Прочность и трещиностойкость деталей авиационной техники
В работе показано, что прочность и живучесть деталей авиационной техники напрямую зависит от их трещиностойкости, механика которой развивается до настоящего времени. Лишь сравнительно недавно выяснилась природа нанотрещин, которая возникает в любых твердых телах. В авиационных конструкциях они приводят к возникновению усталостных трещин во время эксплуатации. Бороться с трещинами можно путем нанесения защитных покрытий, частицы которой, диффундируя сквозь поверхностный слой, приводят к залечиванию трещин. В статье показано, что трещины в деталях авиационной техники можно предсказывать, обнаруживать и устранять.
Ключевые слова: деталь, техника, авиация, трещина, прочность, живучесть, сталь.
Литература
1. Литвинский Г.Г. Аналитическая теория прочности горных пород и массивов. - Донецк: Норд-Пресс. - 2008. - 207 с.
2. Симонов Ю.Н., Симонов М.Ю. Физика прочности и механические испытания металлов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. - 2020. - 199 с.
3. Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids // Phys. Trans. Roy. Soc. - 1920. - Ser. A. - Vol. 221. - P. 163–198.
4. Вансович К.А. Упругопластическая модель роста усталостных поверхностных трещин при двухосном нагружении. – Диссер. доктора технических наук. – Омск. – 2018. – 278 с.
5. Бетехтин В.И., Кадомцев А.Г. Эволюция микроскопических трещин и пор в нагруженных твердых телах // Физика твердого тела. - 2005. - том 47. - вып. 5. - С. 801-807.
6. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Кулик В.Б., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Разрушение кварцевого диорита при трении // Геофизические исследования. - 2020. - том 21. - № 4. - С. 35-50.
7. Веттегрень В.И., Пономарев А.В., Мамалимов Р.И., Щербаков И.П. Нанотрещины при разрушении олигоклаза // Физика земли. - 2021. - № 6. - С. 87-92.
8. Berdibekov A.T., Yurov V.М., Dolya A.V., Guchenko S.A. Рrimary cracks in atomically smooth crystals alkaline earth elements // Рolish journal of science. – 2023. - №60. - С. 26-32.
9. Berdibekov A.T., Yurov V.М., Dolya A.V., Guchenko S.A. Рrimary cracks in atomically smooth crystals of alkaline elements // Annali d’Italia. – 2023. - № 41. - Р. 109-119.
10. Юров В.М., Гончаренко В.И., Олешко В.С. Исследование первичных нанотрещин атомарно-гладких металлов // Письма в ЖТФ. – 2023. - том 49. - вып. 8. - С. 35-38.
11. Тялин Ю.И. Микромеханизмы разрушения и залечивания трещин в материалах с различной кристаллической структурой. - Диссертация доктора физ.-мат. наук. – Белгород. – 2004. – 432 с.
12. Гоцелюк Т.Б. Исследование роста несквозных трещин в элементах авиационных конструкций. – Диссертация кандидата технических наук. – Новосибирск. – 2010. – 164 с.
13. Бессуднов И.А. Совершенствование технологий ремонта газотурбинных авиационных двигателей с использованием ресурсосберегающих технологий. - Диссертация кандидата технических наук. – Рыбинск. – 2014. – 208 с.
14. Тимофеев А.Н. Ресурс и срок службы авиационной конструкции с коррозионным повреждением. - Диссертация кандидата технических наук. – Новосибирск. – 2020. – 181 с.
15. Кулемин А.В. Развитие расчётных и экспериментальных методов обоснования эксплуатационной живучести самолётных конструкций. - Диссертация кандидата технических наук. – Жуковский. – 2021. – 194 с.
16. Амуи А.М. Метод восстановления работоспособности рабочих лопаток турбины гтд за счет применения усовершенствованного защитного покрытия. - Диссертация кандидата технических наук. – Москва. – 2019. – 153 с
17. Бердибеков А.Т., Юров В.М., Доля А.В., Гученко С.А., Грузин В.В. Адгезионная прочность нитрид титановых покрытий на стали 20Х13 // Современные наукоемкие технологии, 2023, №4. – С. 28-33.
18. Бердибеков А.Т., Юров В.М., Доля А.В., Грузин В.В. Скорость частиц при холодном газодинамическом напылении // Материалы Международного научно-методического журнала «Global science and innovations 2023: Сentral Аsia», № 1(19). Апрель 2023, серия «Физико-математические науки». – С. 27-31.
19. Berdibekov A.T., Yurov V.М., Dolya A.V., Guchenko S.A., Gruzin V.V. Internal friction in high-entropy alloys CrNiTiZrCu // The scientific heritage (Budapest, Hungary), 2023, No 109 (109). – Р. 43-49.
В последние годы в качестве покрытий применяют сплавы, которые формируют наноструктурные покрытия. Факторы, влияющие на технические и экономические характеристики покрытий, изображены на рис. 3. В течении последних 30-ти лет было получено ряд покрытий, лучшие покрытий Ni - Al и CO – Al, которые получались известными методами.
Рисунок 3. Факторы, влияющие на выбор защитных систем [16].
В последнее время, чтобы нанести одно и многокомпонентные жаростойкие алюминидные покрытия: Al, Al+Cr, Al+Si, Ni+Al+Cr, Ni+Al+Cr+Y и других используют различные способы нанесения диффузионных покрытий из порошковых и шликерных смесей, а также конденсатные покрытия из паровой фазы или ионно-плазменных сред. Классификацию высокотемпературных покрытий для ГТД можно составить следующим способом, как показано на рис. 4.
Рисунок 4. Классификация защитных покрытий и методов их нанесения