تكنولوجيا إصلاح اللحام وإعادة التصنيع لشفرات توربينات محركات الطائرات وشفرات المراوح/الضاغطات

تظل شفرات محركات الطائرات في بيئة عمل معقدة وقاسية لفترة طويلة، وهي عرضة لأنواع مختلفة من عيوب التلف. إن استبدال الشفرات مكلف، كما أن البحث في تكنولوجيا إصلاح الشفرات وإعادة تصنيعها له فوائد اقتصادية ضخمة. تنقسم شفرات محركات الطائرات بشكل أساسي إلى فئتين: شفرات التوربينات وشفرات المروحة/الضاغط. تستخدم شفرات التوربينات عادةً سبائك عالية الحرارة تعتمد على النيكل، بينما تستخدم شفرات المروحة/الضاغط بشكل أساسي سبائك التيتانيوم، ويستخدم البعض سبائك عالية الحرارة تعتمد على النيكل. تؤدي الاختلافات في المواد وبيئات العمل لشفرات التوربينات وشفرات المروحة/الضاغط إلى أنواع مختلفة شائعة من التلف، مما يؤدي إلى طرق إصلاح ومؤشرات أداء مختلفة يجب تحقيقها بعد الإصلاح. تحلل هذه الورقة وتناقش طرق الإصلاح والتقنيات الرئيسية المستخدمة حاليًا للنوعين من عيوب التلف الشائعة في شفرات محركات الطائرات، بهدف توفير أساس نظري لتحقيق إصلاح عالي الجودة وإعادة تصنيع شفرات محركات الطائرات.

في محركات الطائرات، تخضع شفرات دوار التوربينات والمراوح/الضاغط لبيئات قاسية طويلة الأمد مثل الأحمال الطاردة المركزية والإجهاد الحراري والتآكل، ولديها متطلبات أداء عالية للغاية. وهي مدرجة كواحدة من أكثر المكونات الأساسية في تصنيع محركات الطائرات، ويمثل تصنيعها أكثر من 30٪ من عبء العمل في تصنيع المحرك بالكامل [1-3]. نظرًا لبيئة العمل القاسية والمعقدة لفترة طويلة، فإن شفرات الدوار معرضة لعيوب مثل التشققات وتآكل طرف الشفرة وتلف الكسر. تبلغ تكلفة إصلاح الشفرات 20% فقط من تكلفة تصنيع الشفرة بالكامل. لذلك، فإن البحث في تكنولوجيا إصلاح شفرات محرك الطائرات يساعد في إطالة عمر خدمة الشفرات، وتقليل تكاليف التصنيع، وله فوائد اقتصادية ضخمة.

يتضمن إصلاح وإعادة تصنيع شفرات محرك الطائرة بشكل أساسي الخطوات الأربع التالية [4]: ​​المعالجة المسبقة للشفرة (بما في ذلك تنظيف الشفرة [5] والتفتيش ثلاثي الأبعاد وإعادة البناء الهندسي [6]-7]، إلخ)؛ ترسب المواد (بما في ذلك استخدام تكنولوجيا اللحام والتوصيل المتقدمة لإكمال ملء وتراكم المواد المفقودة [8-10]، المعالجة الحرارية لاستعادة الأداء [11-13]، إلخ)؛ تجديد الشفرة (بما في ذلك طرق التصنيع مثل الطحن والتلميع [14])؛ المعالجة بعد الإصلاح (بما في ذلك طلاء السطح [15-16] ومعالجة التعزيز [17]، وما إلى ذلك)، كما هو موضح في الشكل 1. ومن بينها، يعد ترسب المواد هو المفتاح لضمان الخصائص الميكانيكية للشفرة بعد الإصلاح. تظهر المكونات والمواد الرئيسية لشفرات محرك الطائرات في الشكل 2. بالنسبة للمواد المختلفة وأشكال العيوب المختلفة، فإن البحث في طريقة الإصلاح المقابلة هو الأساس لتحقيق إصلاح عالي الجودة وإعادة تصنيع الشفرات التالفة. تأخذ هذه الورقة شفرات التوربينات المصنوعة من سبائك النيكل عالية الحرارة وشفرات المروحة / الضاغط المصنوعة من سبائك التيتانيوم كأهداف، وتناقش وتحلل طرق الإصلاح والتقنيات الرئيسية المستخدمة لأنواع مختلفة من تلف شفرات محرك الطائرات في هذه المرحلة، وتشرح مزاياها وعيوبها.

