1 / 47

Creep (kríp) – tečení

Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí Zkoušení creepového chování Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu Deformace a lom při creepu Parametry ekvivalence teploty a času Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla .

tiana
Download Presentation

Creep (kríp) – tečení

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí Zkoušení creepového chování Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu Deformace a lom při creepu Parametry ekvivalence teploty a času Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla Creep (kríp) – tečení

  2. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti materiálů ODS oceli Intermetalika TiAl

  3. Vliv teploty na tahový diagram oceli Nízkouhlíková ocel

  4. Vliv teploty na tahový diagram oceli Nízkouhlíková ocel • do 350°C – postupně mizí výrazná mez kluzu – hodnota Re klesá – deformace pohybem dislokací • nad 350°C – zaniká výrazná mez kluzu – tvar tahového diagramu výrazně ovlivňuje jak teplota, tak i rychlost zatěžování – deformace difusí atomů – dochází k jevu označovanému jako tečení - creep

  5. Co to je creep Creep - pomalá plastická deformace materiálu vyvolaná dlouhodobým působením teploty a času. Deformace Creep

  6. Co to je creep Homologická teplota Creep je významný za teplot >(0,3 až 0,5) Výjimka niklové superslitiny  0,75 Uhlíková ocel  350°C Parní turbina  550°C (P91  610°C) Turbodmychadlo  850°C Vlákno žárovky 2 000°C

  7. Co to je creep

  8. Zkoušky creepového chování předpokládaná životnost součásti za zvýšených teplot je 100 000 h = 11 let, v laboratoři se provádí zkoušky asi 10% životnosti tj. 10 000 h = více než rok. n = 1 difusní creep; n > 1 dislokační creep

  9. Zkoušky creepového chování Měkké zatížení - potrubí Tvrdé zatížení - šrouby

  10. Zkoušky creepového chování Schéma zkušebního stroje na creepové zkouškypři konstatntním zatížení (napětí)

  11. Zkoušky creepového chování Měří se:- deformace na čase- doba do lomu

  12. Zkoušky creepového chování Andradeho zkouška tečení při konstantním skutečném napětí během rovnoměrné deformace zkušebního tělesa

  13. Zkoušky creepového chování - doba do lomu- závislost deformace na čase Měřené charakteristiky:

  14. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí Zkoušení creepového chování Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu Deformace a lom při creepu Parametry ekvivalence teploty a času Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla Creep (kríp) – tečení

  15. Charakteristiky odolnosti vůči creepu Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu: Mez pevnosti při tečení (r) RTP MPa teplota / čas do lomu Mez tečení (A1) RTMPa teplota / velikost deformace/čas deformace RELAXACE Výchozí napětí RRMPa/teplota Zbytkové napětíRRZMPa/teplota /čas zkoušky

  16. Charakteristiky odolnosti vůči creepu příklady • Mez pevnosti při tečení RTP P265H (11 418) • Mez tečení RT P265H (11 418)

  17. Charakteristiky odolnosti vůči creepu příklady • Relaxace – výchozí a zbytkové napětí 13CrMo4-5 (15 121)

  18. Charakteristiky odolnosti vůči creepu Určování creepových parametrů

  19. Charakteristiky odolnosti vůči creepu Určování creepových parametrů 1/T

  20. Deformace a lom při creepu mechanismy Příčinou creepu je difuse atomů mřížky pod účinkem napětí a zvýšené teploty. - viskózní creep n = 1 - creep polymerů n ≈ 1 - difúzní creep n ≈ 1 - dislokační creep n = (3-8) U kovových materiálů - dva typy tečení: - difusní creep - dislokační creep

  21. Deformace a lom při creepu Difusní creep

  22. Deformace a lom při creepu Difusní creep Difuse probíhá objemem zrn Herring Nabarro (nižší napětí, vysoká teplota) Difuse probíhá po hranicích zrn Coble (nižší napětí, nižší teplota)

