التكنولوجيا لإصلاح اللحام وإعادة التصنيع لشفرات توربينات محركات الطائرات وشفرات المروحة/الضاغط

تظل شفرات محركات الطائرات لفترة طويلة في بيئة عمل معقدة وقاسية، وهي عرضة لأنواع مختلفة من الأضرار والعيوب. يعتبر استبدال الشفرات مكلفاً، ولذلك فإن البحث عن تقنيات إصلاح وإعادة التصنيع للشفرات يحقق فوائد اقتصادية هائلة. تُقسم شفرات محركات الطائرات بشكل أساسي إلى فئتين: شفرات التوربين وشفرات المروحة/المضغوط. عادة ما تستخدم شفرات التوربين سبائك نيكل عالية الحرارة، بينما تستخدم شفرات المروحة/المضغوط سبائك التيتانيوم، وبعضها يستخدم سبائك نيكل عالية الحرارة. يؤدي اختلاف المواد والبيئة التشغيلية بين شفرات التوربين وشفرات المروحة/المضغوط إلى أنواع مختلفة من الأضرار الشائعة، مما يؤدي إلى طرق إصلاح مختلفة ومعايير أداء يجب تحقيقها بعد الإصلاح. يناقش هذا الورقة البحثية ويحلل الطرق الحالية والتكنولوجيات الرئيسية المستخدمة لإصلاح نوعين شائعين من العيوب في شفرات محركات الطائرات، بهدف تقديم أساس نظري لتحقيق إصلاح وإعادة تصنيع عالية الجودة لشفرات محركات الطائرات.

في محركات الطائرات، تكون شفرات التوربين والمروحة/مكثف تحت تأثير بيئات قاسية على المدى الطويل مثل أحمال الطرد المركزي، والتوتر الحراري، والتآكل، ولها متطلبات أداء عالية للغاية. يتم تصنيفها كواحدة من أكثر المكونات الأساسية في تصنيع محركات الطائرات، ويبلغ تصنيعها أكثر من 30٪ من حجم العمل لتصنيع المحرك بأكمله [1، 2، 3]. نتيجة بقائها لفترات طويلة في بيئة عمل قاسية ومعقدة، تكون شفرات الدوار عرضة للعيوب مثل الشقوق، وارتداء طرف الشفرة، والأضرار الكسرية. يمثل تكلفة إصلاح الشفرات حوالي 20٪ فقط من تكلفة تصنيع الشفرة الكاملة. لذلك، فإن البحث في تقنيات إصلاح شفرات محركات الطائرات يساهم في تمديد عمر الشفرات، وتقليل تكاليف التصنيع، ولديه فوائد اقتصادية هائلة. –بسبب بقائها لفترة طويلة في بيئة عمل قاسية ومعقدة، تكون شفرات الدوار عرضة للعيوب مثل الشقوق، وارتداء طرف الشفرة، والأضرار الناتجة عن الكسر. تكلفة إصلاح الشفرات تمثل حوالي 20٪ فقط من تكلفة تصنيع الشفرة الكاملة. لذلك، فإن البحث في تقنيات إصلاح شفرات محركات الطائرات يساعد على تمديد عمر الشفرات، وتقليل تكاليف التصنيع، ولديه فوائد اقتصادية كبيرة.

