CC BY
8
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Ширяев, А.А. Влияние лазерного ударного упрочнения на параметры поверхностного слоя лопаток компрессора ГТД из титанового сплава / А.А. Ширяев, И.Г. Габов, А.С. Миленин // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. - 2024. - Т. 26, № 1. - С. 66-73. DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.08
Please cite this article in English as (Perm Polytech Style):
Shiryaev А.А., Gabov I.G., Milenin A.S. Influence of laser impact hardening on the parameters of the surface layer of turbine engine compressor blades made of titanium alloy. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2024, vol. 26, no. 1, pp. 66-73. DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.08
ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение
Т. 26, № 1, 2024 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science
http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/
Научная статья
DOI: 10.15593/2224-9877/2024.1.08 УДК 621.787, 620.179.18, 621.7.07, 621.789
А.А. Ширяев12, И.Г. Габов1, А.С. Миленин1
1ОДК-Авиадвигатель, Пермь, Российская Федерация 2Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО УДАРНОГО УПРОЧНЕНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА
Рассматривается влияние технологии лазерного ударного упрочнения (Laser Shock Peening/LSP) на геометрию и поверхностный слой пера лопаток газотурбинного двигателя.
На данный момент в авиадвигателестроительной отрасли наиболее широко применяется гидродробеструйное упрочнение для повышения прочности и стойкости пера лопаток к повреждению. Такой метод создает благоприятную эпюру остаточных сжимающих напряжений на поверхности пера лопатки. Однако глубина сжимающих остаточных напряжений при данном методе упрочнения составляет до 0,2 мм, что недостаточно для обеспечения требуемого уровня усталостной прочности лопаток при повреждении кромок от попадания посторонних предметов на глубину до 1 мм. Для повышения стойкости лопаток к попаданию посторонних предметов рассматривается метод лазерного ударного упрочнения. Технология упрочнения, кроме повышения прочности, должна сохранить исходную геометрию и шероховатость, чтобы не допустить снижения КПД и параметров газотурбинного двигателя.
Для оценки эффективности метода выбран объект - титановая лопатка 1-го каскада компрессора газотурбинного двигателя. Лазерному ударному упрочнению (Laser Shock Peening/LSP) подвергалась зона кромок пера лопаток шириной 5 мм. Поверхность пера лопатки после упрочнения LSP удовлетворяет требованиям конструкторской документации по шероховатости. Микроструктура лопаток после LSP не изменилась. Глубина сжимающих остаточных напряжений при LSP - более 0,3 мм, что превосходит гидродробеструйную обработку. Упрочнение привело к деформации кромок лопатки, величина которой составляет 14 мкм.
Технология упрочнения LSP не удовлетворяет требованиям по упрочнению, связанным с неухудшением геометрии. Необходимо провести отработку режима упрочнения.
Ключевые слова: лазер, лазерный удар, упрочнение, шероховатость, остаточные напряжения, морфология поверхности, титановый сплав, лопатки, дефект, деформация.
A.A. Shiryaev12, I.G. Gabov1, A.S. Milenin1
1UEC-Aviadvigatel JSC, Perm, Russian Federation 2Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
INFLUENCE OF LASER IMPACT HARDENING ON THE PARAMETERS OF THE SURFACE LAYER OF TURBINE ENGINE COMPRESSOR BLADES MADE OF TITANIUM ALLOY
The article considers the influence of laser shock hardening (Laser Shock Peening/LSP) technology on the geometry and surface layer of the blade feather of a gas turbine engine.
At the moment, in the aircraft engine industry, hydro-shot peening is most widely used to increase the strength and resistance of the blade feather to damage. This method creates a favorable diagram of compressive residual compressive stresses on the surface of the blade airfoil. However, the depth of compressive residual stresses with this hardening method is up to 0.2 mm, which is not enough to provide the required level of fatigue strength of the blades when the edges are damaged from foreign objects to a depth of 1 mm.
To increase the resistance of the blades to the ingress of foreign objects, the method of laser shock peening is considered. The hardening technology, in addition to increasing strength, must retain the original geometry and roughness in order to prevent a decrease in the efficiency and parameters of a gas turbine engine. To evaluate the effectiveness of the method, an object was chosen - a titanium blade 1 of the compressor stage of a gas turbine engine. Laser shock hardening (Laser Shock Peening/LSP) was applied to the area of blade feather edges 5 mm wide.
