অ্যারো ইঞ্জিন ইন্টিগ্রাল ব্লেড রিং এর ক্র্যাক বিশ্লেষণের পদ্ধতি
অ্যারো-ইঞ্জিন কর্মক্ষমতার উন্নতির সাথে, টারবাইন ব্লেডগুলির জন্য হালকা ওজনের এবং উচ্চ-দক্ষ উপকরণগুলি একটি উন্নয়নশীল প্রবণতা হয়ে উঠেছে। সিলিকন কার্বাইড লং ফাইবার রিইনফোর্সড টাইটানিয়াম ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটগুলি তাদের ভাল ওজন কমানোর প্রভাব এবং কণাকার লোড সহ্য করার ক্ষমতার কারণে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। এই টারবাইন ফলক উপাদান উচ্চ শক্তি, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের এবং চমৎকার ক্লান্তি এবং হামাগুড়ি বৈশিষ্ট্য আছে. ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়ার মধ্যে টাইটানিয়াম খাদকে একটি ব্লেডের আকারে তৈরি করা, যৌগিক উপাদান পূরণ করার জন্য ব্লেড রিংয়ে স্লট সংরক্ষণ করা জড়িত, যা তারপরে গরম আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং প্রযুক্তি দ্বারা শক্তভাবে বন্ধন করা হয়।
এই গবেষণায়, FHT+HIP প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ব্লেড I এবং শুধুমাত্র FHT প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ব্লেড II-এর কম্পন ক্লান্তি জীবন পরীক্ষা করা হয়েছিল, এবং চক্রের লক্ষ্য সংখ্যা ছিল 3×10^7। ব্লেড I টিপ ফাটলের কারণে 1.8×10^7 বার পরীক্ষাটি বন্ধ করে দিয়েছে, যখন ব্লেড II পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয়েছে। ম্যাক্রোস্কোপিক পরিদর্শন, ফ্র্যাকচার বিশ্লেষণ, উপাদান পরীক্ষা, যান্ত্রিক পরীক্ষা এবং সীমিত উপাদান সিমুলেশনের মাধ্যমে, ব্লেডের ক্র্যাক বৈশিষ্ট্য এবং কারণগুলি আমি এর ব্যর্থতার মোড নির্ধারণ করতে বিশ্লেষণ করেছি।
1. পরীক্ষার প্রক্রিয়া এবং ফলাফল
1.1 ম্যাক্রোস্কোপিক পরিদর্শন
ব্লেড I ফাটলের ফ্লুরোসেন্স সনাক্তকরণের ফলাফলগুলি চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। ব্লেডের অগ্রভাগের প্রান্তের কাছে ফাটল ছিল এবং ফ্লুরোসেন্স দেখায় যে ফাটলগুলি ব্লেডের পুরুত্বের দিক দিয়ে প্রবেশ করেছে এবং ফাটলগুলি থেকে প্রায় 33 মিমি দূরে ছিল। ব্লেডের খাঁড়ি প্রান্ত।
1.2 ফ্র্যাকচার বিশ্লেষণ
ব্লেডের ফাটলটি খোলা হয়েছে, এবং ফ্র্যাকচারের ম্যাক্রো আকারবিদ্যা চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। ফ্র্যাকচারটি ধূসর সাদা, এবং রঙটি কৃত্রিমভাবে খোলা জায়গা থেকে স্পষ্টতই আলাদা। ফ্র্যাকচারের সামগ্রিক ওঠানামা ছোট, এবং বিকিরণকারী প্রান্ত এবং ক্লান্তি আর্কগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি সুস্পষ্ট, যা ইঙ্গিত করে যে ফ্র্যাকচারটি ক্লান্তি ক্র্যাকিং। পাবলিক নম্বরে ফোকাস করুন: প্রথমে দুটি মেশিন পাওয়ার, বিশাল দুটি মেশিন ডেটাতে বিনামূল্যে অ্যাক্সেস, দুটি মেশিন জ্ঞান এবং মূল প্রযুক্তিতে ফোকাস করুন!
