1. Introduction
De høj cyklus træthedsbrud er mest almindeligt forekommende i turbineblade af et kraftværk, der oplever høj temperatur varmetilførsel fra brændselskilden [1]. Disse slags høj cyklus træthedsbrud påvirkes af resonans og udflugt af maskinen på operationel hastighed især på klingen kritisk hastighed tør opstart og tørnedlukning betingelser [2]. Mange undersøgelser blev udført til over-come træthed og slitage svigt af turbineblade. Fra litteraturen blev det konstateret, at superlegeringer leverer bedre træthed og slidstyrkenår man sammenligner med andre typer af legeringer, der anvendes til turbineblade applikationer. De Monel materialer blev meget brugt af forskerne grund af dens gode termiske og mekaniske egenskaber [3]. Det mest almindeligt anvendte materiale til turbine applikationer er Nikkel 825 (CMSX4), men fra litteraturen undersøgelse blev det observeret, at brugen af nikkel materiale udviser dårlig slid, krybning og træthed resistiv-tance over tid under forskellige vekslende temperatur belastningsforhold i faktiske tjeneste tid [4]. De forskellige materialeegenskaber blev analyseret omhyggeligt, og det viste sig, at Monel 400 materiale, som indeholder sammensætningen af Ni 63%, Cu 28-34%, Fe 2,5%, og Mn 2,5% blev anvendt i forskellige varmeinducerede anvendelser på grund af dets høje temperatur modstand og udmattelsesstyrke ejendom inaturen [5]. De forskellige undersøgelser blev også udført i det aspekt af udskiftning af Monel 400 materiale til forskellige termiske anvendelser [6]. Litteraturen afslører også, at varmebehandlingen af Monel 400 materiale vil yderligere forøger den høje temperatur og udmattelsesstyrke sammen med hårdhedsegenskaber. Meget få undersøgelser blev forsøgt ved varmebehandlingen af Monel 400 legering og stadig for dets anvendelse i turbineblade forskellige aspekter skal undersøges detaily. I denne undersøgelse undersøgelsen blev gennemført i vejen for at underkaste Monel 400 materiale til varmebehandling efterfulgt af test af prøver for forskellige mekaniske egenskaber som pr ASTM standarder [7]. De fra de forskellige prøver resultater blev anvendt til modellering af turbinerotorblad i CATIA og samme er blevet analyseret ved hjælp af ANSYS arbejdsbord 16,0 til beregning mekaniske påvirkninger. Strømmen af varme over rotorbladene blev omhyggeligt analyseret under anvendelse ANSYS CFD ved assuming realtid betingelser. De vigtigste mål for denne undersøgelse er at reducere slitagenaturen gennem bladene samt at modstå høje temperaturer. Undersøgelsen er også undersøgt for at analysere den maksimale styrke effekten over rotorbladene for sin effektive implementeringer i realtid betingelser. Forskningen hul med denne undersøgelse også afsløret, at meget færre undersøgelser er blevet udført i varmebehandling af Monel legeringer til turbine ansøgning med validering fra finite element analyse software.
2. Experimentation
de forskellige typer af varmebehandling teknikker var til rådighed, men i denne undersøgelse bratkølingsproces blev anvendt til at forbedre hårdhed egenskaber af Monel 400 legering. Grunden til at vælge den bratkølingsprocessen er på grund af dens evne til at undgå unødvendige transformationer på grund af sin hurtigere reaktionstid som forhindrer muligheden for termodynamisk favorable og kinetisk tilgængelige lavtemperatur processer [8] fase. Oprindeligt Monel 400 materiale bearbejdes som pr ASTM standarder hårdhed test, impact test, torsion test, slid test og trækprøvning. De bearbejdede prøver blev opvarmet i muffelovnen til en temperatur på 850 C og holdt inde i ovnen ved samme temperatur i 2 timer, for at forbedre overfladeegenskaber hårdhedsegenskaber, og materialet udtages fra muffelovnen og standset i et saltbad opløsning [9 ].
2.1. Design af gasturbineskovl
Alle de gasturbineblade, propellerblade, vindmøllevinger følger visse standard design og størrelser . Hovedformålet med turbinen er at udvide udstødningsgasserne og reducere temperaturen og trykket, dermed knivene bør faktisk er udformet til at sikre strømmen af gasser [10]. I denne undersøgelse N10 serietypen luft folie var select ed fra luften folie værktøjer sektion med henvisning til data bog. Fig. 1 viser 3D-modellen view af bladet. Fig. 2 viser den indløbshastighed trekant af bladene. Baseret på de krav beregningerne blev foretaget, og ved hjælp af CATIA V5R20 softwaren den krævede vingedesign blev oprettet. Forudsætningerne for beregning af hastigheden trekant i designet bladet var som bladvinkel, (b) 155, dyse vinkel, (a) 20, indløb jet hastighed, (v) 500 m/s, klinge hastighed, (u ) 250 m/s, massestrømningshastighed, (m) 100 kg/s, diameter turbine, (D) 2 m, højde af bladene, (h) 0,03 m.
3. Results og diskussion
3.1. Experimental resultater
De forskellige mekaniske tests blev udført over den varmebehandlede og ikke-heat behandlet Monel materiale at analysere og sammenligne effekten af varmebehandling over forskellige mekaniske behaviour af prøven. Sammenligningen resulterer af Rockwell hårdhed test, Charpy test, slid test, torsion test og trækprøvning blev detaily præsenteret i de følgende tabeller 1-5. Rockwell hårdhed test viser tydeligt, at hårdheden af standsede prøve viste en forbedring på 25% over det ikke-quenchet prøve. Sejheden af de bratkølede prøve reduceres op 10,92% inatriumnitrat saltopløsning baseret bratkølingsmedium. Sliddet Testresultaterne fra bratkølede prøve viste 27% reduktion af slidhastighed sammenlignet med uhærdet prøve. Den ultimative drejningsmoment kræves for at bryde bratkølede prøve er 12,06% mere end uhærdede prøve, hvilket indikerer, at bratkølede prøve besidder højere forskydningsmodul end de uhærdede prøve. Fra trækprøve rapport fremgår det, at den varmebehandlede legering besidder 13,27% højere Ultimate og Yield styrke end uhærdede prøve. Varmebehandlingen viste også reduktion 8,57% i det duktile egenskab af prøverne.