Испытания трех основных швов образца 2Б' были продолжены на той же ступени нагрузки (М4 = 503 000 кгс-см), на которой были завершены испытания образца 2Б. В нижнем шве образца 2Б' напряжение было прежним (10 кгс/мм2). При этой нагрузке образец 2Б прошел до разрушения 49 560 циклов испытания. Излом образца произошел по верхнему основному шву изнутри от корневой части со стороны стали Х16Н25М6(рис. 111). Основные средний и нижний швы и даже дополнительный шов не были повреждены. Нижний и средний основные швы в общей сложности при ступенчатой циклической нагрузке прошли 44,75 млн. циклов.
Следовательно, за счет создания более плавного перехода от сварного стыка к концевику образец 2Б разрушился по сварному шву, а не по основному металлу, как образец 2Б.
Из восьми испытанных моделей сварных композитных роторов семь моделей разрушились по сварному шву со стороны концевика из стали Х16Н25М6. Лишь в одном образце трещина усталости возникла по основному металлу вдали от сварного стыка. Разрушений по однородному соединению сплава ХН70ВМЮТ не было.
Оценивали прочность при переменных нагрузках образца, моделирующего конструкцию ротора со штифтовыми соединениями. Образец, пройдя без„ повреждений первую ступень нагрузки (Мг = 210 000кгс-см) в течение 11 млн. циклов, на второй ступени (М2 = 315 000 кгс-см) после 1,8 млн. циклов был разрушен. Разрушение произошло в штифтовом соединении по сечению кольцевого выступа концевика, ослабленного отверстиями под штифты (рис. 112).
Исследование показало, что модели сварного ротора обладают большей несущей способностью при переменных нагрузках (по изгибающему моменту), чем модель сборного на штифтах ротора. Однако моменты сопротивления моделей штифтового и сварного роторов сильно различаются между собой. Поэтому оценка несущей способности этих моделей по величине разрушающего изгибающего момента может носить только условный характер Точный расчет напряжений в модели сборного ротора затруднен. Однако если считать момент сопротивления по сечению нетто (в месте разрушения), то номинальное разрушающее напряжение модели сборного ротора оказывается таким же, как и для сварного, т. е. более 10 кгс/мм2.
Экспериментальное определение выносливости сварных композитных роторов, а также сравнение данных испытаний сварных и сборных на штифтах моделей ротора показывают, что изготовление роторов для заданных условий эксплуатации в сварном варианте более рационально.
На Невском машиностроительном заводе им. В. И. Ленина [137] опытный сварной ротор, состоящий из диска газовой турбины (сталь ЗХ19Н9МВБТ) и вала компрессора (сталь 34ХНЗМФ), был подвергнут вибрационному испытанию на специальном стенде с помощью вибратора с частотой колебаний вала около 107 Гц. Вал в районе сварного шва имел трубчатое сечение диаметром 220/70 мм. При этом в сварном шве изгибные напряжения составляли 1,4 кгс/мм2. Вал находился под нагрузкой 48 ч (1,85-107 циклов).