Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

а относительное удлинение Сни­ жается до 7,5%. Титан склонен

чем многих нержавеющих ста­ лей. Он обладает достаточной окалиностойкостью при темпе­ ратурах до 400—500° С. Титан можно подвергать обработке давлением в горячем и холод­ ном состоянии; при определен­ ных условиях титан хорошо сваривается. Обрабатываемость резанием титана хуже, чем ста­ лей. В производстве титан и его сплавы представляют известные сложности.

Титан относится к числу по­ лиморфных металлов. При тем­ пературах до 882° С он имеет плотноупакованную гексаго­ нальную решетку (а-титан), выше 882° С — кубическую объ­ емноцентрированную (ß-титан). Обычно в промышленности при­ меняют сплавы титана со струк­

меньше, чем у сталей и сплавов, применяемых в качестве метал­ лов для лопаток турбин. Титан поступает в производство в виде листов, проволоки, труб, лент, прутков, поковок и штампевок.

Некоторые металлические элементы образуют с титаном соединения, например ТіАІ, TiCr2, Ti Fe, Ti3Sn.‘ Титан мо­ жет также соединяться с угле­

159

алюминий, способный стабилизировать a -фазу, повышать проч­ ность, жаропрочность и сопротивляемость окислению. Титан ле­ гируют также добавлением хрома, молибдена, ванадия и др. В табл. 29 приведены химический состав и механические свойства применяемых в промышленности титановых сплавов.

Сплавы титана обладают низким декрементом затухания коле­ баний, эрозионная стойкость их в условиях влажного пара не­ сколько выше, чем у нержавеющих сталей. Возможность примене­ ния титановых сплавов для изготовления лопаток стационарных

= 5 -ь6 кгс/мм2. Предел выносливости сплава не уступает соот­

Промежуточные вставки между лопатками в эксплуатации не испытывают значительных напряжений и работают в сравнительно легких условиях. Поэтому выбор металлов для вставок не пред­ ставляет трудностей; обычно это углеродистые стали марок 15 или 35.

Ленточные бандажи изготовляют с учетом значений рабочих температур и напряжений из нержавеющих сталей 1X13, 2X13, 1X11МФ или 15Х12ВМФ. Заготовками для ленточных бандажей являются холоднокатаная лента, горячекатаная полоса или ли­

Механические свойства металла бандажей определяют на пло­ ских образцах, вырезанных вдоль направления проката. Для образцов холоднокатаных заготовок сохраняют внешние поверх­ ности. При'испытании горячекатаных листов и полос следует применять образцы, обработанные с обеих сторон шлифованием до толщины, соответствующей изготовляемому бандажу. Испыты­ вают образцы, взятые от каждой партии листов или полос одной плавки, одинаковой толщины и одинаково термически обработан­ ных. Для испытания отбирают листы или полосы в количестве, равном 1 % предъявленных, но не менее двух. Образцы следует вырезать из листов или полос с максимально допускаемой твер­

достью.

В процессе изготовления ленточные бандажи подвергают тя­ желой для металла операции — пробивают отверстия под шипы на ручных или механических эксцентриковых прессах. При этом

160

30. Механические свойства металла заготовок для ленточных бандажей

1X13

необходимо следить за тем, чтобы пуансон и матрица были тща­ тельно подогнаны друг к другу и хорошо заточены. Края отверстия не должны быть смяты или иметь трещины. Не допускаются ост­ рые углы по периметру отверстий во избежание концентрации на­ пряжений и возможного, вследствие этого, образования трещин в процессе эксплуатации. После выполнения отверстий бандажи следует тщательно осмотреть и подвергнуть магнито-керосиновой пробе или травлению для выявления трещин.

Серьезной операцией является расклепка шипов лопаток, применяемая для крепления ленточных бандажей. Ручную рас­ клепку выполняют молотком массой не более 300 г через специаль­ ные чеканки, позволяющие образовать заданную конструктором форму головки шипа. Механизированную расклепку выполняют на специальном станке, боек которого имеет форму расклепанной го­ ловки шипа. Диск, укрепленный в вертикальном положении, последовательно поворачивается механизмом с делительным уст­ ройством на угол, соответствующий шагу шипов. Боек переме­ щается поступательно-возвратными движениями в вертикальном направлении.

При недостаточно тщательно выполненной расклепке шипов возможен их отрыв у корня или срез расклепанной головки в про­ цессе эксплуатации. Вместе с тем возможности контроля качества расклепки и состояния металла шипа после ее выполнения крайне ограниченны. Поэтому обычно допускаемые напряжения в шипах

строго регламентированы. Так, одним из турбинных заводов ре­ комендуются как максимально допустимые в корне шипа напря­ жения разрыва 250 кгс/см2 и среза 200 кгс/см2.

Для бандажной проволоки, трубчатых бандажей и демпферных связей обычно применяют те же стали, что и для рабочих лопаток (наиболее часто — сталь 1X13). По техническим условиям скреп­ ляющая проволока диаметром до 12 мм должна иметь предел проч­ ности 70—82 кгс/мм2, относительное удлинение 65 ^ 17% и твер­ дость НВ 217—241. Излом проволоки после разрыва должен быть однородным, мелкозернистым, не иметь пустот, пузырей, трещин, шлаковых включений и других дефектов. Излом рассматривают как на гладких образцах, испытанных на разрыв, так и на образце, излом которого проведен по поперечным односторонней или дву­ сторонним зарубкам или надрезу.

Образцы из проволоки диаметром до 10 мм и длиной 200 мм испытывают также на скручивание до разрушения. При этом де­ формация проволоки по длине должна быть однородной, без рас­ слоений. Скручивание проводят равномерно, с частотой вращения не более 60 об/мин при натяжении проволоки грузом, вес которого составляет не более 5% усилия, необходимого для разрыва про­ волоки. Механическим испытаниям подвергают 2°6 общего коли­ чества прутков (но не менее двух) одной плавки, волочение и тер­ мическая обработка которых выполнялись по одному и тому же режиму. Для проволоки диаметром до 3 мм испытанию подвергают 1% всего количества прутков, но также не менее двух. Поверх­ ность проволоки должна быть светлой, без трещин, волосовин, вмятин, забоин, поперечных рисок, следов коррозии и т. д. Обезуглероженный слой должен быть минимальным. Иногда, в сом­ нительных случаях, проволоку испытывают на изгиб с перегибом. Для этого ее зажимают жестко в тиски с губками, закругленными до требуемого радиуса, и изгибают на угол 90° попеременно то в одну, то в другую сторону. Эта технологическая проба дает пред­ ставление о пластичности металла.

В эксплуатации имеют место случаи разрыва бандажей вслед­ ствие вибрации лопаток и вызываемых ею усилий, действующих на проволоку в направлении, параллельном ее оси. Разрывы наблю­ даются как непосредственно у места припайки проволоки к ло­ патке, так и на участках между двумя соседними лопатками. Чтобы повысить стойкость проволоки, работающей при переменных на­ грузках, необходимо уделять особое внимание чистоте ее поверх­ ности и проверять, нет ли на проволоке рисок, царапин, волосовин и других концентраторов напряжений.

Лопатки с вильчатым хвостом прикрепляют к ободу диска заклепками. Для изготовления заклепок широко используют хро­ мистую (12% Сг) нержавеющую сталь с пониженным содержанием углерода (не более 0,08%). Механические свойства заклепок из этой стали следующие: ав 55 кгс/мм2; ат 38 кгс/мм2; б5 ^ ^ 2 0 % ; ф=>60%; НВ 170—183.

162