Нагревательное приспособление для исследований вибропрочности конструкций при температурах, близких к 1300 °C

Для проведения исследований вибропрочности различных конструкций, деталей, несущих элементов, применяющихся в авиационной технике, нефтехимической и металлопроизводящей отраслях промышленности при высоких температурах, необходимы специальные нагревательные приспособления. Авторами разработано нагревательное приспособление для проведения комплексных исследований вибропрочности конструкций, применяемых в составе вибростендов, обеспечивающее поддержание температурного режима, близкого к 1300 °C, в течение длительного времени. Предложена рамная конструкция нагревательного приспособления без днища, боковых, торцевых стенок и крышки, в качестве которых использован рулонный тепломатериал. Рамная конструкция нагревательного приспособления позволяет достаточно быстро изготовить каркас необходимых размеров. Применение тепломатериала позволяет выводить термодатчики из нагревательного приспособления, а также трубопроводы для проведения газодинамических исследований. Проведен анализ применяемых жаропрочных сплавов. В качестве материала нагревательных элементов для поддержания температурного режима использована проволока из сплава Х23Ю5Т-Н. Предложены конструкция, форма, способ закрепления нагревательных элементов в нагревательном приспособлении, а также способ подключения к источнику электропитания и измерительным системам. Приведены результаты экспериментальных исследований для подтверждения работоспособности приспособления с нагревательными элементами из проволоки диаметрами 6 и 7 мм при температуре до 1300 °C в течение длительного времени. Полученные результаты позволили установить необходимость замены нагревательных элементов после каждого длительного высокотемпературного воздействия. Предложенные конструкции и материал нагревательных элементов обеспечивают возможность их быстрого изготовления и замены. Следует отметить достаточную экономичность всех компонентов нагревательного приспособления. Разработанное нагревательное приспособление применяли при исследованиях прочности различных конструкций с воздействием вибрационных и газодинамических нагрузок при температурах, близких к 1300 °C.

1. Волков И. А., Игумнов Л. А., Тарасов И. С. и др. Оценка длительной прочности элементов конструкций при термомеханическом нагружении / Проблемы прочности и пластичности. 2018. Т. 80. № 4. С. 494–512. DOI: 10.32326/1814-9146-2018-80-4-494-512

2. Шульженко Н. Г., Зайцев Б. Ф., Асаенок А. В. и др. Деформирование и вибронапряженность высокотемпературного ротора турбины с поперечной дышащей трещиной / Проблемы прочности. 2017. № 6. С. 21–30.

3. Петухов А. Н., Киселев Ф. Д. Влияние концентраторов напряжений на конструктивную прочность литых турбинных лопаток авиационных двигателей эксплуатации / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 5. С. 52–66. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-5-52-66

4. Киселев Ф. Д. Исследования структуры материала рабочих лопаток турбин авиационных двигателей в процессе эксплуатации / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 2. С. 28–36. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-2-28-36

5. Зинин А. В., Бычков Н. Г., Першин А. В. и др. Термоциклическая прочность жаропрочных сплавов и кинетика накопления повреждений при наложении вибрационных нагрузок / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 2. С. 53–55.

6. Антипов А. А., Горохов В. А., Егунов В. В. и др. Численное моделирование высокотемпературной ползучести элементов конструкций из жаропрочных сплавов с учетом нейтронного облучения / Проблемы прочности и пластичности. 2019. Т. 81. № 3 С. 345–358. DOI: 10.32326/1814-9146-2019-81-3-345-358

7. Захарова Т. П., Теплова С. В. Определение расчетных характеристик ползучести и длительной прочности жаропрочных никелевых сплавов на основе обобщения и нормирования экспериментальных данных / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 8. С. 41–46.

8. Дресвянников А. Ф., Сорокина И. Д., Шагиев И. И. Комплексная оценка качества высококремноземного сырья / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 10. С. 70–76. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-10-70-76

9. Якубенко Е. В., Толмачева О. В., Черникова И. И. и др. Анализ кремноземных огнеупоров методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в сочетании с микроволновой пробоподготовкой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 4. С. 26–30.

10. Дворецков Р. М., Петров П. С., Орлов Г. В. и др. Стандартные образцы новых марок жаропрочных никелевых сплавов и их применение для спектрального анализа / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 11. Р. 15–22. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-11-15-22

11. Висик Е. М., Герасимов В. В., Колядов Е. В. и др. Особенности монокристаллическиой структуры турбинных лопаток из углеродистых и без углеродосодержащих жаропрочных никелевых сплавов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 6. С. 38–42. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-6-38-42

12. Колядов Е. В., Рассохина Л. И., Висик Е. М. и др. Исследование монокристаллических рабочих турбинных лопаток из сплава ЖС32 с перспективной схемой охлаждения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 10. Р. 35–40. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-10-35-40

13. Гецов Л. Б., Семенов А. С., Голубовский Е. Р. и др. Особенности и единое описание I, II, III стадий ползучести монокристаллических жаропрочных сплавов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 3. С. 44–54. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-44-54

14. Кривенюк В. В., Куриатр Р. И., Мухопад Г. В. и др. Исследование связи между химическим составом и длительной прочностью жаропрочных никелевых сплавов / Проблемы прочности. 2011. № 2. С. 79–92.

15. Труханов В. М., Клюев В. В. Надежность, испытания, прогнозирование ресурса на этапе создания сложной техники. — М.: Спектр, 2014. С. 82–103.

16. Солнцев Ю. П., Пряхин Е. И., Пирайнен В. Ю. Специальные материалы в машиностроении. — СПб.: Химиздат, 2004. С. 379–396.

17. Писаренко Г. С., Лебедев А. А., Матвеев В. В. Прочность материалов элементов конструкции в экстремальных условиях. Т. 2. — Киев: Наукова думка, 1980. С. 219–469.