يشمل إصلاح وإعادة تصنيع شفرات محركات الطائرات بشكل أساسي الخطوات الأربعة التالية [4]: معالجة الشفرة المسبقة (تشمل تنظيف الشفرة [5]، الفحص ثلاثي الأبعاد وإعادة بناء الهندسة [6 –7]، وما إلى ذلك.); إيداع المواد (يشمل استخدام تقنيات اللحام والتوصيل المتقدمة لإكمال ملء وتراكم المواد المفقودة [8 –10]، المعالجة الحرارية لاستعادة الأداء [11 –13]، وما إلى ذلك.); تجديد الشفرة (يشمل طرق التشغيل مثل الطحن والتصقيل [14]); المعالجة بعد الإصلاح (تشمل الطلاء السطحي [15] –العلاج المكثف [16] وتعزيز المعالجة [17]، إلخ)، كما هو موضح في الشكل 1. من بينها، فإن إيداع المادة هو المفتاح لضمان الخصائص الميكانيكية للشفرة بعد الإصلاح. المكونات الرئيسية والمواد المستخدمة في شفرات محرك الطائرة تظهر في الشكل 2. بالنسبة للمواد المختلفة وأشكال العيوب المختلفة، البحث عن طرق الإصلاح المناسبة هو الأساس لتحقيق إصلاح وإعادة تصنيع عالية الجودة للشفرات التالفة. هذه الورقة تأخذ الشفرات ذات السبائك العالية الحرارة القائمة على النيكل والشفرات ذات السبائك التيتانيوم كأمثلة، وتناقش وتحلل طرق الإصلاح والتكنولوجيات الأساسية المستخدمة لإصلاح أنواع مختلفة من الأضرار التي تصيب شفرات محرك الطائرة في الوقت الحالي، وتشرح مزاياها وعيوبها.

1. طريقة إصلاح شفرة التوربين المصنوعة من سبيكة النيكل ذات درجة الحرارة العالية

تعمل شفرات التوربين المصنوعة من سبائك النيكل عالية الحرارة في بيئة تحتوي على غاز احتراق عالٍ الحرارة وضغوط معقدة لفترة طويلة، وقد تظهر بها عيوب مثل الشقوق الحرارية الناتجة عن الإجهاد التعبوي، أضرار سطحية صغيرة (مثل ارتداء طرف الشفرة والتلف الناتج عن التآكل)، وكسر التعب. نظرًا لأن مستوى السلامة لإصلاح كسر التعب في شفرات التوربين منخفض نسبيًا، يتم استبدالها مباشرة بعد حدوث الكسر دون إجراء إصلاح باللحام. يُظهر الشكل 3 [4] النوعين الشائعين من العيوب وطرق الإصلاح الخاصة بشفرات التوربين. سيتم تقديم طرق الإصلاح لهذه النوعين من العيوب في سبائك النيكل عالية الحرارة المستخدمة في شفرات التوربين على التوالي.

1.1 إصلاح شقوق شفرات التوربين المصنوعة من السبائك الفائقة للنيكل

تُستخدم طرق اللحام بالبرازنج واللحام بالمراحل الصلبة عادةً لإصلاح عيوب الشقوق في شفرات التوربين، والتي تشمل بشكل أساسي: اللحام الفراغي، واللحام بالانتشار الطوري السائل المؤقت، واللحام بالانتشار المنشط، وطرق إعادة التصنيع بالميتالورجيا المسحوقية.

استخدم شان وآخرون [18] طريقة لحام الفراغ لإصلاح الشقوق في شفرات السبائك النيكلية من نوع ChS88 باستخدام مواد لحام تحتوي على Ni-Cr-B-Si وNi-Cr-Zr. أظهرت النتائج أن عنصر الزركونيوم (Zr) الموجود في مادة اللحام Ni-Cr-Zr ليس سهل الانتشار مقارنة بمادة اللحام Ni-Cr-B-Si، كما أن المادة الأساسية لا تتأثر بالصدأ بشكل كبير، وزيادة في صلابة المفصل اللحام. يمكن استخدام مادة اللحام Ni-Cr-Zr لتحقيق إصلاح للشقوق في شفرات السبائك النيكلية ChS88. درس أوجو وآخرون [19] تأثير حجم الفجوة والمعلمات العملية على البنية الدقيقة والخصائص للمفاصل اللحامية لنوع Inconel718 من السبائك النيكلية. مع زيادة حجم الفجوة، فإن ظهور الطور الصلب والهش مثل المركبات التفاعلية القائمة على Ni3Al والبوريدات الغنية بـ Ni وCr هو السبب الرئيسي لتراجع قوة وصلابة المفصل.

