Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 36. 4 oktober 1947 - Material till gasturbiner, av I Göransson - Porslin för höga temperaturer, av P O B
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
11 oktober 19 Al
747
vänd- och slipmaskin konstruerades. Under 1941
tillverkades hejarsmide av Rex 78. Tidigt under 1942 sökte man
i USA få fram precisionshejarsmitt Hastelloy B, vilket ej
krävde någon maskinbearbetning. En liknande utveckling
kom till stånd i England, och exakt-("close") smide av
Rex 78 och Nimonic 80 framställdes, men fortsatta försök
visade, att det var bäst att lämna bearbetningsmån. Man
införde elektrolytisk bearbetning, dvs. anodisk upplösning
av metall från ytan, där överflödigt material skall
avlägsnas. Om ock metoden icke allmänt användes för
polering av skovlarna är den dock synnerligen värdefull vid
undersökning av ev. förefintlighet av ytdefekter under
smidesoperationerna.
Förutom tillräcklig hållfasthet vill man, att ett idealiskt
turbinskovelmaterial skall ha tillräcklig livslängd,
oxidations- och korrosionsbeständighet, stabilitet, likformighet i
mekaniska och fysikaliska egenskaper, smidbarhet,
gjut-barhet, svetsbarhet och maskinbearbetbarhet.
Turbinbladens arbetstemperatur går nu mot 800°.
Samtidigt som arbetstemperaturen närmar sig vanlig
varmbe-arbetningstemperatur stiger emellertid temperaturen för
plastisk deformation. Därför får precisionsgjutningen
större och större betydelse, allt efter som
temperaturområdet mellan nedersta smältpunkten hos legeringen och
behandlingstemperaturen minskas. Vid detta stadium kan
behövas nya typer av hårdsmälta legeringar, varvid
pulvermetallurgin kan komma till nytta. Tyskarnas keramiska
material kommer kanske att få ökad betydelse.
Turbinskivorna har ej varit så besvärliga att få material
till som skovlarna. I en försöksmotor var skivkanten vid
full fart ca 500—550°C. Staybladë-legeringen valdes till
detta på grund av den höga krypgränsen. Detta material
dugde till mot slutet av 1943, när den allt högre använda
temperaturen medförde alltför stor krypning hos
skivkanten. Man måste ha bättre material med högre krypgräns.
Det populäraste är G 18 B, vilket material är normalt på
"Derwent" och "W 2/700" turbinerna. Detta material
utvidgar sig dock kraftigt under de första timmarnas
rotationsgång, men en värmebehandling till 800°C minskar
denna olägenhet till godtagbara värden. En plastisk
deformation något under vanliga smidestemperaturen har visat
sig avsevärt förbättra hållfastheten vid rumstemperatur
och kryphållfastheten vid höga temperaturer. Denna
bearbetning kallas varmbearbetning ("warm working").
Rex 78 har även gått rätt bra att använda, varför
austeni-tiska stål använts mest för skivor i engelska gasturbiner.
Ferritiska stål av kisel—krom-, krom—molybden- och
molybden—vanadin-typ har använts, men krypgränsen
faller skarpt över 500°C hos många, varför de fått begränsad
användning. Skivorna smides ofta med en kort axeltapp
("stub shaft") i odelat stycke. Det är dock dyrt och
besvärligt med stora olika skivsmiden, av krypfritt,
auste-nitiskt material. G 18 B-skivor försågs med "skaft" genom
en ny metod, ljusbågsvetsning. Axeltappen utgöres då av
enklare austenitiskt stål (lägre temperatur på detta ställe).
Några har även låtit skruva fast tapparna.
Smidningsför-farandet underlättas genom att axeln utföres för sig men
skivkonstruktionen försvåras genom de höjda
spänningarna. I USA har i synnerhet Timken-alloy slagit väl ut.
Stålet har gått bra bl.a. för rotorer till avgasdrivna
förkompressorer.
I Tyskland utvecklades de låglegerade ferritiska stålen. Ett
krom—molybden—vanadin-stål fick stor användning.
Mellan 500 och 600° erhölls hög krypgräns efter kylglödning
och efteranlöpning till 600—700°C. Stor uppmärksamhet
ägnade tyskarna åt luftkylningen av skovlarna och skivorna
(vilka senare ej fick överskrida 350°C). Högre
gastemperaturer ger högre skivtemperatur, varför allt större krav
ställes på skivmaterialen.