ফিল্ড এমিশন স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) ব্লেডের ফাটল ফাটল পর্যবেক্ষণ করতে মাইক্রোস্কোপিক ব্যবহার করা হয়েছিল এবং এটি পাওয়া গেছে যে বিকিরণকারী প্রান্ত এবং ক্লান্তি আর্কগুলি ব্লেডের পৃষ্ঠীয় পৃষ্ঠে একত্রিত হয়েছে, যা নির্দেশ করে যে ক্লান্তি সেখান থেকে শুরু হয়েছিল এবং একটি উপস্থাপিত হয়েছিল। একক-উৎস বৈশিষ্ট্য। উৎস অঞ্চলের অবস্থান চিত্র 2-এ লাল রেখা এলাকায় দেখানো হয়েছে। আরও পরিবর্ধিত পর্যবেক্ষণে দেখা গেছে যে ক্লান্তি উৎস এলাকায় পরিধান ভারী ছিল এবং কোনো সুস্পষ্ট ধাতুবিদ্যার ত্রুটি পরিলক্ষিত হয়নি (চিত্র 3a-তে কালো রেখা এলাকা)। শক্তি বর্ণালী বিশ্লেষণের ফলাফলগুলি দেখায় যে এই অঞ্চলে O বিষয়বস্তু ম্যাট্রিক্সের তুলনায় স্পষ্টতই বেশি এবং অন্যান্য উপাদানগুলির কোনও সুস্পষ্ট অস্বাভাবিকতা নেই। পরিস্কার ক্লান্তি ব্যান্ড এবং গৌণ ফাটল এক্সটেনশন এলাকায় দেখা যায়, আরও ক্লান্তি হিসাবে ফ্র্যাকচার প্রকৃতি নিশ্চিত করে (FIG. 3b)। ব্লেড মেশিনিং চিহ্ন (FIG. 4) উৎস অঞ্চলের পাশের পৃষ্ঠে দৃশ্যমান ছিল, যার ফাটলের সাথে একটি নির্দিষ্ট কোণ ছিল, যা ইঙ্গিত করে যে ফাটল শুরুর প্রচার উল্লেখযোগ্য ছিল না। ব্লেডের পিছনের দিকে ক্লান্তি উৎস অঞ্চলের ম্যাক্রো অবস্থান চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে। উৎস অঞ্চলটি ব্লেডের অগ্রভাগের শেষ মুখ থেকে প্রায় 15 মিমি এবং খাঁড়ি প্রান্ত থেকে 20 মিমি, এবং এর উভয় পাশে প্রসারিত। ব্লেডের ডগা এবং খাঁড়ি প্রান্ত।
ব্লেড I এবং II-তে যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করা হয়েছিল, প্রতিটি ব্লেড থেকে 4টি নমুনা নেওয়া হয়েছিল। ঘরের তাপমাত্রায় প্রসার্য পরীক্ষা HB 5143-1996 মান অনুযায়ী পরিচালিত হয়েছিল, লোডিং গতি ছিল 1mm/min, এবং প্রতিটি রাজ্যে দুটি নমুনা পরীক্ষা করা হয়েছিল৷ ফলাফলগুলি সারণি 2-এ দেখানো হয়েছে৷ ঘরের তাপমাত্রায় উচ্চ-চক্রের ক্লান্তি পরীক্ষা HB 5287-1996 মান অনুযায়ী করা হয়েছিল, এবং প্রতিটি রাজ্যের জন্য দুটি নমুনা পরীক্ষা করা হয়েছিল৷ ফলাফল সারণি 3 দেখানো হয়.
