Отзыв оппонента (Повышение надежности малоподвижных соединений деталей авиационных двигателей, подверженных в эксплуатации влиянию феттинг-коррозии)

МИНОВРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное автономное обрааовательное учреждение высшего образованна «Санкт-Петербургский политехнический уииверситетПетра Великого» (ФГАОУ ВО «СПбПУ») ИНН 7804040077,ОГРН 1027802505279, ОКНО 02008574 Политехническая уя., 29, С.-Пегербурк 195251 телефон (812) 297-20-95, факс 552-бО-80 Е-ша11: о1Г1сефароато.го от ОТЗЫВ официального оппонента Скотниковой Маргариты Александровны на диссертационную работу Хаинг Мии на тему «Повышение надежности малоподвижных соединений деталей авиационных двигателей, подверженных в эксплуатации влиянию фреттинг- коррозии>> представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — "Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов" г.

Москва 2015 г. Диссертационная работа Хаииг Мии посвящена разработке комплексной методики повышения эксплуатационной надежности малоподвижных соединений лопаток компрессоров авиационных двигателей, определяющей повышение эффективности систем обеспечения надежности силовой установки летательного аппарата. В настоящее время явление фреттинга привлекает все большее внимание отечественных и зарубежных исследователей во всех отраслях машиностроения, особенно в авиации. Это связано с тем, что при эксплуатации под действием циклических нагружений в лопатках компрессоров авиационных двигателей в зонах контакта поверхностей хвостовика лопатки и паза диска, возникает усталости ое разрушение.

Влияние фреттинга на зарождение микротрещины и последующее ее распространение по механизму усталостного разрушения до сих пор недостаточно изучено. В связи с вышесказанным, диссертация по повышению надежности малоподвижных соединений деталей авиационных двигателей, подверженных в эксплуатации влиянию фреттинг-коррозии является, безусловно, актуальной. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Для достижения поставленной цели автором решены следующие задачи: — проведен анализ разрушения деталей, подвергающихся воздействию фреттинга; — определены основные физические параметры влияния процесса фреттинга на сопротивление усталости замков лопаток компрессора; — разработана физическая модель разрушения замковых соединений в условиях действия фреттинга; — разработана методика и аппаратное обеспечение исследования замковых соединений лопаток компрессора при действии фреттинг-коррозии; — разработаны научные и конструктивно- технологические рекомендации повышения сопротивления фреттинг-усталости замковых соединений лопаток компрессора, выполненных из современных конструкционных материалов.

Научная новизна. Диссертация имеет на новиз основные положения иссе та ии выносимые на за и достаточно обоснованы. — предложена физическая модель разрушения деталей при фреттингкорроз ионном воздействии в процессе эксплуатации. Установлено, что основными параметрами процесса фреттинга являются: ° амплитуда относительных перемещений сопряженных поверхностей; ° давление в зоне контакта; ° частота циклического смещения сопряженных поверхностей; ° количество циклов нагружения; Ф Фя ° получены зависимости вида "-~ = Й~) и <'-~ = ЛИ; ° методы обработки и особености поверхности хвостовиков лопаток.

Достоверность результатов обеспечивается большим объемом экспериментов, выполненных с привлечением современных методов исследования (стандартных и специально разработанных). Подтверждением достоверности служит наличие значительного массива данных для статистической обработки, а также совпадения результатов, полученных различными способами. Работа апробирована на Всероссийской научно- технической конференции «Новые материалы и технологии» в 2010-2012 годах, на Международной молодежной научно- технической конференции «Гагаринские чтения» в 2009-2011 годах. Результаты диссертационной работы нашли отражение в 11 научных публикациях, из них 3 статьи опубликованы в журналах, включенных в список ВАК: «Авиационная промышленность» и «Двигатель» имеют существенное значение для промышленности.

Ценность для науки и практики. Диссертация имеет научную и практическую ценность содержит решение задачи, имеющей существенное значение для развития одного из научных направлений энергомашиностроения и авиации. Решаемую автором важную народнохозяйственную проблему можно сформулировать, как разработка комплексной методики испытаний для повышения эксплуатационной надежности малоподвижных соединений лопаток компрессоров авиационных двигателей. 1. Полученный комплекс физико-механических и служебных свойств сплавов АК4-1, ВТЗ и стали 13Х11Н2ВМФ в условиях фреттинга, а также замковых соединений, позволил решить задачу обеспечения эксплуатационной надежности малоподвижных соединений лопаток компрессоров авиационных двигателей. 2.

