Hoe word hoë-druk turbineroerblaaie vir vliegtuigmotors vervaardig?

Die beginsel van hoe hoë-druk turbineroerblaaie vir vliegtuigmotors vervaardig word, is baie eenvoudig, maar die verskillende parameters in hierdie proses vereis baie eksperimente om die parameters van elke knooppunt, die samestelling van bykomstige materiaal, en baie geluk te verkry.

Eerstens, die hoë-druk turbineroerblaaie vereis komplekse interne koelingslûte (sien die figuur hieronder). Eerstens word die interne koelingslûte gemaak (sonder koelinglukehoe, wat later bespreek sal word). Die wasvorm word dan met 'n spesiale keramiek oogegoot om die slûte te vorm.

Nadat jy hierdie keramiese lugkanaalvorm gehad het, voeg dit saam met die bloei buitenvorm by en steek dit in die gietoven. Die gesmeltde superlegering* gaan van bo na onder in die vormholte (insluitend die keramiese lugkanaalbinnenvorm en die was buitenvorm). Dit is baie moeilik om ongetellde lae bedekking tussen elke vormmaak te maak. Duitse maatskappye gebruik robots om dit te doen, en dit lyk of Rusland nog steeds tantes borstele gebruik. Hierdie bedekkings bepaal direk die gietkwaliteit, en die toleransiewaarde is uiterst laag.

Op hierdie tyd sal die gietmasjien streng die temperatuur van die gesmeltde superlegering beheer, en dan laat dit dit op 'n horisontale vlak vaste word (dat is, die groei van die kristal), van onder na bo, wanneer die kristal in die spiraal (kristal selekteerder) groei, druk hulle teen mekaar en selekteer mekaar, en ten slotte sal slegs een kristal wat nader aan die vooraf ingestelde rigting is oorgebly, en hierdie kristal sal voortgaan om opwaarts te groei.

Omdat die hoë-druk as meer as 10,000 keer moet roteer, word elke stuk onderwerp aan meer as 10 tone sentrifugale krag, en aangesien die sterkte van nikkelkristalle in elke rigting verskil, moet sy diagonaal (die sterkste rigting) binne 10 grade van die rigting van die sentrifugale krag wees. (Nog iets om te sê, die eenrigting nikkel-gebaseerde allias wat in die lae-druk turbin rotor gebruik word, vereis die kristalrigting, maar nie net een kristal nie, omdat die smeltpunt van 'n enkelskristal 50K hoër is as dié van polikristallin (insluitend eenrigting kristal)).

Die opbrengs is nie hoog nie. Sover ek weet, het baie uitstekende presisiesmeltfabrieks in Duitsland hierdie proses geïnveseerd en uiteindelik failliet gegaan. Die drempel is regtig te hoog.

Ten slotte word die eindprodukt verkry en word 'n spesiale basis gebruik om die keramiese lugpadgootvorm in die lugpad te verwyder wat gekoolstofgatte maak. Daar is ook elektriese oplossingsgatte en elektrokemiese gatte. Die meeste gatte word deur 'n laser gemaak. Die vorm van die gatte is ook baie ingewikkeld. Dan is daar elektroplating bedekking, wat ook 'n groot kennisveld is.

Die prentjie hieronder wys polikristallies aan die linkerkant, eenrigtingkristal in die middel, en enkelskristal aan die regterkant.

Tog, ná die gietproses, het die blare nie die luggat wat die binnekoelingslugduis en die bladoppervlak verbind nie. Dit word gewoonlik met 'n laser gedoen. Aangesien die koollug baie druk verloor toe dit vanaf die hoë-drukkompressor afgetrek word en deur die holle as na die hoë-drukturbin vloei, verloor die kern-lugstroom ook druk wanneer hy deur die brandstof vloei, en die proses vanaf die as na die blaar het 'n sekere sentrifugale kompresie- en drukverhogende effek, dit vereis steeds 'n hoër statiese druk om die koellug teen die bladoppervlak te kry. Op hierdie tyd word 'n gat met 'n uitgebreide kruising benodig om die koellug te hanteer, om die dinamiese druk te verminder en die statiese druk te verhoog, en dan skuif die koellug die warme kern-lugstroom weg van die bladoppervlak (baie nonsens). Verder sal te vinnige spoed veroorsaak dat die koeling direk in die kern-lugstroom gespot word, en dit het nog 'n ander taak, naamlik om 'n laag koellugfilm op die bladoppervlak te vorm om die blaar te beskerm, wat vertraaging en drukverhoging vereis.