1. طريقة إصلاح شفرة التوربين باستخدام سبيكة النيكل عالية الحرارة

تعمل شفرات التوربينات المصنوعة من سبائك النيكل عالية الحرارة في بيئة من غاز الاحتراق عالي الحرارة والإجهاد المعقد لفترة طويلة، وغالبًا ما تكون الشفرات بها عيوب مثل الشقوق الحرارية الناتجة عن التعب، وتلف السطح في منطقة صغيرة (تآكل طرف الشفرة وتلف التآكل)، وكسور التعب. نظرًا لأن سلامة إصلاح كسر التعب في شفرات التوربين منخفضة نسبيًا، يتم استبدالها عمومًا مباشرة بعد حدوث كسر التعب دون إصلاح اللحام. يظهر النوعان الشائعان من العيوب وطرق إصلاح شفرات التوربينات في الشكل 3 [4]. فيما يلي سوف نقدم طرق إصلاح هذين النوعين من عيوب شفرات التوربينات المصنوعة من سبائك النيكل عالية الحرارة على التوالي.

1.1 إصلاح شقوق شفرات التوربينات باستخدام سبائك فائقة تعتمد على النيكل

تُستخدم طرق إصلاح اللحام باللحام الصلب واللحام بالطور الصلب بشكل عام لإصلاح عيوب الشقوق في شفرات التوربينات، بما في ذلك بشكل أساسي: اللحام بالتفريغ، والترابط الانتشاري المؤقت للطور السائل، واللحام الانتشاري المنشط، وطرق إصلاح إعادة التصنيع باستخدام مسحوق المعادن.

استخدم شان وآخرون [18] طريقة اللحام الفراغي بالشعاع لإصلاح الشقوق في شفرات سبائك النيكل ChS88 باستخدام حشوات اللحام Ni-Cr-B-Si وNi-Cr-Zr. أظهرت النتائج أنه بالمقارنة مع معدن حشو اللحام Ni-Cr-B-Si، فإن الزركونيوم في معدن حشو اللحام Ni-Cr-Zr ليس من السهل انتشاره، ولا يتآكل الركيزة بشكل كبير، وتكون صلابة المفصل الملحوم أعلى. يمكن أن يحقق استخدام معدن حشو اللحام Ni-Cr-Zr إصلاح الشقوق في شفرات سبائك النيكل ChS88. درس أوجو وآخرون [19] تأثيرات حجم الفجوة ومعامِلات العملية على البنية الدقيقة وخصائص الوصلات الملحومة بالانتشار لسبائك النيكل Inconel718. مع زيادة حجم الفجوة، فإن ظهور المراحل الصلبة والهشة مثل المركبات المعدنية القائمة على Ni3Al والبوريدات الغنية بالنيكل والكروم هو السبب الرئيسي لانخفاض قوة وصلابة المفصل.

يتصلب اللحام بالانتشار العابر للطور السائل في ظل ظروف متساوية الحرارة وينتمي إلى التبلور في ظل ظروف التوازن، مما يساعد على تجانس التركيب والبنية [20]. درس Pouranvari [21] اللحام بالانتشار العابر للطور السائل لسبائك النيكل عالية الحرارة Inconel718 ووجد أن محتوى الكروم في الحشو ونطاق تحلل المصفوفة هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على قوة منطقة التصلب المتساوي الحرارة. درس Lin et al. [22] تأثير معلمات عملية اللحام بالانتشار العابر للطور السائل على البنية الدقيقة وخصائص وصلات سبائك النيكل عالية الحرارة GH99. أظهرت النتائج أنه مع زيادة درجة حرارة التوصيل أو تمديد الوقت، انخفض عدد البوريدات الغنية بالنيكل والكروم في منطقة الترسيب، وكان حجم حبيبات منطقة الترسيب أصغر. زادت درجة حرارة الغرفة وقوة القص الشد في درجات الحرارة العالية مع تمديد وقت الإمساك. في الوقت الحاضر، تم استخدام اللحام الانتشاري للطور السائل العابر بنجاح لإصلاح الشقوق الصغيرة في مناطق الإجهاد المنخفض وإعادة بناء الضرر الذي يلحق بطرف الشفرات غير المتوجة [23-24]. على الرغم من أن اللحام بالانتشار الطور السائل العابر قد تم تطبيقه بنجاح على مجموعة متنوعة من المواد، إلا أنه يقتصر على إصلاح الشقوق الصغيرة (حوالي 250 مم).μم).