اللحام بالانتشار في المرحلة السائلة المؤقتة يتم تجميده تحت ظروف درجة حرارة ثابتة وينتمي إلى التبلور تحت الظروف المتوازنة، مما يساهم في توحيد التركيب والبنية [20]. قام بورانفاري [21] بدراسته للحام بالانتشار في المرحلة السائلة المؤقتة لسبائك إينكونيل 718 القائمة على النيكل ذات درجات الحرارة العالية واكتشف أن محتوى الكروم (Cr) في المادة الحشوية ومدى تحلل المصفوفة هما العاملان الأساسيان المؤثران على قوة منطقة التصلب عند درجة حرارة ثابتة. درس لين وآخرون [22] تأثير معاملات عملية اللحام بالانتشار في المرحلة السائلة المؤقتة على البنية الدقيقة والخصائص لروابط سبيكة GH99 القائمة على النيكل ذات درجات الحرارة العالية. أظهرت النتائج أن مع زيادة درجة حرارة الاتصال أو تمديد الوقت، انخفض عدد البوريدات الغنية بالنيكل والكروم في منطقة الترسيب، وتصغر حجم الحبوب في منطقة الترسيب. ازدادت مقاومة الشد الانكسارية عند درجة حرارة الغرفة ودرجات الحرارة المرتفعة مع تمديد وقت الإبقاء. في الوقت الحالي، تم استخدام اللحام بالانتشار في المرحلة السائلة المؤقتة بنجاح لإصلاح الشقوق الصغيرة في المناطق منخفضة الإجهاد وإعادة بناء الأضرار في طرف الشرائح غير المُتاجرة [23] –24]. على الرغم من أن لحام الانتشار بالمرحلة السائلة المؤقتة قد تم تطبيقه بنجاح على مجموعة متنوعة من المواد، فإنه محدود بإصلاح الشقوق الصغيرة (حوالي 250 μ م).

عندما يكون عرض الشق أكبر من 0.5 مم وليست القوة الرأسمالية كافية لملء الشق، يمكن إجراء إصلاح الشفرة باستخدام اللحام بالانتشار المنشط [24]. استخدم Su وآخرون [25] طريقة اللحام بالانتشار المنشط لإصلاح شفرة السبيكة العالية الحرارة القائمة على النيكل In738 باستخدام مادة اللحام DF4B، والحصول على رابطة لحام قوية مقاومة للتأكسد. γ′ المرحلة التي تترسب في المفصل لها تأثير تعزيز، وصولاً إلى 85% من قوة المادة الأم. ينكسر المفصل في موقع البوريد الغني بعنصر الكروم. استخدم هوك وأصدقاؤه [26] أيضًا اللحام بالانتشار المُفعَّل لإصلاح الشق العريض في شفرة السبيكة النيكيلية ذات درجة الحرارة العالية ريني 108. إعادة التصنيع باستخدام تقنية المعادن المسحوقية، كطريقة جديدة تم تطويرها لإعادة بناء سطوح المواد المتقدمة، قد تم استخدامها على نطاق واسع لإصلاح شفرات السبائك عالية الحرارة. يمكنها استعادة وإعادة بناء القوة الثلاثية الأبعاد ذات الخواص القريبة من التجانس لعيوب الفجوات الكبيرة (أكثر من 5 مم) مثل الشقوق، والتآكل، والاحتكاك، والثقوب في الشفرات [27]. طورت شركة ليبردي الكندية طريقة LPM (ليبردي للمعادن المسحوقية) لإصلاح شفرات السبائك النيكلية ذات محتوى عالي من Al وTi والتي تتميز بأداء لحام سيء. يظهر العملية في الشكل 4 [28]. في السنوات الأخيرة، يمكن لهذه الطريقة المستندة إلى اللamination الرأسية باستخدام المسحوق إصلاح العيوب باللحام البرازيلي دفعة واحدة حتى عرض 25 مم [29].