För turbinbrännarmunstycket finns trots diger forskning
efter material ännu ej något fullgott. I Whittle
försöksmaskin och "W 1 "-turbiner, där gasen är ca 800°,
tillverkades styrbladen av Stayblade. Vid längre tids körning
dugde ej detta stål. Rex 78 med sin högre krypgräns
provades men vid långkörning uppträdde glödskalbildning och
pittings. De oxidationsbeständigare Nimonic 75 och 80
till-greps därför. Fullständigt förhindrande av skador erhölls
ej men ytangreppet sjönk avsevärt. Precisionsgjutna
Vital-lium(65 % Co)-styrblad har använts på "Derwenf-motorer,
men även dessa förstöres. Materialet bör vara beständigt
mot stegrad oxidation, kastningar, krypning samt erosion.
Tyskt austenitiskt stål med 18 % mangan och 12 % krom
tillverkades i plåt, varav styrblad sedan viktes till en
ving-profilform och punktsvetsades längs bakkanten. Det är
dock ej tillräckligt oxidationsbeständigt för fasta blad.
Till flamrör i förbränningskammaren användes
ursprungligen Immaculate 5 (25—20 % kromnickelstål), men detta
ville buckla sig. Nimonic 75-plåt med högre hållfasthet vid
höga temperaturer och lägre utvidgningskoefficient
försöktes. Valsning av Nimonic 75 i tunn plåt gick bra (trots
benägenheten för ytfel) och efter svetsning till rör nåddes
tillfredsställande resultat. Inconel prövades, eftersom
valsytan blir så god på detta, men det var ej så
motståndskraftigt som Nimonic 75. Här har konstruktionsförändring
emellertid medfört minskning av materialets påkänning.
Omhöljena (luftmantlarna) har också framställts av
plåtmaterial genom svetsning. Här råder lägre temperaturer.
FDP austenitiskt kromnickelstål har använts. Mjukt stål
som aluminiumbesprutats har också gått bra. I Tyskland
har aluminerat mjukt stål använts för flamrör men
livslängden är kort. Oxidationsbeständighet och ringa
kastning vid arbetstemperaturerna är huvudönskemålet för
flamrören. Trots modifieringen av konstruktionen torde
de höjda gastemperaturerna medföra höga krav på
materialet.
Engelska gasturbiner har i de flesta fall kompressorer av
centrifugaltyp. Det dubbelväggiga skovelhjulet är av
hög-hållfast aluminiumlegering. Första dubbelväggiga
skovelhjulet var utfört av RR 56. För större smiden valdes sedan
RR 59, som håller i %: 2,2 Cu, 1,5 Mg, 1,2 Ni, 1,0 Fe,
0,9 Si, 0,05 Ti samt Al. På sistone har RR 58 med endast
0,20 % Si använts, då det besitter bättre mekaniska
egenskaper vid högre temperatur. Efter upplösningsbehandling
vid kritisk temperatur och utskiljningshärdning erhålles
ett gott material.
Krypgränsprovningen har förbättrats.
Utmattningsgränsen vid höga temperaturer har ägnats speciellt studium.
Skovelhjulets rusningsprov ligger 20 % över driftvarvtalet
allt sedan bestämmelserna 1942. Provning av sprickor och
blåsor har studerats. Fluorescens-, kalkolje- och
anod-metoder samt en egenfrekvensmetod har utvecklats och
användes på propellrar. Med ultraljud provas de korta
axeltappsmidena, som är svåra att kontrollera med röntgen.
För gasturbinens fortsatta utveckling fordras grundläg
gande forskning över mekanismen för krypning och
varm-sprödhet, så att en viss lämplig legering kan förutsägas
och ej endast utvecklas på rent empirisk väg; ytterligare
studier över sammansatta spänningssystem vid höga
temperaturer, krypning och livslängdsfenomen; utveckling av
höghållfasta keramiska material, där de metalliska är
begränsade; större upplysning rörande långtidsinverkan vid
påkänning under höga temperaturer på stabiliteten hos
kryphållfasta material; bruk av mellankylare och
värmeväxlare för avsevärd höjning av gasturbinens
verkningsgrad — en liten effektiv värmeväxlare skulle vara särskilt
gynnsam för mindre turbiner samt till sist lagerlegeringar,
som tål högre temperaturer, varigenom de besvärliga
kylsystemen nedbringas. De moderna kiselhartserna ger
kanske möjligheter att få smörjmedel, som tål högre
temperaturer än hittills (T A Taylor i Metallurgia okt. 1946).
I Göransson
Porslin för höga temperaturer. Porslin med mekanisk
och dielektrisk hållfasthet vid temperaturer upp till ca
1 100°C har utexperimenterats på National Bureau of
Standards porslinslaboratorium. Porslinet består av oxider
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