عندما يكون عرض الشق أكبر من 0.5 مم وتكون الخاصية الشعرية غير كافية لملء الشق، يمكن تحقيق إصلاح الشفرة باستخدام اللحام بالانتشار المنشط [24]. استخدم Su et al. [25] طريقة اللحام بالانتشار المنشط لإصلاح شفرة سبيكة النيكل عالية الحرارة In738 باستخدام مادة اللحام DF4B، وحصلوا على وصلة لحام عالية القوة ومقاومة للأكسدة. غاما الطور المترسّب في المفصل له تأثير تقوية، وتصل قوة الشد إلى 85٪ من المادة الأم. ينكسر المفصل عند موضع بوريد غني بالكروم. استخدم هوك وآخرون [26] أيضًا اللحام بالانتشار المنشط لإصلاح الشق العريض لشفرة سبيكة النيكل عالية الحرارة René 108. تم استخدام إعادة تصنيع مسحوق المعادن، كطريقة تم تطويرها حديثًا لإعادة البناء الأصلي لأسطح المواد المتقدمة، على نطاق واسع في إصلاح شفرات السبائك عالية الحرارة. يمكنه استعادة وإعادة بناء القوة شبه المتساوية الأبعاد لعيوب الفجوة الكبيرة (أكثر من 5 مم) مثل الشقوق والتآكل والتآكل والثقوب في الشفرات [27]. طورت شركة Liburdi الكندية طريقة LPM (مسحوق المعادن Liburdi) لإصلاح شفرات السبائك القائمة على النيكل ذات المحتوى العالي من الألومنيوم والتيتانيوم والتي لها أداء لحام ضعيف. تظهر العملية في الشكل 4 [28]. في السنوات الأخيرة، أصبحت طريقة مسحوق المعادن الترقق الرأسي القائمة على هذه الطريقة قادرة على إجراء إصلاح لحام لمرة واحدة لعيوب يصل عرضها إلى 25 مم [29].

1.2 إصلاح من أضرار سطح شفرات التوربينات المصنوعة من سبائك النيكل عالية الحرارة

عندما تحدث خدوش صغيرة وأضرار تآكل على سطح شفرات السبائك عالية الحرارة القائمة على النيكل، يمكن عادةً إزالة المنطقة التالفة وحفرها بالآلات، ثم ملؤها وإصلاحها باستخدام طريقة اللحام المناسبة. تركز الأبحاث الحالية بشكل أساسي على ترسب الذوبان بالليزر وإصلاح اللحام بالقوس الأرجون.

أجرى كيم وآخرون [30] من جامعة ديلاوير في الولايات المتحدة عملية تغليف بالليزر وإصلاح اللحام اليدوي على شفرات سبائك النيكل Rene80 ذات المحتوى العالي من الألومنيوم والتيتانيوم، وقارنوا بين قطع العمل التي خضعت للمعالجة الحرارية بعد اللحام مع تلك التي خضعت للمعالجة الحرارية بعد اللحام والضغط الساخن المتساوي الضغط (HIP)، ووجدوا أن الضغط الساخن المتساوي الضغط يمكن أن يقلل بشكل فعال من عيوب المسام الصغيرة الحجم. استخدم ليو وآخرون [31] من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا تقنية التغليف بالليزر لإصلاح عيوب الأخدود والفتحة في مكونات توربينات سبائك النيكل 718، واستكشفوا تأثيرات كثافة طاقة الليزر وسرعة المسح بالليزر وشكل التغليف على عملية الإصلاح، كما هو موضح في الشكل 5.