1.2 الإصلاح  لأضرار السطح في شفرات التوربين المصنوعة من سبائك النيكل عالية الحرارة

عندما تحدث خدوش وتشوهات تآكلية على مساحات صغيرة على سطح شفرات سبائك النيكل عالية الحرارة، يمكن عادةً إزالة المنطقة المتضررة وتغليفها عن طريق التشغيل، ثم ملؤها وإصلاحها باستخدام طريقة لحام مناسبة. تركز الأبحاث الحالية بشكل أساسي على الترسيب بالذوبان الليزري واللحام بقوس الأرجون.

قام كيم وآخرون. [30] من جامعة ديلاوير في الولايات المتحدة بإجراء عملية تغليف بالليزر وإصلاح باللحام اليدوي على شفرات السبائك النيكيلية بناءً على رين 80 والتي تحتوي على نسب عالية من الألومنيوم والتitanium، وقارنوا بين القطع التي خضعت للمعالجة الحرارية بعد اللحام والقطع التي خضعت أيضًا لعملية الضغط الأيزوستاتيكي الساخن (HIP)، واكتشفوا أن HIP يمكنها تقليل العيوب البوروية الصغيرة بشكل فعال. كما استخدم ليو وآخرون. [31] من جامعة العلوم والتكنولوجيا بوسط الصين تقنية التغليف بالليزر لإصلاح عيوب الشقوق والثقوب في مكونات التوربينات المصنوعة من سبيكة النيكل 718، واستكشفوا تأثير كثافة قوة الليزر، وسرعة المسح بالليزر، وشكل التغليف على عملية الإصلاح، كما هو موضح في الشكل 5.

فيما يتعلق بإصلاح اللحام القزحي للأرجون، استخدم فريق كيو شينغ [32] من شركة الصين للتنمية الجوية شنيانغ ليمينغ محرك الطائرة (المجموعة) المحدودة طريقة اللحام القزحي بالقصدير لإصلاح مشاكل الاحتكاك والشقوق في طرف شفرات التوربين المصنوعة من سبيكة DZ125 عالية الحرارة. تشير النتائج إلى أن استخدام مواد اللحام القاعدية التقليدية يسهل حدوث الشقوق الحرارية في منطقة التأثر بالحرارة وتقليل صلابة اللحام. ومع ذلك، باستخدام مواد اللحام القاعدية النيكيلية الجديدة MGS-1، وبالاقتران مع عمليات اللحام والمعالجة الحرارية المناسبة، يمكن تجنب حدوث الشقوق في منطقة التأثر بالحرارة بشكل فعال، كما أن مقاومة الشد عند 1000 درجة مئوية تكون أعلى. درجة C تصل إلى 90% من المادة الأساسية. قام سونغ ونqing وغيرهم [33] بدراسة عملية اللحام لإصلاح عيوب الصب في شفرات دليل التوربين المصنوعة من السبيكة عالية الحرارة K4104. أظهرت النتائج أن استخدام أسلاك اللحام HGH3113 وHGH3533 كمعادن ملء يعطي تشكيل لحام ممتازًا، ومرونة جيدة وقدرة قوية على مقاومة الشقوق، بينما عند استخدام سلك اللحام K4104 الذي يحتوي على نسبة زرنيخ مرتفعة، يكون تدفق المعدن السائل سيئًا، ولا يتم تشكيل سطح اللحام بشكل جيد، ويحدث تشوهات مثل الشقوق وعدم الانصهار. يمكننا أن نرى أن اختيار المواد الملأية في عملية إصلاح الشفرات يلعب دورًا حيويًا.

