Case study on the failure analysis of turbojet compressor blades
Jéssica Silva Rocha Pinho, Leonardo Contri Campanelli, Danieli Aparecida Pereira Reis
Abstract
With a turbojet compressor that had its blades fractured during laboratory tests, this work carried out a failure analysis aiming at characterizing the problem, identifying the fracture mechanism and proposing a potential postmanufacturing improvement. Typical steps of a failure analysis were performed, including visual and fractographic analyzes via stereomicroscopy and scanning electron microscopy. The evidence indicated that the component failed due to fatigue, with the presence of very evident striations on the fracture surface, due to a high surface roughness. Therefore, it was considered suitable to propose a shot peening treatment on the product as a way of inducing residual compressive stresses and hindering the process of nucleation of a fatigue crack.
Keywords
Referências
1 Trimble S. LAAD: Brazilian start-up unveils country’s first turbojet. FlightGlobal; 2013 [cited 2020 June 22]. Available at: https://www.flightglobal.com/laad-brazilian-start-up-unveils-countrys-first-turbojet/109355.article#.
2 Polaris [internet]. [cited 2020 June 22]. Available at: https://www.aereo.jor.br/2013/04/11/laad-2013-turbojatobrasileiro-devera-equipar-o-avmt-300-da-avibras/
3 Souza E. Estudo comparativo para fabricação de peças aeronáuticas: forjamento x usinagem [monografia]. Guaratinguetá: Universidade Estadual Paulista; 2015.
4 Becker WT, Shipley RJ, editors. Failure analysis and prevention. Materials Park: ASM International; 2002. (Vol. 11).
5 Rosa E. Análise de resistência mecânica de peças e componentes estruturais. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina; 2002.
6 Souza SA. Ensaios mecânicos de materiais metálicos: fundamentos teóricos e práticos. 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher; 1982.
7 Dowling NE. Mechanical behavior of materials. 4. ed. England: Pearson; 2013.
8 Meyes MA, Chawla KK. Mechanical behavior of materials. 2. ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2009.
9 Dieter GE. Metalurgia mecânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Dois; 1981.
10 Milella PP. Fatigue and corrosion in metals. Milão: Springer-Verlag; 2013.
11 Lopes KSS. Influência dos parâmetros de usinagem na resistência à fadiga de aços AISI 4140 [dissertação]. Belo Horizonte: Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais; 2006.
12 Ubiratan E. Evolução a jato. Aero Magazine; 2014 [cited 2020 June 22]. Available at: https://aeromagazine.uol.com.br/artigo/evolucao-jato_1498.html
13 Souza GO. Fresamento em 5-eixos simultâneos de pás de compressores de turbinas a gás em TiAl6V4 [dissertação]. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina; 2006.
14 Kirkhope KJ, Bell R, Caron L, Basu RI, Ma KT. Weld detail fatigue life improvement techniques. Part 1. Marine Structures. 1999;12(6):447-474.
15 Oliveira RR, Lima NB, Braga APV, Gonçalves M. Avaliação da tensão residual em alumínio 7050 conformadas pelo processo peen forming. In: Anais do 19º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais; 2010 Nov. 21-25; Campos do Jordão, Brasil. 2010. p. 5389-5397. Available at: http://repositorio.ipen.br/bitstream/handle/123456789/17914/15873.pdf?sequence=1&isAllowed=y
16 Metal Improvement Company. Shot peening applications. 9th ed. 2005 [cited 2020 June 22]. Available at: https://www.cwst.co.uk/wp-content/uploads/2015/08/MIC_Green_Book_9th_Edition.pdf
17 Silva JJO. Efeito do processo de shot peening com diferentes condições de deflexão de almen nos perfis de tensão residual e microdureza e rugosidade em um aço cementado temperado/revenido utilizado na fabricação de engrenagens automotivas [dissertação]. Recife: Universidade Federal de Pernambuco; 2016.
18 O’Hara P. Shot peening – residual stress – cost reductions. WIT Transactions on Engineering Sciences. 1993;2:3-12.
19 Siguerdidjane W, Khameneifar F, Gosselin FP. A low-cost open-source automated shot peen forming system. HardwareX. 2022;11:e00263
Submetido em:
14/07/2022
Aceito em:
03/10/2022
Facebook
Google+
Twitter
LinkedIn
Mendeley
StumbleUpon
CiteULike
Reddit
Email