ফলন শক্তি এবং ব্লেড I এর প্রসার্য শক্তি ব্লেড II এর তুলনায় কিছুটা কম, প্রসারণ একই রকম তবে সেকশন সংকোচন স্পষ্টতই আলাদা, এবং ব্লেড I এর কোন স্পষ্ট গলা নেই। ঘরের তাপমাত্রায় ক্লান্তি পরীক্ষায় দেখা গেছে যে ব্লেড I এর ক্লান্তি কর্মক্ষমতা ব্লেড II এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম ছিল। FHT দিয়ে চিকিত্সা করা ব্লেডগুলি 3×10^7 বার পরীক্ষার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে, যখন FHT+HIP দিয়ে চিকিত্সা করা ব্লেডগুলি পরীক্ষার প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে পারে না, যা কম্পন ক্লান্তি জীবনের পরীক্ষার ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
1.5 স্ট্রেস বিশ্লেষণ
ব্লেড I এর ক্র্যাক ফ্র্যাকচার ক্লান্তি ব্লেডের পিছনের পৃষ্ঠ থেকে উদ্ভূত হয় এবং ব্লেডের প্রান্তের মুখ এবং পাশ থেকে একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব রয়েছে। ক্লান্তির উৎপত্তি এবং স্ট্রেস বিতরণের মধ্যে সম্পর্ক বিশ্লেষণ করার জন্য, ANSYS সসীম উপাদান সিমুলেশন সফ্টওয়্যারে ব্লেডের পৃষ্ঠের চাপ বিশ্লেষণ করা হয়।
ব্লেডের সসীম উপাদান মডেলে, মোট 12 035 উপাদান এবং 48 216 নোড সহ C3D10 উপাদানটি জাল বিভাজনের জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। সীমিত উপাদান সিমুলেশন বিশ্লেষণের জন্য প্রথম-ক্রম নমন কম্পন মোড ব্যবহার করা হয়েছিল। রেফারেন্স পয়েন্টটি ছিল খাঁড়ি প্রান্তের ব্লেড টিপ, এবং টেনন অংশের সীমানা শর্তটি মূল সমর্থন হিসাবে নির্বাচিত হয়েছিল। স্ট্রেস ডিস্ট্রিবিউশন ফলাফল FIG এ দেখানো হয়েছে। 8. এটি দেখা যায় যে ব্লেডে তিনটি উচ্চ স্ট্রেস লেভেল পয়েন্ট রয়েছে, সর্বাধিক স্ট্রেস পয়েন্টটি ব্লেডের পিছনের দিকে এবং উচ্চ স্ট্রেস পয়েন্টটি টিপ এন্ড ফেস এবং ব্লেড বেসিনের ইনলেট প্রান্তের কাছে। পাশ সংশ্লিষ্ট উচ্চ চাপের অবস্থানগুলি সারণি 4-এ দেখানো হয়েছে। ব্লেড I-এর ক্লান্তি ব্লেডের পিছনের পৃষ্ঠ থেকে উদ্ভূত হয় এবং উৎস এলাকাটি ব্লেডের অগ্রভাগ থেকে প্রায় 15 মিমি এবং খাঁড়ি প্রান্ত থেকে 20 মিমি, যা মূলত সামঞ্জস্যপূর্ণ। ব্লেডের সর্বোচ্চ স্ট্রেস জোন সি এর অবস্থান সহ।
2. বিশ্লেষণ এবং আলোচনা
ফ্র্যাকচার বিশ্লেষণ দেখায় যে ব্লেডের ফাটল বৈশিষ্ট্যগুলি উচ্চ চক্রের ক্লান্তি বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, এবং কাজের চক্রের সংখ্যা 1.87×10^7 বার পৌঁছেছে। FHT (তাপ চিকিত্সা) প্রক্রিয়া দ্বারা চিকিত্সা করা ব্লেডগুলি 3×10^7 বার পরীক্ষার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে; যাইহোক, FHT+HIP (হট আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং) দিয়ে চিকিত্সা করা ব্লেডগুলি শুধুমাত্র 3×10^6 চক্রের পরে ভেঙে যায় এবং তাদের প্লাস্টিকতা এবং ক্লান্তি বৈশিষ্ট্য উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।