من حيث إصلاح لحام قوس الأرجون، استخدم Qu Sheng وآخرون [32] من شركة China Aviation Development Shenyang Liming Aero Engine (Group) Co., Ltd. طريقة لحام قوس الأرجون بالتنغستن لإصلاح مشاكل التآكل والشقوق في طرف شفرات توربينات السبائك عالية الحرارة DZ125. تظهر النتائج أنه بعد الإصلاح باستخدام مواد اللحام التقليدية القائمة على الكوبالت، تكون المنطقة المتأثرة بالحرارة عرضة للشقوق الحرارية وتقل صلابة اللحام. ومع ذلك، فإن استخدام مواد اللحام القائمة على النيكل MGS-1 المطورة حديثًا، جنبًا إلى جنب مع عمليات اللحام والمعالجة الحرارية المناسبة، يمكن أن يتجنب بشكل فعال حدوث الشقوق في المنطقة المتأثرة بالحرارة، وقوة الشد عند 1000°يصل C إلى 90٪ من المادة الأساسية. أجرى Song Wenqing et al. [33] دراسة حول عملية لحام إصلاح عيوب الصب لشفرات توجيه التوربينات المصنوعة من سبيكة K4104 عالية الحرارة. أظهرت النتائج أن استخدام أسلاك اللحام HGH3113 و HGH3533 كمعادن حشو له تكوين لحام ممتاز ومرونة جيدة ومقاومة قوية للتشقق، بينما عند استخدام سلك اللحام K4104 مع زيادة محتوى الزركونيوم، تكون سيولة المعدن السائل ضعيفة، ولا يتشكل سطح اللحام جيدًا، وتحدث شقوق وعيوب عدم الانصهار. يمكن ملاحظة أنه في عملية إصلاح الشفرة، يلعب اختيار مواد الحشو دورًا حيويًا.

أظهرت الأبحاث الحالية حول إصلاح شفرات التوربينات القائمة على النيكل أن السبائك عالية الحرارة القائمة على النيكل تحتوي على عناصر تقوية المحلول الصلب مثل الكروم والموليبدينوم والألمنيوم والعناصر النزرة مثل الفوسفور والكبريت والبورون، مما يجعلها أكثر حساسية للتشقق أثناء عملية الإصلاح. بعد اللحام، تكون عرضة للانفصال الهيكلي وتكوين عيوب طور لافيس الهشة. لذلك، تتطلب الأبحاث اللاحقة حول إصلاح السبائك عالية الحرارة القائمة على النيكل تنظيم بنية وخصائص هذه العيوب الميكانيكية.

2 طريقة إصلاح شفرة المروحة/الضاغط المصنوعة من سبائك التيتانيوم

أثناء التشغيل، تتعرض شفرات المروحة/الضاغط المصنوعة من سبائك التيتانيوم بشكل أساسي لقوة الطرد المركزي والقوة الديناميكية الهوائية وحمل الاهتزاز. أثناء الاستخدام، غالبًا ما تحدث عيوب تلف السطح (الشقوق، وتآكل طرف الشفرة، وما إلى ذلك)، وعيوب الكسر المحلية لشفرات سبائك التيتانيوم، والتلف في مساحة كبيرة (كسر التعب، والتلف في مساحة كبيرة والتآكل، وما إلى ذلك)، مما يتطلب استبدال الشفرات بالكامل. تظهر أنواع العيوب المختلفة وطرق الإصلاح الشائعة في الشكل 6. فيما يلي تقديم لحالة البحث في إصلاح هذه الأنواع الثلاثة من العيوب.

2.1 إصلاح عيوب تلف سطح شفرة سبيكة التيتانيوم

أثناء التشغيل، غالبًا ما تعاني شفرات سبائك التيتانيوم من عيوب مثل الشقوق السطحية والخدوش الصغيرة وتآكل الشفرة. يشبه إصلاح مثل هذه العيوب إصلاح شفرات التوربينات القائمة على النيكل. تُستخدم الآلات لإزالة المنطقة المعيبة، وتُستخدم الترسيبات الذائبة بالليزر أو اللحام بقوس الأرجون للملء والإصلاح.