  23. Deformace a lom při creepu Dislokační creep šplh dislokací

  24. Deformace a lom při creepu Dislokační creep

  25. Deformace a lom při creepu Mapy deformačních mechanismů

  26. Deformace a lom při creepu Příklad AISI 316 (16Cr-13Ni-2,5Mo) Mapy deformačních mechanismů

  27. Deformace a lom při creepu Lom při creepu

  28. Deformace a lom při creepu Pokluzy po hranicích - vznik kavit Lom při creepu

  29. Deformace a lom při creepu Ponaučení:hranice kolmé na směr působícího napětí jsou nežádoucí Lomová mapa

  30. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí Zkoušení creepového chování Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu Deformace a lom při creepu Parametry ekvivalence teploty a času Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla Creep (kríp) – tečení

  31. Parametry ekvivalence teploty a času Laboratoř (1-2 roky) – provoz (10-20let)

  32. Parametry ekvivalence teploty a času Nejčastěji uváděné parametry ekvivalence teploty a času: Sherbyův – Dornův Larsonův – Millerův Mansonův - Haferdův

  33. Parametry ekvivalence teploty a času Při zkoušce i provozu je stejné napětí - Sherby & Dorn Po integraci a úpravě (Vypuštění integrační konstanty = zanedbání primárního stadia)

  34. Parametry ekvivalence teploty a času Sherbyův – Dornův parametr σc=27,6 MPa

  35. Parametry ekvivalence teploty a času Sherbyův – Dornův parametr Pro oceli Q ~ 90 000 cal/mol Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů

  36. Parametry ekvivalence teploty a času Příklad Sherbyův – Dornův parametr Součást vyrobená z legované oceli je vystavena tahovému napětí 150 MPa. Jaká je nejvyšší teplota, při které bude součást funkční alespoň 40 dní? V laboratoři došlo k lomu po 260 hodinách za teploty 530°C (Při výpočtu použijte bezpečnostní faktor 10) Pro oceli Q ~ 90 000 cal/mol

  37. Parametry ekvivalence teploty a času Larson - Millerův parametr Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů

  38. Parametry ekvivalence teploty a času Larson - Millerův parametr Příklad – předchozí, řešený podle PLM

  39. Parametry ekvivalence teploty a času Mansonův - Haferdův parametr předpokládáme, že závislost log(t) vs T za vysokých teplot je přímková Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů

  40. Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Zvýšení účinnosti: - 50 léta vstupní teplota 700°C o 25 let později 1350°C další důvod ke zvyšování vstupní teploty byl výkon na jednotku hmotnosti motoru

  41. Spolupráce materiálového inženýra a designéra Požadavky kladené na materiál lopatek turbiny Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla • Odolnost vůči creepu • Odolnost vůči vysokoteplotní oxidaci • Houževnatost • Odolnost vůči tepelné únavě • Teplotní stabilita struktury

  42. Spolupráce materiálového inženýra a designéra Materiál: superslitiny na bázi Ni (Nimonic, Inconel) Požadavky: při startu napětí 250 MPa, teplota 850°C, 30 hod max. deformace 0,1% Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Prvek Ni Co W Cr Al Ta Mo C hm.% 60 10 10 10 5 2,5 0,25 0,15 • Co nejvíce atomů do tuhého roztoku (Co,W,Cr) • Tvrdé stabilní částice (Ni3Al; Ni3Ti; MoC; TaC) • Vytvořit na povrchu ochranný film (Cr2O3) Slitina je velice tvrdá, teplota tání 1280°C a používá se do 850°C.

  43. Jaké nové materiály? Kompozity a In-situ komposity Matrice vyztužující fáze geometrie vyztužující fáze Ni TaC vlákna Co TaC vlákna Ni3Al Ni3Nb destičky Co Cr7C3 vlákna Nb Nb2C vlákna TiAlNb

  44. Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla

More Related