بررسی رشد ترک خستگی در پره های پوشش داده شده کمپرسور توربین
چکیده
در طول دوره کاری کمپرسور توربین های گازی، پره های کمپرسور دچار سایش و خوردگی شدید ناشی از ماسه، نمک، اسیدها و گرد و غبارهای موجود در جریان هوا می شوند، که در نتیجه آن سطح پره دچار سایش و خوردگی حفره ای می شود. این عوامل به نوبه خود، موجب کاهش خصوصیات خستگی و آیرو دینامیکی مواد پره می شود. برای حل این مشکل از پوشش های مقاوم به خوردگی و سایش بر روی پره ها استفاده می شود که مجموعه ای از خواص کارکردی مورد نیاز سیستم پوشش- بستر و پایداری در طول شرایط کاری را فراهم می-کند. در سال های اخیر استفاده از پوشش های چندلایه به جای پوشش های تک لایه کاربرد فراوانی در صنعت پیدا کرده اند. اما استفاده از لایه های نازک معمولا با واماندگی ناشی از شکست ترد همراه است. در پژوهش حاضر به بررسی رشد ترک خستگی در پوشش سخت سرامیکی چندلایه tin/ticn/tialn رسوب داده شده با روش پی وی دی بر روی بستری از جنس فولاد gtd450 (که در ساخت پره های کمپرسور استفاده می شود) پرداخته شد. مشاهدات مستقیم سینتیک رشد ترک در پوشش ها نشان می دهد که طی بارگذاری دوره ای، عیوب موجود در پوشش از قبیل حفره ها ، ناچ ها و مشابه آن باعث تشکیل میکرو ترک ها می شوند که محلی برای شروع ترک های خستگی می باشد که در برخی موارد، این ترک می تواند به سمت فلز پایه هدایت بشود. آنالیز عددی در پره تحت بارهای وارده، با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس صورت گرفت و سپس مقادیر تنش در نقاط مختلف و سپس محل آغاز ترک های خستگی مشخص گردید و با استفاده از مدل ریز تهیه شده از پره، شبیه سازی رشد ترک خستگی در پره معمولی و پوشش داده شده با استفاده از کد مکانیک شکست زینکرک انجام شد و مقادیر پارامترهای مختلف بر حسب طول ترک بدست آمد که این مقادیر، همگرایی خوبی با نتایج تحلیلی دارد.