The surface of the blade airfoil after LSP hardening satisfies the requirements of the design documentation for roughness. The microstructure of the blades after LSP did not change. The depth of compressive residual stresses at LSP is more than 0.3 mm, which is superior to hydroblasting. Hardening led to deformation of the blade edges, the value of which is 14 microns.
The LSP hardening technology does not meet the requirements for hardening for non-degrading geometry. It is necessary to work out the hardening mode.
Keywords: laser, laser shock peening, hardening, roughness, residual stresses, surface morphology, titanium alloy, blades, defect, deformation.
Элементами конструкции авиадвигателей, в значительной мере определяющими их эксплуатационные характеристики, являются рабочие лопатки и роторные детали.
Лопатки в процессе эксплуатации подвержены циклическим (мало- и многоцикловая усталость), термическим и статическим (центробежным и газодинамическим) нагрузкам.
Помимо циклических нагрузок лопатки и проточная часть авиадвигателя подвержены повреждениям от попаданий посторонних предметов (лёд, песок, птицы, мусор на ВПП и пр.) [1].
При этом предметы, попавшие в проточную часть двигателей, повреждают лопатки каскада как низкого, так и высокого давления. Результаты взаимодействия предметов, попавших в проточную часть двигателя, с рабочими лопатками выражаются в появлении забоин по кромкам, перу и антивибрационным полкам (при наличии) лопаток, деформациях кромок, обрывам, отгибам периферийных частей и распределяются «нелинейно» по длине тракта (ступеням).
Для увеличения стойкости лопаток к повреждениям существует необходимость в повышении предела выносливости с помощью различных методов упрочняющей обработки: обкатки шариками и роликами, дробеструйного и ультразвукового упрочнения шариками, лазерного ударного упрочнения, упрочнения электронными и ионными пучками [2-12].
В исследовании рассматривается влияние лазерного ударного упрочнения на уровень остаточных напряжений, геометрию и микроструктуру лопаток газотурбинного двигателя.
На данный момент в авиадвигателестроитель-ной отрасли наиболее широко применяется гидродробеструйное упрочнение. Такой метод создает благоприятную эпюру остаточных напряжений на поверхности пера лопатки и позволяет на 19 % увеличить предел выносливости. Однако глубина сжимающих остаточных напряжений при данном методе упрочнения составляет до 0,2 мм, что недостаточно для обеспечения требуемого уровня усталостной прочности лопаток при повреждении кромок типа «забоина» от попадания посторонних предметов на глубину до 1 мм.
Лазерное ударное упрочнение (Ь8Р) - это известная технология обработки поверхности, преимуществом которой является наведение высоких сжимающих остаточных напряжений на большую глубину в материале, по сравнению с другими методами упрочнения, что приводит к увеличению усталостной долговечности [13-22]. Основным явлением, лежащим в основе метода лазерной обработки, является создание плазмы ионизированного газа под высоким давлением. Это приводит к генерации ударных волн высокого давления, вызывающих сжатие поверхности рабочего материала мишени. Хотя ударные волны вызывают сжимающее напряжение, оно должно достигать предела упругости материала Гюгонио, чтобы материал подвергся пластической деформации [22].
Практическое применение данной технологии требует разработки математической модели, и такие работы активно ведутся [23-28]. Для моделирования Ь8Р используется конечно-элементный пакет Abaqus. Для верификации математических моделей
проводится сравнение результатов расчета профиля остаточных напряжений при одиночном ударе с экспериментальными данными. Схема процесса и метод моделирования показаны на рис. 1.
Упрочняющая обработка производилась твердотельным №:УАв-лазером с длиной волны 1060 нм, в качестве защитного слоя - алюминиевая фольга толщиной 100 мкм. Закрепление образца лопатки и процесс обработки показаны на рис. 4.
Рис. 1. Схема лазерного ударного упрочнения
Разновидностью Ь8Р является обработка низкоэнергетическим лазером с энергией до 1 Дж без использования защитного слоя - LSPwC. Для низкоэнергетического лазерного упрочнения нет необходимости в абляционном слое, поскольку можно избежать проблем плавления и повторного затвердевания поверхности путем настройки параметров лазера [29-31].
В работе [32] сравнивали выглаживание и LSP (с покрытием и без покрытия) на сплаве Т1-6А1-4У посредством испытаний на мало- и многоцикловую усталость в условиях окружающей среды и повышенной температуры. Лазерное ударное упрочнение (как с покрытием, так и без него) обеспечивает несколько больший срок службы, чем выглаживания при температуре от 22 °С до 450 °С.