في مجال ترسب الذوبان بالليزر، أجرى تشاو تشوانغ وآخرون [34] من جامعة نورث وسترن بوليتكنيك دراسة لإصلاح الليزر على عيوب سطحية صغيرة الحجم (قطر السطح 2 مم، عيوب نصف كروية بعمق 0.5 مم) من سبائك التيتانيوم TC17. أظهرت النتائج أن β نمت البلورات العمودية في منطقة ترسب الليزر بشكل متراكب من الواجهة وكانت حدود الحبوب غير واضحة. كانت الإبرة الأصلية على شكل α شرائح وشرائح ثانوية α نمت المراحل في المنطقة المتأثرة بالحرارة وأصبحت خشنة. وبالمقارنة مع العينات المزورة، فإن العينات التي تم إصلاحها بالليزر كانت تتميز بالقوة العالية واللدونة المنخفضة. زادت قوة الشد من 1077.7 ميجا باسكال إلى 1146.6 ميجا باسكال، وانخفض الاستطالة من 17.4٪ إلى 11.7٪. استخدم بان بو وآخرون [35] تقنية الكسوة بالليزر المحورية المغذية بالمسحوق لإصلاح العيوب الجاهزة ذات الشكل الدائري لسبائك التيتانيوم ZTC4 عدة مرات. أظهرت النتائج أن عملية تغيير البنية الدقيقة من المادة الأم إلى المنطقة التي تم إصلاحها كانت رقائقية α الطور والحبيبات β مرحلة جديدة → هيكل السلة المنسوجة → مارتنسيت → هيكل Widmanstatten. زادت صلابة المنطقة المتأثرة بالحرارة قليلاً مع زيادة عدد الإصلاحات، في حين لم تتغير صلابة المادة الأصلية وطبقة الكسوة كثيرًا.

تظهر النتائج أن منطقة الإصلاح والمنطقة المتأثرة بالحرارة قبل المعالجة الحرارية تشبه الإبرة فائقة الدقة α المرحلة الموزعة في β مصفوفة الطور، ومنطقة المادة الأساسية عبارة عن هيكل سلة دقيق. بعد المعالجة الحرارية، يصبح الهيكل الدقيق لكل منطقة أشبه بالشبكة الأولية α المرحلة + β بنية التحول الطوري وطول المرحلة الأولية α المرحلة في منطقة الإصلاح أكبر بكثير من تلك الموجودة في المناطق الأخرى. حد التعب العالي للدورة لجزء الإصلاح هو 490 ميجا باسكال، وهو أعلى من حد التعب للمادة الأساسية. الانخفاض الشديد حوالي 7.1٪. يستخدم اللحام القوسي اليدوي أيضًا بشكل شائع لإصلاح شقوق سطح الشفرة وتآكل الطرف. عيبه هو أن مدخلات الحرارة كبيرة، والإصلاحات ذات المساحة الكبيرة معرضة لإجهاد حراري كبير وتشوه اللحام [37].

تظهر الأبحاث الحالية أنه بغض النظر عما إذا كان يتم استخدام ترسب الذوبان بالليزر أو لحام قوس الأرجون للإصلاح، فإن منطقة الإصلاح تتميز بخصائص القوة العالية واللدونة المنخفضة، ويتم تقليل أداء التعب للشفرة بسهولة بعد الإصلاح. يجب أن تركز الخطوة التالية من البحث على كيفية التحكم في تركيبة السبائك، وضبط معلمات عملية اللحام، وتحسين طرق التحكم في العملية لتنظيم البنية الدقيقة لمنطقة الإصلاح، وتحقيق تطابق القوة واللدونة في منطقة الإصلاح، وضمان أداء التعب الممتاز.

2.2 إصلاح الضرر المحلي لشفرات سبائك التيتانيوم

لا يوجد فرق جوهري بين إصلاح عيوب تلف شفرة دوار سبائك التيتانيوم وتقنية التصنيع الإضافي للأجزاء الصلبة ثلاثية الأبعاد من سبائك التيتانيوم من حيث العملية. يمكن اعتبار الإصلاح عملية تصنيع إضافي للترسيب الثانوي على قسم الكسر والسطح المحلي مع الأجزاء التالفة كمصفوفة، كما هو موضح في الشكل 7. وفقًا لمصادر الحرارة المختلفة، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى إصلاح إضافي بالليزر وإصلاح إضافي للقوس. تجدر الإشارة إلى أنه في السنوات الأخيرة، جعل مركز الأبحاث التعاوني الألماني 871 تقنية إصلاح إضافي للقوس محورًا بحثيًا لإصلاح شفرات سبائك التيتانيوم المتكاملة [38]، وحسن أداء الإصلاح عن طريق إضافة عوامل التبلور ووسائل أخرى [39].