أظهر البحث الحالي حول إصلاح شفرات التوربينات القائمة على النيكل أن السبائك عالية الحرارة القائمة على النيكل تحتوي على عناصر تعزيز الحل الصلب مثل الكروم (Cr)، الموليبدينوم (Mo)، والألومنيوم (Al)، بالإضافة إلى العناصر الأثرية مثل الفوسفور (P)، الكبريت (S)، والبورون (B)، مما يجعلها أكثر حساسية للتشقق أثناء عملية الإصلاح. بعد اللحام، تكون هذه المواد عرضة للفصل الهيكلي وتكوين عيوب الطور الهش Laves. لذلك، يتطلب البحث اللاحق حول إصلاح السبائك عالية الحرارة القائمة على النيكل تنظيم البنية والخصائص الميكانيكية لمثل هذه العيوب.

طريقة إصلاح شفرات المروحة/المضاغة من سبيكة التيتانيوم

خلال التشغيل، تكون شفرات المروحة/المضاغة المصنوعة من سبيكة التيتانيوم عرضة بشكل أساسي لقوة الطرد المركزي، والقوة الهوائية، وحمل الاهتزاز. أثناء الاستخدام، تحدث أحيانًا عيوب تلف السطح (الشقوق، تآكل طرف الشفرة، إلخ)، وعيوب الكسر المحلية لشفرات سبيكة التيتانيوم، وأضرار واسعة النطاق (كسر التعب، الأضرار الواسعة النطاق والتآكل، إلخ)، مما يتطلب استبدال الشفرات بالكامل. تُظهر الشكل 6 أنواع العيوب المختلفة والطرق الشائعة لإصلاحها. سيتم تقديم ملخص للوضع البحثي لإصلاح هذه الثلاثة أنواع من العيوب.

2.1 إصلاح عيوب تلف سطح شفرات سبيكة التيتانيوم

خلال التشغيل، غالبًا ما تحتوي شفرات سبيكة التيتانيوم على عيوب مثل الشقوق السطحية، الخدوش الصغيرة في المنطقة، وتآكل الشفرة. يتم إصلاح هذه العيوب بطريقة مشابهة لتلك المستخدمة في شفرات التوربين ذات الأساس النيكلي. يتم استخدام التصنيع لإزالة المنطقة المعيبة واستخدام الترسيب بالذوبان الليزري أو اللحام القوسي بالأرجون لإعادة الملء والإصلاح.

في مجال ترسيب الذوبان بالليزر، أجرت مجموعة تشao Zhuang [34] من جامعة شمال غرب البوليتكنيك دراسة إصلاح بالليزر لعيوب سطحية صغيرة الحجم (قطر السطح 2 مم، عيوب نصف كروية بعمق 0.5 مم) في قطع السبائك المعدنية TC17 المصنوعة من التيتانيوم. وقد أظهرت النتائج أن β البلورات الأسطوانية في منطقة الترسيب بالليزر نمت بطريقة انصهارية من الواجهة وتم تشويش حدود الحبوب. الإبر الأصلية ذات الشكل الإبرة α والتيارات الثانوية α مرحلات في المنطقة المتضررة بالحرارة نمت وازدادت خشونة. مقارنةً مع العينات المطروقة، كانت للعينات المُرممة بالليزر خصائص قوة عالية وقلة في المرونة. ارتفع القوة الشدية من 1077.7 ميجا باسكال إلى 1146.6 ميجا باسكال، وتناقص التمدد من 17.4% إلى 11.7%. استخدم بن بان وآخرون [35] تقنية التصاق الليزر بتغذية المسحوق المتمركزة لإصلاح عيوب مسبقة التشكيل على شكل فتحات دائرية لسبيكة التيتانيوم ZTC4 عدة مرات. أظهرت النتائج أن عملية تغيير البنية الدقيقة من المادة الأم إلى المنطقة المُرممة كانت طبقية α مرحلة وبين الحبوب β الطور ! بنية حِياكة ! المارتنزيت ! بنية ويدمانستاتن. ازدادت صلابة المنطقة المتضررة بالحرارة قليلاً مع زيادة عدد الإصلاحات، بينما لم تتغير صلادة المادة الأم والطبقة المتصاقه بشكل كبير.