В обзоре [33] приведено влияние LSP на циклическую долговечность титановой лопатки (рис. 2). Упрочнению подвергалась кромка и спинка лопатки в зоне наибольших деформаций по 1 изги-бной форме.
Методика проведения эксперимента.
Образцы и оборудование
Для оценки эффективности лазерного ударного упрочнения выбран объект - титановая лопатка 1-го каскада компрессора газотурбинного двигателя. Эскиз лопатки показан на рис. 3.
Упрочнению подвергались зоны кромок, так как они в первую очередь подвергаются повреждениям от попаданий посторонних предметов (лёд, песок, птицы, мусор на ВПП и пр.). Согласно статистике, чаще всего встречаются повреждения на входной кромке лопаток глубиной до 1 мм, реже до 3-4 мм. Поэтому, чтобы исключить или замедлить рост трещины от повреждения, ширина зоны упрочнения составила 5 мм.
Рис. 2. Пример влияния LSP на циклическую долговечность титановой лопатки компрессора [33]: а - лопатка и зона обработки; б - результаты испытаний на вибростенде
Требования к упрочнению LSP:
1) обеспечить не ухудшение предела выносливости;
2) обеспечить благоприятную эпюру ОН на глубину до 1 мм;
3) обеспечить не ухудшение геометрии и поверхностного слоя (шероховатости).
Сформированные требования к упрочнению обусловлены тем, чтобы не допустить снижения КПД и параметров газотурбинного двигателя.
Рис. 3. Эскиз рабочей лопатки с указанием зон упрочнения кромок пера
Рис. 4. Закрепление образца и процесс обработки
Определение остаточных напряжений проводилось с помощью метода Давиденкова на установке АПООН, а также методом рентгеновской ди-фрактометрии на рентгеновском дифрактометре GNR StressX. Измерение шероховатости проводилось прибором Mahr MarSurf PS1 на базе 5,6 мм.
Результаты эксперимента
После упрочнения в лопатках измерялись следующие параметры: шероховатость, уровень остаточных напряжений (ОН), определялись микроструктура и геометрия.
А. Шероховатость - измерялась в 10 точках на кромках лопаток с обеих сторон, результаты представлены на рис. 5. За 100 % принята шероховатость по КД.
Упрочнение LSP удовлетворяет требованиям КД по шероховатости.
Б. Геометрия. При измерении шероховатости также был проведен контроль рельефа поверхности кромки пера после упрочнения. В зоне упрочнения образовался рельеф с впадинами в местах повторного действия (перекрытий) лазерного импульса. Разновысотность составляет 14,25 мкм на базе 6 мм (рис. 6).
Рис. 5. Шероховатость лопаток до и после упрочнения
Упрочнение привело к деформации кромок пера лопатки, величина которой превышает допуск в КД.
В. Остаточные напряжения. Уровень ОН на поверхности образцов лопаток производился с помощью дифрактометрического метода в 5 точках на кромках спинки и корыта. По глубине ОН определялись методом Давиденкова на вырезанных из кромок образцах. Результаты представлены на рис. 7. За -1,0 принят уровень максимальный уровень ОН в лопатках после упрочнения.
-Без упрочнения —"—Упрочнение ЬЙР
Рис. 7. Распределение по глубине остаточных напряжений для исходных и упрочненных лопаток
Рис. 8. Поверхность лопатки после LSP
Глубина сжимающих остаточных напряжений после упрочнения составила свыше 0,3 мм. При LSP уровень сжимающих ОН на глубине 0-60 мкм резко уменьшается до глубины 35 мкм, затем увеличивается, достигает максимума на глубине 60 мкм и затем плавно уменьшается до глубины 300 мкм.
Г. Микроструктура и поверхность лопаток. Поверхность лопатки показана на рис. 8. Осмотр поверхности лопаток с помощью электронной микроскопии показал отсутствие оплавленный слоя по местам упрочнения на всех лопатках.
Химический анализ упрочненной кромки пера лопатки показал отсутствие кислорода, а следовательно, термического воздействия лазера в зоне упрочнения.
Рис. 9. Микроструктура материала в зоне лазерного ударного упрочнения кромки пера
Осмотр поверхности образцов с помощью электронной микроскопии показал, что микроструктура в зоне упрочнения и вне её идентичная, без структурных изменений.
Заключение
1. Шероховатость после LSP удовлетворяет требованиям КД.
2. При LSP глубина сжимающих ОН на входной кромке с обеих сторон превышает 0,3 мм. Показана принципиальная возможность наведения сжимающих напряжений глубиной свыше 0,3 мм методом лазерного удара.
