных сил.

При усталостных испытаниях по первой изгибной форме моделей рабочих лопаток при напряжении σ_-1 = 200 МПа детали выдержали базовое число циклов N = 2×10⁷ без разрушения.

На основании комплексных параллельно выполняемых исследований прочности отдельных составляющих композиционного материала (волокна, матрицы), теоретической (расчетной) оценки прочностных и упругих свойств создаваемого КМ различной структуры, исследования технологических вариантов создания КМ (способов получения каркаса, методов

пропитки, термической обработки и др.), экспериментальных исследований статических и динамических свойств образцов из КМ и модельных деталей – лопаток компрессора [34 – 37] – все это позволило разработать техническое задание на проектирование лопаток компрессора и выпуска рабочей документации с учетом структуры КМ – количества слоев, места и направления укладки слоев, вариантов усиления замковой части и зон перехода перо – замок и др. В этой же документации регламентирована технология получения лопатки из КМ.

На рис. 2.12 показан один из возможных вариантов исполнения лопатки. Позиция 1 – перо лопатки, выполнено в основном с продольными волокнами; позиция 2 – для усиления замка и переходной зоны перо–замок дополнительно введены слои с поперечными волокнами.

В заключение следует сказать, что, несмотря на значительный объем выполненных теоретико–экспериментальных работ до запуска лопаток компрессора в серийное производство, предстоит значительная доработка многих этапов изготовления деталей из КМ; это касается совершенствования технологии и оборудования для изготовления каркаса; совершенствования пресс-формы и технологии литья (пропитки) в объем каркаса, здесь же следует оценить возможность легирования магниевого сплава (матрицы) вместе с вариантами последующей термической обработки; важной задачей является нахождение способов повышения адгезионной прочности сцепления поверхности волокон с матрицей; нельзя не отметить проблему повышения коррозионной и эрозионной стойкости поверхности лопаток из КМ.

[1]Данный раздел основывается на материалах научно-исследовательских работ, выполняемых под руководством д-ра техн. наук, профессора А.А. Рыжова