14. Влияние технологии обработки материалов на живучесть изделия

Технология обработки в своем развитии прошла через три этапа. Первоначально суперсплавы использовали только в деформированном состоянии (в виде листов, поковок) с последующей обработкой резанием. Позднее, нашли, что для изготовления сложнопрофильных деталей горячей ступени очень эффективно литье по выплавляемым моделям. Если деформируемый сплав получал превосходство применительно к той или иной детали в результате изменения конструкции и, возможно, химического состава, литейный сплав выступал как более прочный и экономически более приемлемый. В результате предпочтение отдавали литейному сплаву.

Примерно в 1950 г. была внедрена вакуумная выплавка. Это знаменовало наступление второго главного этапа в развитии технологии обработки и привело к благотворным результатам в производстве и деформированных, и литых изделий. Вакуумная плавка удаляла нежелательные примеси-ахиллесову пяту в развитии суперсплавов в период 30-х и 40-х гг. Она позволила полнее и более точно регулировать содержание элементов, обусловливающих упрочнение за счет фазовых реакций, а также коррозионную стойкость. В результате улучшили химический состав и получили возможность отливать детали сложного профиля. вакуумная плавка, изобретенная Фалихом Н.Дармарой (Falih N.Darmara), явилась наиболее важным звеном в технологии их производства и, пожалуй, наиболее значительной разработкой в этой области.

В середине 70-х гг. наступил третий этап технологического прорыва. Разработку сплава он сместил с ведущей роли в общей задаче создания суперсплавов повышенной работоспособности.

Будущее эвтектик пока неопределенно. Что же касается монокристаллов и направленно кристаллизующихся отливок, то сегодня они - непременная часть промышленной продукции из суперсплавов. Достоинства этих прочных, коррозионно-стойких сплавов, обладающих высоким сопротивлением усталости, в том числе термической, реализованы в материале турбин высокого давления. Материалы такого рода успешно используют во множестве разнообразных турбин.

В основном за счет модернизации легирования, наступило время, породившее поток новых процессов обработки, которые позволили создавать суперсплавы еще более высокого качества

Ранние исследования продемонстрировали важную роль среднего напряжения для живучести материала в условиях многоцикловой усталости. Для их характеристики используют диаграмму, известную под названием видоизмененной диаграммы Гудмена (рис.2.1б). Долговечность детали определяют, нанося рассчитанные значения среднего и переменного напряжений и интерполируя число циклов до разрушения.

Анализ характеристик многоцикловой усталости включает оценку допускаемого размера дефектов рассматриваемой детали с помощью методов механики разрушения. Применительно к малоцикловой усталости такие методы можно использовать для прогнозирования роста трещины и назначения сроков проверки или замены детали. При таком подходе сроки службы деталей могут превысить время до возникновения трещины. Однако вполне вероятно, что в условиях многоцикловой усталости любая трещина, распространяющаяся в результате колебания напряжений, связанного с оборотами двигателя, приведет к разрушению за весьма короткое время.