3. Осмотр поверхности образцов с помощью электронной микроскопии показал, что по местам упрочнения изменений микроструктуры не обнаружено.
4. Упрочнение привело к деформации кромок пера лопатки, величина которой составляет <14,25 мкм, что превышает допуск в КД.
5. Технология упрочнения LSP не удовлетворяет требованию к упрочнению по неухудшению геометрии. Необходимо провести отработку режима упрочнения.
Библиографический список
1. Иноземцев, А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. / А.А Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий. - М: Машиностроение, 2008. - Т.2. - 368 с. - (Серия: Газотурбинные двигатели).
2. Непеин, К.Г. Повышение характеристик сопротивления усталости рабочих лопаток компрессора, изготовленных из титанового сплава / К.Г. Непеин, И.А. Селиванов // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. - 2019. -№ 57. - С. 129-136. DOI: 10.15593/2224-9982/2019.57.10
3. Александров, И.М. Анализ возможности применения низкопластичного выглаживания для повышения
надежности лопаток ГТД / И.М. Александров, К.Е. Ми-ляев, С.В. Семенов // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. - 2018. - № 53. - С. 86-96. DOI: 10.15593/22249982/2018.53.08
4. Технологическое обеспечение заданного качества поверхностного слоя деталей при обработке динамическими методами поверхностного пластического деформирования / М.А. Тамаркин, А.С. Шведова, Р.В. Гребен-кин, С.А. Новокрещенов // Вестник ДГТУ. - 2016. -№ 3(86). - С. 46-52.
5. Шведова, А.С. Повышение эксплуатационных свойств деталей при обработке динамическими методами поверхностного пластического деформирования / А.С. Шведова // Вестник ДГТУ. - 2015. - № 1(80). - С. 114-120.
6. Папшева, Н. Д. Методы алмазного выглаживания деталей машин и инструментов / Н. Д. Папшева // Современные проблемы теории машин. - 2016. - № 4(2). -С. 102-104.
7. Тамаркин, М.А. Повышение качества поверхностного слоя деталей при обработке поверхностным пластическим деформированием в гибких гранулированных средах / М.А. Тамаркин, Э.Э. Тищенко, В.Г. Лебе-денко // Вестник Донского государственного технического университета. - 2009. - Т. 9, № 3 (42). - С. 213-224.
8. Коновалов, Л.И. Метод ультразвукового упрочнения поверхностей узлов и деталей авиационных газотурбинных двигателей, как одна из перспективных технологий в авиастроении / Л.И. Коновалов, Г.Г. Ширваньянц // Молодой учёный. - 2015. - № 22 (102). - С. 141-147.
9. Влияние лазерной и механической упрочняющей обработки на свойства поверхностного слоя / А.А. Ширяев, В.Н. Трофимов, Н.В. Винокуров, В.В. Карманов // Математическое моделирование в естественных науках: сб. статей. - Пермь, 2018. - Т. 1. - С. 340-342.
10. Влияние параметров ультразвуковой дробеструйной обработки на физико-механические свойства поверхностного слоя образцов из сталей 08пс и 12Х18Н10Т /
A.А. Ширяев, Д.В. Виндокуров, В.Н. Трофимов, В.В. Карманов // Математическое моделирование в естественных науках. - 2019. - Т. 1. - С. 181-184.
11. Сулима, А.М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А.М. Сулима,
B.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.
12. Лазерное ударное упрочнение титанового сплава ВТ6 с алюминиевым абляционным покрытием / М.А. Ляховецкий, Д.Д. Королев, Г.Д. Кожевников, М.В. Волков // Быстрозакаленные материалы и покрытия: сб. статей. - М., 2021. - С. 258-263.
13. Experimental and numerical investigation of residual stresses in laser shock peened AA2198 / S. Keller, S. Chupakhin, P. Staron, E. Maawad, N. Kashaev, B. Klusemann // Journal of Materials Processing Tech. - 2018. -Vol. 255. - P. 294-307.
