Die häufigste Ursache für Schäden an Luftfahrtturbinentriebwerken ist eine Bauteilschwächung durch Risse aufgrund von Werkstoffermüdung. Die Verdichterscheiben unterliegen im Betrieb komplexen Belastungszuständen wie mechanische Spannungszustände, überlagert von thermisch induzierten spannungen sowie korrosive und erosive Einflüsse durch das Arbeitsmedium Luft. Die Summe dieser Einflüsse können Verfestigungsvorgänge oder Zerrütungsmechanismen, wie örtliches Einschnüren oder interkristalline Rissbildung hervorrufen. Mit dem Begriff Low Cycle Fatigue (LCF) wird eine Ermüdungsbeanspruchung durch grosse zyklische Spannungsveränderungen beschrieben. Mit dem Begriff Zyklus (Cycles) wird ein Lastzustandsablauf beschrieben, welcher wieder zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Hierbei bezieht man sich auf Lastwechsel, die durch unterschiedliche Betriebszustände des Triebwerkes hervorgerufen werden. Dies wäre: Triebwerk anlassen-Rollen zur Startpiste-Start-Steigflug-Reiseflug-Sinkflug-Landung-Rollen zur Abstellfläche-Triebwerk abstellen. Die Auswertung der erfassten Daten erfolgt in einem Life Management Programm. In ihm sind die Lebenszeitgrenzwerte eines jeden Bauteiles festgelegt. Für das Prüfen der Verdichterkomponenten werden die Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung wie Eindringprüfung, magnetische Streuflussprüfung, die Wirbelstromprüfung und die Sichtprüfung verwendet. Festgestellte Risse an den Verdichterstufen werden aufgebrochen und die Bruchflächen unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Hier konnte festgestellt werden, dass der Ausgangspunkt einer Materialtrennung durch eine Riefe verursacht wurde, welche von einer früheren Demontage des Triebwerkes herrührte. Korrosion und LCF führten innerhalb von 10 Jahren zur Ausbildung dieses Risses. Um einen Schätzwert für das Risswachstum zu erhalten, wurde das aufgezeichnete Betriebsprofil des Triebwerkes ausgewertet. Der Zeitraum des Risswachstums wurde mit ca. 600 Betriebsstunden abgeschätzt (480 Zyklen). Durch modifizierte Verdichter, Verringerung der Einzelteile auf 1/10 und Korrosionschutzmittel wurde die Anfälligkeit für Ermüdungsrisse deutlich gemindert.


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    Titel :

    Detektion von Ermüdungsrissen und Abschätzung der Risswachstumsrate an Verdichterrotorscheiben eine Luftfahrtturbinentriebwerkes


    Beteiligte:
    Kollmann, W. (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2003


    Format / Umfang :

    4 Seiten, 10 Bilder



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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