في مجال الإصلاح الإضافي بالليزر، استخدم جونج شينيونج وآخرون [40] مسحوق سبيكة TC11 لدراسة عملية إصلاح الترسيب بالذوبان بالليزر لسبائك التيتانيوم TC11. بعد الإصلاح، يتم ترسيب منطقة كانت العينة ذات الجدار الرقيق ومنطقة إعادة الصهر على الواجهة ذات خصائص بنية Widmanstatten النموذجية، وانتقلت بنية منطقة التأثر بالحرارة في المصفوفة من بنية Widmanstatten إلى بنية ثنائية الحالة. كانت قوة الشد لمنطقة الترسيب حوالي 1200 ميجا باسكال، وهي أعلى من قوة منطقة انتقال الواجهة والمصفوفة، بينما كانت اللدونة أقل قليلاً من قوة المصفوفة. تم كسر جميع عينات الشد داخل المصفوفة. أخيرًا، تم إصلاح المكره الفعلي بطريقة الترسيب بالذوبان نقطة بنقطة، واجتاز تقييم اختبار السرعة الفائقة، وأدرك تطبيق التثبيت. استخدم بيان هونغيو وآخرون [41] مسحوق TA15 لدراسة إصلاح الليزر الإضافي لسبائك التيتانيوم TC17، واستكشفوا تأثيرات درجات حرارة المعالجة الحرارية المختلفة للتلدين (610℃، 630℃ و 650℃) على بنيتها الدقيقة وخصائصها. أظهرت النتائج أن قوة الشد لسبائك TA15/TC17 المترسبة والمُصلحة بواسطة الترسيب بالليزر يمكن أن تصل إلى 1029 ميجا باسكال، لكن اللدونة منخفضة نسبيًا، 4.3% فقط، وتصل إلى 90.2% و61.4% من مسبوكات TC17 على التوالي. بعد المعالجة الحرارية عند درجات حرارة مختلفة، تتحسن قوة الشد واللدونة بشكل كبير. عندما تكون درجة حرارة التلدين 650 درجة فهرنهايت،℃أعلى قوة شد هي 1102 ميجا باسكال، وتصل إلى 98.4% من مسبوكات TC17، والاستطالة بعد الكسر هي 13.5%، وهو ما تم تحسينه بشكل كبير مقارنة بالحالة المترسبة.

في مجال إصلاح القوس الإضافي، أجرى ليو وآخرون [42] دراسة إصلاح على عينة محاكاة لشفرة سبيكة تيتانيوم TC4 مفقودة. تم الحصول على مورفولوجيا حبيبات مختلطة من بلورات متساوية المحاور وبلورات عمودية في الطبقة المترسبة، مع قوة شد قصوى تبلغ 991 ميجا باسكال واستطالة بنسبة 10٪. استخدم تشو وآخرون [43] سلك اللحام TC11 لإجراء دراسة إصلاح القوس الإضافي على سبيكة التيتانيوم TC17، وقاموا بتحليل التطور البنيوي الدقيق للطبقة المترسبة والمنطقة المتأثرة بالحرارة. كانت قوة الشد 1015.9 ميجا باسكال في ظل ظروف غير مدفأة، وكانت الاستطالة 14.8٪، مع أداء شامل جيد. درس تشن وآخرون [44] تأثيرات درجات حرارة التلدين المختلفة على البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية لعينات إصلاح سبيكة التيتانيوم TC11 / TC17. وأظهرت النتائج أن ارتفاع درجة حرارة التلدين كان مفيدًا في تحسين استطالة العينات التي تم إصلاحها.

إن البحث في استخدام تكنولوجيا التصنيع الإضافي المعدني لإصلاح عيوب الضرر المحلية في شفرات سبائك التيتانيوم لا يزال في بداياته. لا تحتاج الشفرات التي تم إصلاحها إلى الاهتمام بالخصائص الميكانيكية للطبقة المترسبة فحسب، بل إن تقييم الخصائص الميكانيكية عند واجهة الشفرات التي تم إصلاحها أمر بالغ الأهمية أيضًا.