14. Ebrahimi, M. The investigation of laser shock peen-ing effects on corrosion and hardness properties of ANSI 316L stainless steel / M. Ebrahimi, S. Amini, M. Seyed // Int J Adv Manuf Technol. - 2017. - No. 88. - Р. 1557-1565. DOI: 10.1007/s00170-016-8873-0
15. Горунов, А. И. Упрочнение и наплавка волоконным лазером как способы целенаправленного формиро-
вания структуры и свойств титанового сплава ВТ6 / А.И. Горунов, А.Х. Гильмутдинов // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2015. -№ 4. - С. 40-44. DOI: 10.17073/1997-308X-2015-4-40-44
16. Муратаев, Ф.И. Особенности лазерного ударного упрочнения сталей и титановых сплавов / Ф.И. Муратаев, М.А. Клабуков // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. - 2012. - № 4, вып. 2. - С. 82-84.
17. Study on effect of laser shock peening as a pre-treat-ment on fatigue performance of hard-chorme plated 15-5 PH stainless steel / R. Sundar, P. Ganesh, Swati Maravi, Pushpen-dra K. Dwivedi, K.G. Ram, D.C. Nagpure, K. Ranganathan, Abhijit C., K.S. Bindra, R. Kaul // Lasers in Manufacturing and Materials Processing. - 2019. - Vol. 6. - P. 85-97 DOI: 10.1007/s40516-019-0082-x
18. Laser shock peening wavelength conditions for enhancing corrosion behaviour of titanium alloy in chloride environment / G.R. Kumar, G. Rajyalakshmi, S. Swaroop, S.A.X. Stango, U. Vijayalakshmi // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. - 2019. -No. 41. - Р. 129. DOI: 10.1007/s40430-019-1633-y
19. Laser shock peening and its applications: a review / R. Sundar, P. Ganesh, K.G. Ram, G. Ragvendra, B.K. Pant, K. Vivekanand, K. Ranganathan, K. Rakesh, K.S. Bindra // Lasers in Manufacturing and Materials Processing. - 2019. -No. 6. - Р. 424-463. DOI: 10.1007/s40516-019-00098-8
20. Effects of shot-peening and re-shot-peening on four-pointbend fatigue behavior of Ti-6Al-4V / X.P. Jiang, C.S. Man, M.J. Shepard, T. Zhai // Mat Sci and Engg A. -2007. - No. 468. - Р. 137-143.
21. Altenberger, I. On the effect of deep-rolling and laser peening on the stress-controlled low and high cycle fatigue behavior of Ti-6Al-4V at elevated temperatures up to 550 °C / I. Altenberger, R.K. Nalla, Y. Sano // Int J Fatigue. -2012. - No. 44. - Р. 292-302.
22. Шиганов, И.Н. Лазерное ударное упрочнение алюминиевых материалов / И.Н. Шиганов, Д.М. Мельников, З.Й. Мьят // Лазеры в науке, технике, медицине: сб. статей. - М., 2017. - Т. 28. - С. 43-47.
23. Моделирование остаточных напряжений после лазерной ударной проковки / Е.А. Гачегова, О.А. Плехов, А.Ю. Изюмова, А.А. Костина // Математическое моделирование в естественных науках: сб. статей. - Пермь, 2021. - Т. 1. - С. 135-137.
24. Конечно-элементный анализ остаточных напряжений, возникающих в результате лазерной ударной проковки титанового сплава ВТ6 / О.А. Плехов, А.А. Костина, Р.И. Изюмов, А.Ю. Изюмова // Вычислительная механика сплошных сред. - 2022. - Т. 15, № 2. - С. 171-184.
25. Моделирование остаточных напряжений, созданных методом лазерного ударного упрочнения / Р.А. Сихамов, Ф. Фомин, З. Келлер, Н. Кашаев // Научно-практический электронный журнал Аллея Науки. -2019. - Т. 2, № 6. - С. 18-25.
26. Kim, J.H. Effects of simulation parameters on residual stresses for laser shock peening finite element analysis / J.H. Kim, Y.J. Kim, J. S. Kim // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2013. - No. 27(7). - Р. 2025-2034. DOI: 10.1007/s12206-012-1263-0
27. Study on effect of time parameters of laser shock peening on residual stresses using FE simulation / J.H. Kim,
Y.J. Kim, J.W. Lee, S.H. Yoo // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2014. - No. 28(5). - Р. 1803-1810. DOI: 10.1007/s12206-014-0327-8
28. Sakhvadze, G.Zh. Simulation of the technology of laser-shock-wave processing of titanium alloys with shape memory using dimensional analysis / G. Zh. Sakhvadze // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2021. -Т. 50, no. 4. - Р. 332-341.
29. Laser peening without coating as a surface enhancement technology / Y. Sano, K. Akita, K. Masaki, Y. Ochi, I. Alterberg, B. Schoites // Pulse. - 2006. - No. 100(40).
