Du feu à l'envol : Découvrir les merveilles de la technologie thermique dans la fabrication de moteurs aérospatiaux - Recristallisation

Technique d'inhibition

Les excellentes propriétés du superalliage à monocristal proviennent principalement de l'élimination des joints intergranulaires des lames monocristallines, et la recristallisation réduira considérablement la résistance à haute température du superalliage monocristallin d'origine. Après le moulage des lames monocristallines, il est nécessaire de procéder au traitement des trous de film gazeux, au polissage des dents de chevron, à l'usinage des bords latéraux de la plaque, à la soudure des trous de procédé de moulage des pointes de lame, au traitement thermique, et à d'autres travaux de traitement ultérieur tels que l'assemblage. Lors du fonctionnement du moteur, les lames sont soumises à l'impact de l'air chaud et froid, à des températures élevées, à une charge importante et à des vibrations violentes lors de leur rotation à haute vitesse, ce qui peut entraîner une recristallisation. Plusieurs échecs de lames de turbine ont déjà eu lieu. Par conséquent, ces dernières années, les recherches menées à l'étranger et en Chine ont adopté diverses méthodes telles que le traitement thermique préalable pour récupération, le carburation, l'application de revêtements et l'élimination de la couche de déformation superficielle afin d'inhiber la recristallisation et d'ajouter des éléments de renforcement aux joints dans le cadre du travail de réparation par recristallisation.

Technologie d'impression 3D

L'impression 3D, également appelée fabrication additive, intègre des technologies telles que la CAO, la FAO, la métallurgie poudreuse, le traitement par laser et d'autres. En utilisant la technologie d'impression 3D, nous pouvons transformer les idées du "cerveau" en une entité tridimensionnelle et imprimer l'image d'une pièce sur un ordinateur en une pièce "réelle". La technologie d'impression 3D a apporté un changement "révolutionnaire" dans les concepts de fabrication et de traitement. L'Université Monash en Australie a réussi à produire le premier moteur à réaction imprimé en 3D au monde. En même temps, elle collabore avec Boeing, le Groupe Airbus et le Groupe Safran pour fournir des prototypes de moteurs imprimés en 3D destinés à Boeing et d'autres pour des essais en vol. Avec la technologie d'impression 3D, le temps de fabrication des pièces moteurs peut être réduit de trois mois à six jours.

En Chine, la technologie d'impression 3D a été utilisée pour réparer et réutiliser les parties usées des pointes de pales des rotors compresseurs à haute pression des moteurs turbopropulseurs. La technologie d'impression 3D a été utilisée pour fabriquer des pièces non porteuses et des pièces statiques sur le moteur, mais les propriétés mécaniques des pièces sont activement évaluées. En même temps, l'utilisation de la technologie d'impression 3D pour fabriquer des pièces rotoriques de moteur, des pièces porteuses, etc., a également fait l'objet de recherches approfondies.

Technologie de traitement du bord d'échappement de la pale (bord avant et arrière)

La qualité de l’usinage des bords d'entrée et de sortie de la pale de moteur aéronautique est l'un des facteurs clés affectant les performances aérodynamiques du moteur. Les bords d'entrée et de sortie sont également les parties sujettes aux défauts de la pale et les zones sensibles aux défauts de l'alliage de titane. Un grand nombre d'événements de panne de moteur sont causés par des défauts d'usinage des bords d'entrée et de sortie de la pale. Étant donné que les bords d'entrée et de sortie de la pale constituent la partie la plus fine de celle-ci et le bord de la pale, leur rigidité est faible et la déformation lors de l'usinage est importante, ce qui entraîne souvent une apparence anguleuse ou pointue des bords d'entrée et de sortie de la pale. Dans la production en série de pales de moteur, les problèmes technologiques clés liés à un usinage efficace et de haute qualité des bords d'entrée et de sortie des pales n'ont pas encore été entièrement résolus.

Technologie de traitement adaptatif

La technologie de usinage adaptatif est divisée en trois formes, à savoir, l'élaboration adaptative de la trajectoire de position des outils, le contrôle adaptatif du système de commande numérique et l'usinage adaptatif combiné avec la détection numérique [3]. En Chine, la technologie d'usinage adaptatif a été appliquée avec succès dans l'usinage des pales de forçage/précision, la réparation des pales endommagées et l'usinage des disques de pales monobloc par frottement linéaire. Bien que la technologie d'usinage adaptatif ait réalisé des avancées et développements tant sur le plan théorique que pratique, l'application industrielle de cette technologie reste une technologie de recherche en vogue dans la fabrication des moteurs aérospatiaux.

Technologie de fabrication anti-fatigue

La fatigue des matériaux et les défauts de finition de surface sont devenus les principales causes d'échec des pièces des moteurs aérospatiaux, et cette tendance à l'échec augmente. Par conséquent, la "fabrication anti-fatigue" est devenue une technologie phare dans la fabrication des moteurs aérospatiaux. La technologie de fabrication anti-fatigue consiste en un processus qui améliore la durée de vie en fatigue des pièces en modifiant l'organisation et la répartition des contraintes des matériaux lors du processus de fabrication des pièces, sans changer le matériau ou la dimension de section. La durée de vie en fatigue est principalement influencée par le traitement thermique, la corrosion environnementale, la qualité de surface, la concentration de contraintes, le stress de surface et d'autres facteurs. La méthode principale de la fabrication anti-fatigue est de réduire la concentration de contraintes et d'améliorer la résistance de surface des pièces. Réduire la concentration de contraintes consiste à assurer l'intégrité de la surface usinée, et le meilleur moyen d'améliorer la résistance de surface des pièces est le sablage par projection. Dans le processus de fabrication anti-fatigue des moteurs d'avion, plusieurs nouveaux médias de sablage ont été développés à partir du processus traditionnel de sablage, et les nouvelles technologies de sablage laser, de sablage ultrasonore et de sablage à haute pression à l'eau sont largement utilisées.

Technologie de prévention des collisions avec les oiseaux

L'apparition fréquente des collisions avec les oiseaux est devenue un problème incontournable dans le développement des moteurs aérospatiaux, et d'importants travaux de recherche ont été menés à la fois en Chine et à l'étranger. En juillet 2015, les États-Unis par l'intermédiaire de la FAA ont publié l'"Avis sur les exigences en matière de collision avec les oiseaux pour les avions de transport", qui non seulement a établi des exigences et réglementations spécifiques pour la prévention future des collisions avec les oiseaux et des blessures causées par des objets étrangers pour les moteurs d'avion, mais a également indiqué une nouvelle direction de recherche pour le développement de nouveaux matériaux de moteur et de nouvelles technologies de fabrication de structures.