পাতার II একটি নেট ঝুড়ি গঠন গঠনের জন্য FHT প্রক্রিয়া দ্বারা চিকিত্সা করা হয়, এবং অ্যাসিকুলার ফেজটি শস্যের মধ্যে বিতরণ করা হয়, যা উপাদানের শক্তি এবং ক্লান্তি বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করে। অন্যদিকে, FHT+HIP চিকিত্সার পরে, ব্লেড I-এর দানা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, এবং গৌণ পর্যায় ক্রমাগতভাবে শস্যের সীমানায় বিতরণ করা হয়, যা শস্যের সীমানা বরাবর ফাটল সহজেই ছড়িয়ে পড়ে, ফলে ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায়।
সসীম উপাদান বিশ্লেষণ দেখায় যে ব্লেডের সর্বাধিক স্ট্রেস পয়েন্টটি ব্লেডের পিছনের দিকে অবস্থিত, যা ব্লেডের ফাটল I এর উৎস অঞ্চলের অবস্থানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এটি ইঙ্গিত দেয় যে সর্বাধিক চাপের অঞ্চলটি ক্লান্তি ফাটলের জন্য সবচেয়ে সম্ভাবনাময় স্থান। এইচআইপি চিকিত্সা ব্লেড I এর জন্য, শস্য বৃদ্ধি এবং অবিচ্ছিন্ন পর্যায়ের অস্তিত্বের কারণে, এই অঞ্চলটি প্রাথমিক ক্লান্তি ফাটল হওয়ার প্রবণতা বেশি।
ফলাফলগুলি দেখায় যে বার্ধক্যজনিত চিকিত্সার পরে টাইটানিয়াম খাদের সেকেন্ডারি ফোর্জিং সুই পর্যায়ের গোলককরণকে উন্নীত করতে পারে এবং একটি সূক্ষ্ম রূপান্তর অবস্থা ইকুইয়াক্সিয়াল কাঠামো তৈরি করতে পারে। যদিও এই স্ট্রাকচারের ফ্র্যাকচার টাফনেস নেট বাস্কেট স্ট্রাকচারের তুলনায় কিছুটা কম, এটি ইন্টিগ্রাল ব্লেড রিং ফোরজিংয়ের জন্য আরও উপযুক্ত হতে পারে। তাই, প্রসেসিং সিকোয়েন্স সামঞ্জস্য করার এবং গরম আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিংয়ের পরে সেকেন্ডারি ফোর্জিং প্রয়োগ করার পরামর্শ দেওয়া হয় প্রতিকূল একটানা-ফেজ শস্য সীমানা গঠন এড়াতে এবং ব্লেডের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত করতে।
3. উপসংহার এবং পরামর্শ
1) FHT+ HIP ট্রিটমেন্টের পর, ইন্টিগ্রাল অ্যানুলার ব্লেডের ক্র্যাক প্রোপার্টি হল হাই সাইকেল ক্লান্তি, এবং ক্লান্তি ফাটল ব্লেডের পিছনের পৃষ্ঠের সর্বোচ্চ স্ট্রেস জোন থেকে উদ্ভূত হয়।
2) এইচআইপি চিকিত্সার পরে, সরাসরি শস্যের সীমানা সহ একটি অবিচ্ছিন্ন ফিল্ম রয়েছে, যা ক্লান্তি প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে এবং ক্লান্তি ফাটলের অকাল সূচনার দিকে পরিচালিত করে।
3) পারফরম্যান্সের উপর ক্রমাগত পর্যায় শস্যের সীমানাগুলির বিরূপ প্রভাব এড়াতে একটি সূক্ষ্ম রূপান্তর রাষ্ট্র গোলকীয় কাঠামো পেতে গরম আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং প্রক্রিয়ার পরে একটি গৌণ ফোরজিং চিকিত্সা চালানোর পরামর্শ দেওয়া হয়।