30. Sathyajith, S. Effect of laser shot peening on precipitation hardened aluminum alloy 6061-T6 using low energy laser / S. Sathyajith, S. Kalainathan // Opt. Laser Eng. -2012. - No. 50. - Р. 345-348.
31. Sathyajith, S. Laser peening without coating on aluminum alloy Al-6061-T6 using low energy Nd:YAG laser / S. Sathyajith, S. Kalainathan, S. Swaroop // Opt. Laser Tehnol. - 2013. - No. 45. - Р. 389-394.
32. On the effect of deep-rolling and laser-peening on the stress-controlled low-and high-cycle fatigue behavior of Ti-6Al-4V at elevated temperatures up 550C / I. Altenberger, R.K. Nalla, Y. Sano, L. Wagner, R.O. Ritchie // Int. J. Fatigue. - 2012. - No. 44. - Р. 292-302.
33. Новиков, И. А. Мировой опыт в исследовании и применении технологического процесса лазерной ударной обработки металлов (обзор) / И.А. Новиков, Ю.А. Ножниц-кий, С. А. Шибаев // Авиационные двигатели. - 2022. -№ 2 (15). - С. 59-82. DOI: 10.54349/26586061_2022_1_59
References
1. Inozemtsev A.A., Nikhankin M.A., Sandratskii V.L. Osnovy konstruirovaniia aviatsionnykh dvigatelei i ener-geticheskikh ustanovok [Fundamentals of aircraft engine and power plant design]. Мoscow: Mashinostroenie, 2008, vol. 2, 368 p. (Seriia: Gazoturbinnye dvigateli), p. 56.
2. Nepein K.G., Selivanov I.A. Povyshenie kharakteristik sopro-tivleniia ustalosti rabochikh lopatok kompressora, izgo-tovlennykh iz titanovogo splava [Improvement of fatigue resistance characteristics of compressor working blades made of titanium alloys]. Vestnik PNIPU. Aerokosmicheskaia tekhnika, 2019, no. 57, pp.129-136. DOI: 10.15593/2224-9982/2019.57.10
3. Aleksandrov I.M., Miliaev K.E., Semenov S.V. Analiz vozmozhnosti primeneniia nizkoplastichnogo vyglazhivaniia dlia povysheniia nadezhnosti lopatok GTD [Analyzing the possibility of using low-plastic smoothing to improve the reliability of GTE blades]. Vestnik PNIPU. Aerokosmicheskaia tekhnika, 2018, no. 53, pp. 86-96. DOI: 10.15593/2224-9982/2018.53.08
4. Таmаrkin М.А. et al. Tekhnologicheskoe obespech-enie zadannogo kachestva poverkhnostnogo sloia detalei pri obrabotke dinamicheskimi metodami poverkhnostnogo plas-ticheskogo deformirovaniia [Technological assurance of the specified quality of the surface layer of parts during machining by dynamic methods of surface plastic deformation]. Vestnik DOm, 2016, no. 3(86), pp. 46-52.
5. Shvedova А^ Povyshenie ekspluatatsionnykh svoistv detalei pri obrabotke dinamicheskimi metodami poverkhnostnogo plasticheskogo deformirovaniia [Increase of operational properties of parts at machining by dynamic methods of surface plastic deformation]. Vestnik DGJV, 2015, no. 1(80), pp. 114-120.
6. Papsheva N.D. Metody almaznogo vyglazhiva-niia detalei mashin i instrumentov [Methods of diamond smoothing of machine and tool parts]. Sovremennye problemy teorii mashin, 2016, no. 4(2), pp. 102-104.
7. Tamarkin M.A., Tishchenko E.E., Lebedenko V.G. Povyshenie kachestva poverkhnostnogo sloia detalei pri obrabotke poverkhnostnym plasticheskim deformirovaniem v gibkikh granulirovannykh sredakh [Improving the quality of the surface layer of parts by surface plastic deformation in flexible granular media]. Vestnik Donskogo gosudarstven-nogo technichestogo universiteta, 2009, vol. 9, no. 3(42), pp.213-224.
8. Konovalov L.I., Shirvan'iants G.G. Metod ul'trazvu-kovogo uproch-neniia poverkhnostei uzlov i detalei avi-atsionnykh gazoturbinnykh dvigatelei, kak odna iz perspek-tivnykh tekhnologii v aviastroenii [Method of ultrasonic hardening of surfaces of assemblies and parts of aviation gas turbine engines as one of the promising technologies in aircraft construction.]. Molodoi uchenyi, 2015, no. 22(102), pp.141-147.