3 شفرات من سبائك التيتانيوم مع تلف كبير في المنطقة استبدال الشفرة وإصلاحها

من أجل تبسيط هيكل دوار الضاغط وتقليل الوزن، غالبًا ما تعتمد شفرات محرك الطائرات الحديثة على هيكل قرص الشفرة المتكامل، وهو هيكل من قطعة واحدة يجعل الشفرات العاملة وأقراص الشفرات في هيكل متكامل، مما يلغي وجود السنون والفتحة. مع تحقيق غرض تقليل الوزن، فإنه يمكن أيضًا تجنب التآكل والخسارة الديناميكية الهوائية للسنون والفتحة في الهيكل التقليدي. إن إصلاح الضرر السطحي وعيوب الضرر المحلي لقرص الشفرة المتكامل للضاغط يشبه طريقة إصلاح الشفرة المنفصلة المذكورة أعلاه. لإصلاح القطع المكسورة أو المفقودة من قرص الشفرة المتكامل، يتم استخدام اللحام بالاحتكاك الخطي على نطاق واسع بسبب طريقة المعالجة الفريدة والمزايا الخاصة به. تظهر عمليته 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 له منطقة متأثرة بالحرارة أضيق وبنية حبيبات لحام أدق. انخفضت قوة الشد من 1048 ميجا باسكال إلى 1013 ميجا باسكال مع زيادة عدد الإصلاحات. ومع ذلك، تم كسر كل من عينات الشد والتعب في منطقة المادة الأساسية بعيدًا عن منطقة اللحام.

قام ما وآخرون [47] بدراسة تأثيرات درجات حرارة المعالجة الحرارية المختلفة (530 درجة فهرنهايت).°C + 4h تبريد الهواء، 610°C + 4h تبريد الهواء، 670°C + 4 ساعات تبريد الهواء) على â € <â € <البنية الدقيقة والخواص الميكانيكية للمفاصل الملحومة بالاحتكاك الخطي المصنوعة من سبيكة التيتانيوم TC17. تظهر النتائج أنه مع زيادة درجة حرارة المعالجة الحرارية، تزداد درجة إعادة التبلور α المرحلة و β تزداد الطور بشكل ملحوظ. تغير سلوك الكسر للعينات الشد والصدمة من كسر هش إلى كسر مطيل. بعد المعالجة الحرارية عند 670 درجة فهرنهايت°ج- العينة المشدودة مكسورة في المادة الأساسية. كانت قوة الشد 1262 ميجا باسكال، لكن الاستطالة كانت 81.1% فقط من المادة الأساسية.

في الوقت الحاضر، تُظهر الأبحاث المحلية والأجنبية أن تقنية إصلاح اللحام بالاحتكاك الخطي لها وظيفة أكاسيد التنظيف الذاتي، والتي يمكنها إزالة الأكاسيد بشكل فعال على سطح الترابط دون عيوب معدنية ناجمة عن الذوبان. في الوقت نفسه، يمكنها تحقيق اتصال المواد غير المتجانسة للحصول على أقراص شفرة متكاملة ثنائية السبائك / مزدوجة الأداء، ويمكنها إكمال الإصلاح السريع لكسور جسم الشفرة أو القطع المفقودة من أقراص الشفرة المتكاملة المصنوعة من مواد مختلفة [38]. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المشاكل التي يتعين حلها في استخدام تقنية اللحام بالاحتكاك الخطي لإصلاح أقراص الشفرة المتكاملة، مثل الإجهاد المتبقي الكبير في المفاصل وصعوبة التحكم في جودة وصلات المواد غير المتجانسة. في الوقت نفسه، تحتاج عملية اللحام بالاحتكاك الخطي للمواد الجديدة إلى مزيد من الاستكشاف.

تواصل معنا

نشكرك على اهتمامك بشركتنا! بصفتنا شركة متخصصة في تصنيع أجزاء توربينات الغاز، سنستمر في الالتزام بالابتكار التكنولوجي وتحسين الخدمة، لتوفير المزيد من الحلول عالية الجودة للعملاء في جميع أنحاء العالم. إذا كان لديك أي أسئلة أو اقتراحات أو نوايا تعاون، فنحن أكثر من سعداء بمساعدتك. يرجى الاتصال بنا بالطرق التالية:

ال WhatsApp: +86 135 4409 5201

البريد الإلكتروني:بيتر@turbineblade.net