В результате исследования показано, что в зоне контакта при относительных перемещениях сопряженных деталей в зависимости от соотношения касательных и нормальных нагрузок могут иметь место: — интенсивное разрушение поверхности типа абразивного износа со следами первоначального схватывания материала в виде сглаженных каверн и с выделением у границы контакта значительного количества продуктов окисления поврежденного материала, величина коэффициента трения ~ при этом составляет 0,2 —: 0,4; — абразивное разрушение с преобладанием процесса схватывания (грубые каверны, налипание материала) и образование продуктов окисления при коэффициенте трения г" = 0,4 —:0,55: — схватывание со следами продуктов окисления контактирующих материалов при коэффициенте трения около~ > 0,55; 3. Анализ результатов испытаний на усталость сплавов АК4-1, ВТЗ и стали 13Х11Н2ВМФ в условиях фреттинга, а также замковых соединений, выполненных из тех же материалов, показал, что характеристики рассеяния пределов выносливости в этих условиях остаются постоянными и не превышают значений, определяемых для этих материала при испытаниях на обычную усталость; 4.

Результаты проведенных исследований являются научной базой при проектировании замковых соединений лопаток компрессоров; 5. Разработанные теоретические и экспериментальные методики, интегральные физические модели обеспечивают повышение сопротивления фреттинг-усталости замковых соединений лопаток компрессоров, валов и др., позволяющие повысить эксплуатационную надежность компрессоров на этапе проектирования двигателей; б. Результаты работы могут быть использованы при проектировании двигателей и энергетических . установок, а также в учебном процессе авиационных вузов. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 39 наименований, в том числе 19 на иностранном языке, изложена на 140 страницах, содержит 48 рисунок, 11 таблиц. Во ввебеннн обоеноеана аитуааьноеть темы диооертаиионнои работы, задано направление исследований, определено научное и практическое значение решаемой проблемы.

В главе 1 «Анализ условий, способствующих возникновению процесса фреттинга в малоподвижных соединениях деталей ГТД». Представлены литературные сведения по исследуемой проблеме: анализ эксплуатационных характеристик и условий возникновения процесса фреттинга в деталях и узлах ГТД; особенности процесса фреттинга; процесс фреттинга и его влияние на сопротивление усталости; механизм фреттинга и его влияние на сопротивление усталости малоподвижного соединения; условия возникновения процесса фреттинг-коррозии в узлах авиадвигателей. взаимодействие контактирующих поверхностей; особенности образования дефектов и разрушений в конструкциях, связанные с процессом фреттинга.

Сформулированы цели и задачи исследования. В главе 2 «Обобщение экспериментальных данных исследований повреждаемости и усталостной прочности компрессорных лопаток и материалов авиационных двигателей». Представлены методики, виды образцов и результаты исследования процесса фреттинга и его влияние на сопротивление усталости деталей. Приведены результаты анализа испытаний на МнЦУ стандартных образцов, предварительно поврежденных фреттингом при Й~-' и заданных параметрах (давления Р и амплитуды А ) процесса.

Следующую партию образцов из тех же материалов автор испытывал на фреттинг-усталость по схеме вал - втулка в условиях «мягкого» нагружения при плоском изгибе. Кривые 3 — испытания моделей замковых соединений лопаток компрессора при жестком нагружении, т. е. при совместном действии статического растяжения и симметричного изгиба, когда в зоне контакта воспроизводятся эксплуатационные условия повреждения фреттингом, а соединение разрушается от фреттинг-усталости.

Из анализа приведенных графиков можно заключить, что в одних и тех же условиях нагружения у образцов и деталей из стали и из титановых сплавов наблюдается различная повреждаемость фреттингом. Удовлетворительное соответствие степени повреждения (качественное и количественное) материала при испытаниях на усталость образцов, предварительно поврежденных в результате фреттинга, и образцов, испытанных в условиях фреттинга, получено для стали 13Х11Н2ВМФ. Аналогичное совпадение результатов получено также для титанового сплава ВТЗ при испытаниях по схеме «вал - втулка» и моделей замковых соединений, а испьгганиях стандартных образцов выявлена только качественная зависимость изменения предела фреттинг-выносливости.

Основная причина некоторого расхождения результатов связана с несколько упрощенной схемой испытаний стандартных образцов по сравнению с моделями, когда условия фреттинг-коррозии действуют постоянно, и с отсутствием статического растяжения. Результаты испытаний образцов и деталей на фреттинг-усталость практически не отличаются, если ввести поправки учитывающие особенность напряженного состояния деталей.