9. Shiriaev A.A. et al. Vliianie lazernoi i mekhanich-eskoi uprochniaiushchei obrabotki na svoistva poverkhnostnogo sloia [Influence of laser and mechanical hardening treatment on surface layer properties]. Matematicheskoe mod-elirovanie v estestvennykh naukakh: sbornik statei, 2018, vol. 1, pp. 340-342
10. Shiriaev A.A. et al. Vliianie parametrov ul'trazvu-kovoi drobestruinoi obrabotki na fiziko-mekhanicheskie svoistva poverkhnostnogo sloia obraztsov iz stalei 08ps i 12Kh18N10T [Influence of ultrasonic blasting parameters on physical and mechanical properties of the surface layer of samples made of 08ps and 12Cr18Ni10T steels]. Matematich-eskoe modelirovanie v estestvennykh naukakh: sbornik statei, 2019, vol. 1, pp. 181-184.
11. Sulima A.M., Shulov V.A., Iagodkin Iu.D. Poverkh-nostnyi sloi i ekspluatatsionnye svoistva detalei mashin [Surface layer and performance properties of machine parts]. Moscow: Mashinostroenie, 1988, p.240.
12. Liahovetskii M.A. et al. Lazernoe udarnoe up-rochnenie titanovogo splava VT6 s aliuminievym abli-atsionnym pokrytiem [Laser shock hardening of titanium alloy BT6 with aluminum ablative coating], 2021, pp. 258-263
13. Keller S. et al. Experimental and numerical investigation of residual stresses in laser shock peened AA2198. Journal of Materials Processing Tech., 2018, vol. 255, pp. 294-307.
14. Ebrahimi M., Amini S., Seyed M. The investigation of laser shock peening effects on corrosion and hardness properties of ANSI 316L stainless steel. Int Journal Adv Manuf Technol., 2017, no. 88, pp. 1557-1565. DOI: 10.1007/s00170-016-8873-0
15. Gorunov A.I., Gil'mutdinov A.H. Uprochnenie i naplavka volokon-nym lazerom kak sposoby tselenapravlen-nogo formiro-vaniia struktury i svoistv titanovogo splava VT6 [Hardening and surfacing with a fiber laser as methods for purposefully forming the structure and properties of VT6 titanium alloy]. Izvestiia vuzov. Poroshkovaia metallurgiia i funktsion-al'nye pokrytiia, 2015, no. 4, pp. 40-44. DOI: 10.17073/1997-308X-2015-4-40-44
16. Murataev F.I., Klabukov M.A. Osobennosti laz-ernogo udarnogo uprochneniia stalei i titanovykh splavov [Features of laser shock hardening of steels and titanium alloys]. Vestnik mm im. AN. Tupoleva, 2012, no. 4, pp. 82-84
17. Sundar R. et al. Study on Effect of Laser Shock Peening as a Pre-Treatment on Fatigue Performance of Hard-Chorme Plated 15-5 PH Stainless Steel. Lasers in Manufacturing and Materials Processing, 2019, no. 6:85-97. DOI: 10.1007/s40516-019-0082-x
18. Kumar G.R., Rajyalakshmi G., Swaroop S. et al. Laser shock peening wavelength conditions for enhancing corrosion behaviour of titanium alloy in chloride environment. Journal of the Brazilian Society ofMechanical Sciences and Engineering, 2019, no. 41, pp. 129 D0I:10.1007/s40430-019-1633-y
19. Sundar R. et al. Laser Shock Peening and its Applications: A Review Lasers in Manufacturing and Materials Processing, 2019, vol. 6, pp. 424-463. DOI: 10.1007/s40516-019-00098-8
20. Jiang X.P., Man C.S., Shepard M.J., Zhai T. Effects of shot-peening and re-shot-peening on four-pointbend fatigue behavior of Ti-6Al-4V. Mat Sci and Engg A, 2007, no. 468, pp.137-143.
21. Altenberger I., Nalla R.K., Sano Y. On the effect of deep-rolling and laser peening on the stress-controlled low and high cycle fatigue behavior of Ti-6Al-4V at elevated temperatures up to 550°C. Int Journal Fatigue, 2012, no.44, pp.292-302.