Daarom moet hierdie tipe gat sy geometriese vorm vir verskillende posisies optimeer. Laserboring kan maklik outomatiseer word, maar die nadeel is dat daar interne oppervlaktespanning sal wees.

Die staart van die turbinestator (eenrigtingkristal, afwykend onderwerp) moet met wakkoelingsgatte gestempel word om die volgende turbineroeter te bedien. Hierdie gat is uiterstee lank en kan geen interne spanning verdrags nie, so dit word gemaak deur elektrokemiese korrosie. Natuurlik, hierdie is nie absoluut nie, en verskillende maatskappye het verskillende verwerkingmetodes.

Nadat dit gedoen is, word 'n enkele kristal turbinblaar verkry, maar dit is nog nie gekoat nie. Moderne turbinblare benodig 'n laag zirkonia termiese barrièrkoating, 'n zirkonia oksid keramiek. Aangesien dit 'n keramiek is, is dit tot 'n sekere mate broos. Wanneer die turbin werk, as daar 'n ligte deformasie is, kan die hele stuk afblaas en sal die turbinblare onmiddellik smelt. Dit is volkome onaanvaarbaar binne Hangfa.

Dan is daar die EB-PVD-proses (Elektronstraal fisieke dampafsetting), 'n dampafsettingmetode.

Natuurlik is daar baie lagen van ander materiaalle voor die vervaardiging, soos platiumplys (platinum), plasma-spraying ens. Daar is ook 'n laag om die zirkonia te versterk en dit soos liem aan te kleef. Natuurlik is daar ligte verskille tussen elke maatskappy, en hulle is nie staties nie.

Eerstens, die elektronstraal skiet 'n elektronbundel uit, wat deur die magveld begelei word en die sirkonia-substraat raak. Die substraat wat deur die elektrone gebombardeer word, sal in 'n gasgewig kom, en die gasvormige sirkonia word na die oppervlak van die blaar gelei om te begin groei. Sirkonia sal groei in klein stokkies met 'n deursnee van 1 mikron en 'n lengte van 50 mikron, dalk bedek die oppervlak van die blare sonder dat die porse oorgekoörd word. Aangesien dit nie 'n hele stuk keramiek is nie, kan die klein stokkies relatief tot mekaar beweeg sonder om die hele stuk af te blus, wat die probleem van mislukking as gevolg van deformasie oplos.

Sirkonia het uiterst hoë hardheid en uiterst lae termiese geleiendheid, wat 'n baie stappe temperature-gradiënt tussen die nikkel-substraat en die warm kern-lugvloed kan bereik. Met interne koeling en lugfilm-koeling kan die blaar vir 'n lange tyd met hoë sterkte en hoë betroubaarheid werk in 'n omgewing wat veel hoër is as sy eie smeltpunt.

Op hierdie punt word die blaaroppervlak voltooi. Om in die turbinewiel te pas, het die blaar ook 'n pynboom-vormige of mortaise-en-tenton-struktuur by die blaarwortel nodig.

Soos reeds vermeld, verduur elke turbin-blaar meer as tien ton sentrifugale krag tydens bedryf, en die blaarwortel moet ook baie fyn bewerk word. Nikkelgebaseerde superlegaas is baie hard, hoë temperatuur bestandig, en baie moeilik om te bewerk.

Die blaarwortel word geskaaf. Die blaar word deur 'n spesiale vaste klemme vasgehou, en die boonteste en onderste skaaftelle met teenoorgestelde geometrie (womold) skaf inwaarts.

Dit sal daartoe lei dat die snywiel vinnig faal, so is 'n positiewe diamantsnywiel bygevoeg aan die buitekant van die twee snywiele om die snywiel voortdurend te sny om se werkend te hou. Die industriële diamante op die diamantsnywiel word deur robots geheg.

Nadat hierdie prosesse en inspeksie voltooi is, is die blaar gereed om te werk. Dit is net 'n deel van 'n lugvaartmotor, en 'n lugvaartmotor is net 'n module op 'n vliegtuig.