ما هي الطرق الرئيسية لاختبار الزحف والتعب لريش التوربينات؟

طرق اختبار الزحف لتقييم التشوه طويل الأمد

يقيم اختبار الزحف تشوه المادة المعتمد على الزمن تحت حمل ثابت ودرجة حرارة مرتفعة، مما يحاكي بشكل مباشر ظروف تشغيل ريش التوربينات. الطريقة الأساسية هي اختبار الزحف والانكسار أحادي المحور (وفقًا لـ ASTM E139)، حيث يتم تعريض عينة قياسية لحمل شد ثابت داخل فرن عالي الحرارة. النتائج الرئيسية هي منحنيات إجهاد الزحف مقابل الزمن والزمن حتى الانكسار. للتقييم الأكثر تقدمًا، يتم استخدام اختبار استرخاء الإجهاد واختبار نمو الشقوق بالزحف. يستخدم الأخير عينات شد مضغوطة لقياس معدلات انتشار الشقوق تحت حمل مستمر في درجة الحرارة، مما يوفر بيانات حاسمة لتحليل تحمل التلف لسبائك الريش مثل Inconel 738 أو Rene N5.

طرق اختبار التعب ذي الدورة المنخفضة والمرتفعة

يتم تصنيف اختبار التعب حسب عدد الدورات حتى الفشل. اختبار التعب ذي الدورة المنخفضة (LCF) (ASTM E606) يحاكي أحداث الإجهاد العالي والتردد المنخفض مثل تشغيل المحرك وإيقافه. يستخدم دورات مسيطر عليها بالإجهاد على عينات ملساء أو ذات شقوق في درجات الحرارة ذات الصلة. اختبار التعب ذي الدورة المرتفعة (HCF) يطبق سعات إجهاد أقل عند ترددات أعلى (غالبًا باستخدام آلات قائمة على الرنين) لمحاكاة الاهتزازات الناتجة عن القوى الديناميكية الهوائية. للتحقق الشامل، يتم إجراء هذه الاختبارات على عينات مأخوذة من ريش صب الشمع المفقود الفعلية، بما في ذلك المواد من المناطق الحرجة مثل الجنيح والجذر.

اختبار التعب الحراري الميكانيكي والاختبار في بيئة مشتركة

الطريقة الأكثر تمثيلاً وتعقيدًا هي اختبار التعب الحراري الميكانيكي (TMF). هذه الدورة غير المتزامنة أو المتزامنة للإجهاد الميكانيكي ودرجة الحرارة تحاكي التدرجات الشديدة التي تتعرض لها الريش أثناء الخدمة. يلزم معدات متخصصة للتحكم الدقيق في كلا المعلمتين في وقت واحد. علاوة على ذلك، يقدم الاختبار في بيئة مشتركة عوامل مثل الأكسدة أو أنظمة الطلاء الحراري الحاجز (TBC) لتقييم التأثير التآزري للتدهور البيئي على عمر التعب، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الفضاء والطيران.

اختبار وتحقق على مستوى المكون

بخلاف العينات القياسية، يتم إجراء اختبار على مستوى المكون بالحجم الكامل. وهذا يشمل اختبار حفرة الدوران للريش الفعلية تحت الحمل الطردي، واختبارات منصة الحرق التي تعرض الريش لتدفقات غاز عالية الحرارة مع دورات حرارية، واختبار المحرك الكامل. يتم دعم عمليات التحقق هذه ببيانات العينات السابقة وهي الدليل النهائي على الأداء. جميع الاختبارات تُغذي برنامجًا شاملاً لـ اختبار وتحليل المواد، مما يضمن أن الريش المصنعة عبر صب البلورة الواحدة أو عمليات متقدمة أخرى تلبي متطلبات العمر التشغيلي الصارمة لـ توليد الطاقة والطيران.