أظهرت النتائج أن منطقة الإصلاح والمنطقة المتضررة بالحرارة قبل المعالجة الحرارية تحتوي على إبر دقيقة للغاية α مرحلة موزعة في β مصفوفة الطور، ومنطقة المادة الأساسية هي بنية سلة دقيقة. بعد المعالجة الحرارية، تكون البنية الدقيقة لكل منطقة على شكل أعمدة متشابكة رئيسية α طور + β بنية تحول الطور، وطول الطور الأساسي في منطقة الإصلاح يكون أكبر بكثير من تلك الموجودة في المناطق الأخرى. حد التعب العالي للجزء المُصلح هو 490 ميجا باسكال، وهو أعلى من حد التعب للمادة الأساسية. الانخفاض الكبير يبلغ حوالي 7.1%. يتم استخدام اللحام القوسي بالأرجون يدويًا لإصلاح الشقوق على سطح الشفرة وإرتداء الطرف. عيبه هو أن إدخال الحرارة كبير، والإصلاحات الكبيرة معرضة لتوتر حراري كبير وتشوه اللحام [37]. α طور في منطقة الإصلاح هو بشكل ملحوظ أكبر من ذلك في المناطق الأخرى.

تُظهر الأبحاث الحالية أن منطقة الإصلاح تتميز بخصائص القوة العالية واللدونة المنخفضة، بغض النظر عما إذا تم استخدام الترسيب بالليزر أو اللحام بالأرجون لتصحيح الأضرار، وغالبًا ما تنخفض أداء التعب للوحة بعد الإصلاح. الخطوة البحثية القادمة يجب أن تركز على كيفية السيطرة على تركيبة السبائك، ضبط معلمات عملية اللحام، وتحسين طرق التحكم في العملية لتوجيه البنية الدقيقة لمنطقة الإصلاح، لتحقيق توافق بين القوة واللدونة في منطقة الإصلاح، وضمان أدائها الممتاز ضد التعب.

2.2 إصلاح الأضرار المحلية في شفرات السبائك القائمة على التيتانيوم

لا فرق جوهري بين إصلاح عيوب شفرات التوربين المصنوعة من سبيكة التيتانيوم والتكنولوجيا المضافة لتصنيع أجزاء ثلاثية الأبعاد من سبيكة التيتانيوم من حيث العملية. يمكن اعتبار الإصلاح عملية تصنيع إضافي بالترسيب الثانوي على قسم الكسر والسطح المحلي، مع اعتبار الأجزاء التالفة كقاعدة، كما هو موضح في الشكل 7. وفقًا لمصادر الحرارة المختلفة، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى إصلاح إضافي بالليزر وإصلاح إضافي بالقوس الكهربائي. من الضروري ملاحظة أن مركز البحث التشاركي الألماني 871 جعل من تكنولوجيا الإصلاح الإضافي بالقوس الكهربائي نقطة تركيز للبحث لإصلاح الشفرات المتكاملة من سبيكة التيتانيوم [38]، وقام بتحسين أداء الإصلاح بإضافة مواد نووية وغيرها من الوسائل [39].