22. Shiganov I.N., Melnikov D.M., M'iat Z.Y. Laz-ernoe udarnoe uprochnenie aliuminievykh materialov [Laser shock hardening of aluminum materials]. Lazery v nauke, tekhnike, meditsine: sbornik statei, 2017, vol. 28, pp. 43-47
23. Gachetova A. et al. Modelirovanie ostatochnykh napriazhenii posle lazernoi udarnoi prokovki [Simulation of residual stresses after laser impact forging]. Mathematical modeling in natural sciences, 2021, vol. 1, pp. 135-137
24. Plehov O.A. et al. Konechno-elementnyi analiz ostatochnykh napria-zhenii, voznikaiushchikh v rezul'tate laz-ernoi udarnoi pro-kovki titanovogo splava VT6 [Finite Element Analysis of Residual Stresses Arising as a Result of Laser Impact Forging of VT6 Titanium Alloy]. Vychislitel'naia mekhanika sploshnykh sred, 2022, vol. 15, no 2, pp. 171-184
25. Sihamov R.A. et al. Modelirovanie ostatochnykh napriazhenii, so-zdannykh metodom lazernogo udarnogo up-rochneniia [Simulation of residual stresses created by laser shock peening]. Nauchno-prakticheskii elektronnyi zhurnal Alleia Nauk, 2019, vol. 2, no. 6, pp. 18-25
26. Kim J.H., Kim Y.J., Kim J.S. Effects of simulation parameters on residual stresses for laser shock peening finite element analysis. Journal of Mechanical Science and Technology, 2013, no. 27(7), pp. 2025-2034. DOI: 10.1007/s12206-012-1263-0
27. Kim J.H., Kim Y.J., Lee J.W., Yoo S.H. Study on effect of time parameters of laser shock peening on residual stresses using FE simulation. Journal of Mechanical Science and Technology, 2014, no. 28(5), pp. 1803-1810. DOI: 10.1007/s12206-014-0327-8
28. Sakhvadze G.Zh. Simulation of the Technology of Laser-Shock-Wave Processing of Titanium Alloys with Shape Memory Using Dimensional Analysis. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2021, vol. 50, no.4, pp. 332-341
29. Sano Y. et al. Laser peening without coating as a surface enhancement technology. Pulse, 2006, no. 100(40).
30. Sathyajith S., Kalainathan S. Effect of laser shot peening on precipitation hardened aluminum alloy 6061-T6 using low energy laser. Opt. Laser Eng., 2012, no. 50, pp. 345-348.
31. Sathyajith S., Kalainathan S., Swaroop S. Laser peening without coating on aluminum alloy Al-6061-T6 using low energy Nd:YAG laser. Opt. Laser Tehnol., 2013, no. 45, pp. 389-394.
32. Altenberger I. et al. On the effect of deep-rolling and laser-peening on the stress-controlled low-and high-cycle fatigue behavior of Ti-6Al-4V at elevated temperatures up 550C. Int. Journal Fatigue, 2012, no. 44, pp. 292-302.
33. Novikov I.A., Nozhnitsky Yu.A., Shibaev S.A. Mi-rovoi opyt v issledovanii i primenenii tekhnologicheskogo protsessa lazernoi udarnoi obrabotki metallov (obzor) [International experience in research and application of the technological process of laser shock peening of metals (review)]. Aviatsionnye dvigateli, 2022, no. 2 (15), pp. 59-82. DOI: 10.54349/26586061_2022_1_59
Поступила: 31.08.2023
Одобрена: 27.10.2023
Принята к публикации: 15.02.2024
Об авторах
Ширяев Алексей Александрович (Пермь, Российская Федерация) - инженер КО-2993 (Российская Федерация, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: [email protected]).
Габов Иван Григорьевич (Пермь, Российская Федерация) - заместитель главного конструктора по прочности и ресурсу - начальник отделения 299 (Российская Федерация, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: [email protected]).
Миленин Артем Сергеевич (Пермь, Российская Федерация) - начальник отдела КО-2993 (Российская Федерация, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 93, e-mail: [email protected]).
About the authors
Alexey A. Shiryaev (Perm, Russian Federation) - Engineer КО-2993, JSC UEC-Aviadvigatel (93, Komsomolsky ave., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: [email protected]).
Ivan G. Gabov (Perm, Russian Federation) - Deputy Chief Designer for Strength and Service Life - Department head 299, JSC UEC-Aviadvigatel (93, Komsomolsky ave., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: [email protected]).
Artem S. Milenin (Perm, Russian Federation) - Department head КО-2993, JSC UEC-Aviadvigatel (93, Komsomolsky ave., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: [email protected]).
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад всех авторов равноценен.
