De la Fuego a Vuelo: Descubriendo las maravillas de la tecnología térmica en la fabricación de motores aeroespacialesRecristalización

Técnica de inhibición

Las excelentes propiedades del superaleación de cristal único se deben principalmente a la eliminación de los límites de grano de las hojas de cristal único, y la recristalización reducirá significativamente la resistencia a altas temperaturas del superaleación original de cristal único. Después del proceso de fundición de las hojas de cristal único, es necesario realizar trabajos de procesamiento posteriores como el agujero del film de gas, el desbaste de los dientes de encaje, el fresado lateral de la placa de borde, la soldadura del agujero de proceso de la punta de la hoja, el tratamiento térmico y la ensambladura. Durante el funcionamiento del motor, la hoja está expuesta al impacto de aire caliente y frío, altas temperaturas, cargas enormes y vibraciones violentas durante la rotación a alta velocidad, lo que puede provocar recristalización. Se han producido varios fallos de las palas de la turbina. Por lo tanto, en los últimos años, la investigación nacional e internacional ha adoptado métodos relacionados como el tratamiento térmico previo para recuperación, el carburizado, el recubrimiento y la eliminación de la capa de deformación superficial con el fin de inhibir la recristalización y añadir elementos de refuerzo de los límites en el trabajo de reparación por recristalización.

tecnología de impresión 3D

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, integra tecnologías de CAD, CAM, metalurgia en polvo, procesamiento láser y otras. Usando la tecnología de impresión 3D, podemos convertir el pensamiento del "cerebro" en una entidad tridimensional, e imprimir la imagen de una pieza en la computadora en una pieza "real". La tecnología de impresión 3D ha realizado un cambio "revolucionario" en la tecnología de fabricación y el concepto de procesamiento. La Universidad de Monash en Australia ha producido con éxito el primer motor a reacción impreso en 3D del mundo. Al mismo tiempo, también está trabajando con Boeing, Grupo Airbus y Grupo Safran para proporcionar prototipos de motores impresos en 3D para que Boeing y otros los prueben en vuelo. Con la tecnología de impresión 3D, el tiempo de fabricación de las piezas del motor se puede reducir de tres meses a seis días.

En China, la tecnología de impresión 3D se utilizó para reparar y reutilizar las partes desgastadas de la punta de los blades del rotor del compresor de alta presión del motor de turbofán. La tecnología de impresión 3D ha sido utilizada para fabricar piezas no portantes y piezas estáticas en el motor, pero las propiedades mecánicas de las piezas están siendo evaluadas activamente, al mismo tiempo, el uso de la tecnología de impresión 3D para fabricar piezas de rotor del motor, piezas portantes, etc., también ha llevado a cabo investigaciones extensas.

Tecnología de procesamiento del borde de escape de la hoja (borde frontal y posterior)

La calidad de mecanizado del borde de entrada y salida de la hoja del motor aeroespecial es uno de los factores clave que afectan al rendimiento aerodinámico del motor aeroespecial. El borde de entrada y salida también es la parte propensa a defectos de la hoja y la zona sensible a defectos del titanio. Un gran número de eventos de fallo del motor son causados por defectos de mecanizado en el borde de entrada y salida de la hoja. Debido a que el borde de entrada y salida de la hoja es la parte más delgada de la hoja y el borde de la misma, su rigidez es baja y la deformación durante el procesamiento es grande, y a menudo aparece cuadrado y puntiagudo el borde de entrada y salida de la hoja procesada. En la producción masiva de hojas de motores, los problemas tecnológicos clave de procesamiento eficiente y de alta calidad del borde de entrada y salida de las hojas no han sido completamente resueltos.

Tecnología de procesamiento adaptativo

La tecnología de mecanizado adaptativo se divide en tres formas: planificación adaptativa de la trayectoria de posición de la herramienta, control adaptativo del sistema de control numérico y mecanizado adaptativo combinado con detección digital [3]. En China, la tecnología de mecanizado adaptativo se ha aplicado con éxito en el mecanizado de precisiones de forja/rodillos de aspas, reparación de aspas dañadas y mecanizado de discos monobloques de aspas mediante soldadura por fricción lineal. Aunque la tecnología de mecanizado adaptativo ha logrado avances y desarrollo tanto en teoría como en práctica, la aplicación ingenieril de la tecnología de mecanizado adaptativo sigue siendo una tecnología de investigación relevante en la fabricación de motores aeroespaciales.

Tecnología de fabricación anti-fatiga

El agotamiento del material y los defectos de mecanizado en la superficie se han convertido en las principales causas de fallo de las piezas de motores aeroespaciales, y este fallo ha mostrado una tendencia creciente, por lo que la "fabricación anti-fatiga" se ha convertido en una tecnología de moda en la fabricación de motores aeroespaciales. La tecnología de fabricación anti-fatiga se refiere al proceso de fabricación que mejora la vida útil por fatiga de las piezas modificando la organización y la distribución de tensiones de los materiales durante el proceso de fabricación de las piezas, sin cambiar el material ni el tamaño de la sección. La vida útil por fatiga se ve principalmente afectada por el tratamiento térmico, la corrosión ambiental, la calidad de la superficie, la concentración de tensiones, el estrés superficial y otros factores. El principal método de fabricación anti-fatiga es reducir la concentración de tensiones y mejorar la resistencia superficial de las piezas. Reducir la concentración de tensiones implica garantizar la integridad de la superficie mecanizada, y la mejor manera de mejorar la resistencia superficial de las piezas es mediante el chorro de bolas (shot peening). En el proceso de fabricación anti-fatiga de motores aeroespaciales, se han desarrollado varios nuevos medios de chorro de bolas en el proceso tradicional de chorro de bolas, y las nuevas tecnologías de chorro de bolas láser, chorro de bolas ultrasónico y chorro de bolas de agua a alta presión se han aplicado ampliamente.

Tecnología de prevención de impactos de aves

La frecuente ocurrencia de impactos de aves se ha convertido en un problema inevitable en el desarrollo de motores aeroespaciales, y se han realizado amplias investigaciones tanto en el ámbito nacional como internacional. En julio de 2015, la FAA de Estados Unidos emitió la notificación "Requisitos de impacto de aves para aeronaves de transporte", que no solo estableció requisitos y regulaciones específicas para la prevención futura de impactos de aves y lesiones por objetos extraños en los motores de las aeronaves, sino que también indicó una nueva dirección de investigación para el desarrollo de nuevos materiales de motores y tecnología de fabricación de nuevas estructuras.