في مجال الإصلاح الإضافي بالليزر، استخدم غونغ شينيونغ وزملاؤه [40] مسحوق سبيكة TC11 لدراسة عملية الإصلاح عن طريق ترسيخ الانصهار بالليزر لسبائك التيتانيوم TC11. بعد الإصلاح، منطقة الترسيب  كان للعينة ذات الجدران الرقيقة ومنطقة انصهار الواجهة خصائص هيكلية ويدمانستاتن النموذجية، وانتقلت بنية المنطقة المتضررة بالحرارة في المصفوفة من هيكل ويدمانستاتن إلى هيكل ثنائي الحالة. بلغت قوة الشد لمنطقة الترسيب حوالي 1200 ميجا باسكال، وهي أعلى من تلك الموجودة في منطقة الانتقال عند الواجهة والمصفوفة، بينما كانت اللدونة أقل قليلاً من المصفوفة. وقد كسرت عينات الشد داخل المصفوفة. وأخيرًا، تم إصلاح الدوار الفعلي باستخدام طريقة الترسيب الذائب نقطة بنقطة، ونجحت في تقييم اختبار السرعة الفائقة، وتم تنفيذ التطبيق التركيب. استخدم بيان هونغيو وآخرون [41] مسحوق TA15 لدراسة إصلاح الإضافة بالليزر لسبائك التيتانيوم TC17، واستكشفوا تأثير درجات الحرارة المختلفة للمعالجة الحرارية إعادة التبلور (610 ℃ ، 630 ℃ و 650 ℃ ) تأثير ذلك على بنية المادة الدقيقة وخواصها. أظهرت النتائج أن مقاومة الشد للسبائك TA15/TC17 المُرمَّمة باستخدام الترسيب بالليزر يمكن أن تصل إلى 1029 ميجاباسكال، لكن المرونة نسبيًا منخفضة، فقط 4.3%، مما يمثل 90.2% و61.4% من سبائك TC17 المطروقة على التوالي. بعد المعالجة الحرارية عند درجات حرارة مختلفة، تتحسن مقاومة الشد والمرونة بشكل ملحوظ. عندما تكون درجة إعادة التبلور 650 ℃ ، فإن أعلى مقاومة شد هي 1102 ميجاباسكال، مما يصل إلى 98.4% من سبائك TC17 المطروقة، والتمدد بعد الكسر هو 13.5%， وهو تحسن ملحوظ مقارنة بحالة الترسيب.

في مجال إصلاح الإضافة باستخدام القوس الكهربائي، أجرت مجموعة ليو وآخرون. [42] دراسة لإصلاح نموذج محاكاة لشفرة سبيكة التيتانيوم TC4 ذات العيوب. تم الحصول على بنية حبوب مختلطة من بلورات متساوية الأبعاد وبلورات عمودية في الطبقة المودعة، مع قوة شد قصوى تبلغ 991 ميجا باسكال وتمدد بنسبة 10%. كما استخدم زهو وآخرون. [43] سلك لحام TC11 لإصلاح سبيكة التيتانيوم TC17 باستخدام تقنية الإضافة بالقوس الكهربائي، وقاموا بتحليل تطور البنية الدقيقة للطبقة المودعة ومنطقة التأثر بالحرارة. كانت قوة الشد 1015.9 ميجا باسكال تحت الظروف غير المسخنة، والتمدد كان 14.8%، مع أداء شامل جيد. بينما درس تشين وآخرون. [44] تأثير درجات الحرارة المختلفة للتنقية على البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية لنماذج إصلاح سبيكة التيتانيوم TC11/TC17. وقد أظهرت النتائج أن درجة أعلى من حرارة التنقية كانت مفيدة لتحسين التمدد للنماذج المُرممة.

البحث حول استخدام تقنية التصنيع الإضافي المعدني لإصلاح عيوب الأضرار المحلية في شفرات السبائك ذاتية هو ما زال في مهده. تحتاج الشفرات المُصلحة ليس فقط إلى الانتباه إلى الخصائص الميكانيكية لطبقة الترسيب، ولكن تقييم الخصائص الميكانيكية عند واجهة الشفرات المُصلحة هو أمر بالغ الأهمية أيضًا.

3 شفرات من سبيكة التيتانيوم مع أضرار على مساحة واسعة. استبدال الشفرات وإصلاحها

من أجل تبسيط هيكل_rotor المضغوط وخفض الوزن، غالباً ما تتبنى شفرات محركات الطائرات الحديثة بنية شفرة-disc متكاملة، وهي بنية قطعة واحدة تجعل الشفرات العاملة والشفرات-disc في بنية متكاملة، مما يم التصاميم ذات _tongue والـ_groove. بينما يتم تحقيق هدف تقليل الوزن، يمكن أيضاً تجنب التآكل والخسائر الهوائية لـ_tongue والـ_groove في البنية التقليدية. إصلاح الأضرار السطحية والتلف المحلي للشفرة-disc المتكاملة للمضغط مشابه لطريقة إصلاح الشفرة المنفصلة المذكورة أعلاه. بالنسبة لإصلاح الشفرة-disc المتكاملة المكسورة أو الناقصة، يتم استخدام اللحام بالاحتكاك الخطي على نطاق واسع بسبب طريقة المعالجة الفريدة والمزايا الخاصة به. يتم عرض عملية ذلك في الشكل 8 [45].

استخدم ماتيو وآخرون. [46] اللحام بالاحتكاك الخطي لمحاكاة إصلاح سبيكة التيتانيوم Ti-6246. أظهرت النتائج أن نفس الضرر الذي تم إصلاحه حتى ثلاث مرات كان لديه منطقة تأثير حراري أضيق وبنية حبوب اللحام أدق. انخفضت قوة الشد من 1048 ميجا باسكال إلى 1013 ميجا باسكال مع زيادة عدد الإصلاحات. ومع ذلك، كسرت عينات الشد والتعب في منطقة المادة الأساسية بعيدًا عن منطقة اللحام.

درس ما وآخرون. [47] تأثير درجات مختلفة من معالجة الحرارة (530 درجة مئوية + تبريد هوائي لمدة 4 ساعات، 610 درجة مئوية + تبريد هوائي لمدة 4 ساعات، 670 درجة مئوية + تبريد هوائي لمدة 4 ساعات) على ​​ الهيكل الدقيق وخواص الميكانيكا للوصلات الملحومة بالاحتكاك الخطي لسبيكة التيتانيوم TC17. تشير النتائج إلى أنه مع زيادة درجة معالجة الحرارة، يزداد مستوى إعادة التبلور لمرحلة α و β زيادة بشكل كبير. تغير سلوك الكسر لعينات الشد والتأثير من كسر هش إلى كسر لدن. بعد المعالجة الحرارية عند 670 درجة C، كسرت عينة الشد في المادة الأساسية. كانت قوة الشد 1262 ميجا باسكال، لكن تمدد المادة كان فقط 81.1% من المادة الأساسية.

في الوقت الحاضر، تشير الأبحاث المحلية والدولية إلى أن تقنية إصلاح اللحام بالاحتكاك الخطي لديها وظيفة تنظيف ذاتي للأكسيدات، مما يمكنها من إزالة الأكسيدات على سطح الالتصاق بفعالية دون حدوث عيوب ميتالورجية ناتجة عن الذوبان. في نفس الوقت، يمكنها تحقيق اتصال بين مواد مختلفة للحصول على أقراص شفرات ثنائية السبائك/ثنائية الأداء بشكل متكامل، ويمكنها إكمال إصلاح سريع للكسور أو القطع المفقودة من أجسام الشفرات لأقراص الشفرات المصنوعة من مواد مختلفة [38]. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المشكلات التي يجب حلها عند استخدام تقنية اللحام بالاحتكاك الخطي لإصلاح أقراص الشفرات المتكاملة، مثل التوتر المتبقي الكبير في النقاط المرسومة وصعوبة السيطرة على جودة اتصال المواد المختلفة. في نفس الوقت، تحتاج عملية اللحام بالاحتكاك الخطي للمواد الجديدة إلى استكشاف أكبر.

اتصل بنا

شكراً لاهتمامكم بشركتنا! كوننا شركة متخصصة في تصنيع أجزاء التوربينات الغازية، سنواصل الالتزام بالابتكار التكنولوجي وتحسين الخدمة لتوفير حلول عالية الجودة لعملائنا حول العالم. إذا كان لديكم أي أسئلة، اقتراحات أو نوايا للتعاون، نحن سعداء جدًا بمساعدتكم. يرجى التواصل معنا بالطرق التالية:

واتسأب: +86 135 4409 5201

البريد الإلكتروني ：[email protected]