विमान इंजन की पतली दीवार वाली, विशेष आकार वाली और जटिल ब्लेडों के लिए परिशुद्ध मशीनिंग प्रौद्योगिकी और उपकरण

एयरो-इंजन के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए एक प्रमुख घटक के रूप में, ब्लेड में पतली दीवार, विशेष आकार, जटिल संरचना, प्रक्रिया करने में कठिन सामग्री और प्रसंस्करण सटीकता और सतह की गुणवत्ता के लिए उच्च आवश्यकताएं जैसी विशिष्ट विशेषताएं होती हैं। ब्लेड के सटीक और कुशल प्रसंस्करण को कैसे प्राप्त किया जाए, यह वर्तमान एयरो-इंजन निर्माण क्षेत्र में एक बड़ी चुनौती है। ब्लेड प्रसंस्करण सटीकता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों के विश्लेषण के माध्यम से, ब्लेड परिशुद्धता प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और उपकरणों पर अनुसंधान की वर्तमान स्थिति को व्यापक रूप से संक्षेपित किया गया है, और एयरो-इंजन ब्लेड प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के विकास की प्रवृत्ति का पूर्वानुमान लगाया गया है।

एयरोस्पेस उद्योग में, हल्के, उच्च शक्ति वाले पतले-दीवार वाले भागों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और विमान इंजन जैसे महत्वपूर्ण उपकरणों के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण घटक हैं [1]। उदाहरण के लिए, बड़े बाईपास अनुपात वाले विमान इंजन (चित्र 1 देखें) के टाइटेनियम मिश्र धातु के पंखे के ब्लेड 1 मीटर तक लंबे हो सकते हैं, जटिल ब्लेड प्रोफाइल और भिगोना प्लेटफ़ॉर्म संरचनाओं के साथ, और सबसे पतले हिस्से की मोटाई केवल 1.2 मिमी है, जो एक विशिष्ट बड़े आकार का पतला-दीवार वाला विशेष आकार का हिस्सा है [2]। एक विशिष्ट पतली दीवार वाले विशेष आकार के कमजोर कठोरता वाले हिस्से के रूप में, ब्लेड प्रसंस्करण के दौरान विरूपण और कंपन के लिए प्रवण होता है [3]। ये समस्याएं ब्लेड की प्रसंस्करण सटीकता और सतह की गुणवत्ता को गंभीर रूप से प्रभावित करती हैं।

इंजन का प्रदर्शन काफी हद तक ब्लेड के निर्माण स्तर पर निर्भर करता है। इंजन के संचालन के दौरान, ब्लेड को उच्च तापमान और उच्च दबाव जैसे चरम ऑपरेटिंग वातावरण में स्थिरता से काम करने की आवश्यकता होती है। इसके लिए आवश्यक है कि ब्लेड सामग्री में अच्छी ताकत, थकान प्रतिरोध और उच्च तापमान संक्षारण प्रतिरोध होना चाहिए, और संरचनात्मक स्थिरता सुनिश्चित करनी चाहिए [2]। आमतौर पर, विमान इंजन ब्लेड के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु या उच्च तापमान मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है। हालांकि, टाइटेनियम मिश्र धातु और उच्च तापमान मिश्र धातु में खराब मशीनेबिलिटी होती है। काटने की प्रक्रिया के दौरान, काटने का बल बड़ा होता है और उपकरण जल्दी खराब हो जाता है। जैसे-जैसे उपकरण का घिसाव बढ़ता है, काटने का बल और बढ़ेगा, जिसके परिणामस्वरूप अधिक गंभीर मशीनिंग विरूपण और कंपन होगा, घरेलू स्तर पर उत्पादित उच्च बाईपास अनुपात टर्बोफैन इंजन में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र धातु फैन ब्लेड को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, ब्लेड की कुल लंबाई 681 मिमी है, जबकि मोटाई 6 मिमी से कम है। प्रोफ़ाइल की आवश्यकता -0.12 से +0.03 मिमी है, इनलेट और निकास किनारों की आयामी सटीकता -0.05 से +0.06 मिमी है, ब्लेड अनुभाग की मरोड़ त्रुटि भीतर है ±10', और सतह खुरदरापन मान Ra 0.4 से बेहतर हैμएम. इसके लिए आमतौर पर पांच-अक्ष सीएनसी मशीन टूल पर सटीक मशीनिंग की आवश्यकता होती है। हालांकि, ब्लेड की कमज़ोर कठोरता, जटिल संरचना और प्रक्रिया में मुश्किल सामग्रियों के कारण, मशीनिंग की सटीकता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, प्रक्रिया कर्मियों को मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान कई बार कटिंग मापदंडों को समायोजित करना पड़ता है, जो सीएनसी मशीनिंग केंद्र के प्रदर्शन को गंभीर रूप से सीमित करता है और भारी दक्षता बर्बादी का कारण बनता है [4]। इसलिए, सीएनसी मशीनिंग तकनीक के तेज़ी से विकास के साथ, पतली दीवार वाले भागों की मशीनिंग के लिए विरूपण नियंत्रण और कंपन दमन को कैसे प्राप्त किया जाए और सीएनसी मशीनिंग केंद्रों की मशीनिंग क्षमताओं को पूरा खेल दिया जाए, यह उन्नत विनिर्माण कंपनियों के लिए एक तत्काल आवश्यकता बन गई है।

पतली दीवार वाले कमजोर कठोर भागों के विरूपण नियंत्रण प्रौद्योगिकी पर शोध ने लंबे समय से इंजीनियरों और शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है। प्रारंभिक उत्पादन अभ्यास में, लोग अक्सर पतली दीवार वाली संरचनाओं के दोनों किनारों पर बारी-बारी से मिलिंग की जलरेखा रणनीति का उपयोग करते हैं, जो आसानी से आयामी सटीकता पर विरूपण और कंपन के प्रतिकूल प्रभावों को कुछ हद तक कम कर सकता है। इसके अलावा, मजबूत पसलियों जैसे पूर्वनिर्मित बलिदान संरचनाओं को स्थापित करके प्रसंस्करण कठोरता में सुधार करने का एक तरीका भी है।

काटने में कठिन सामग्रियों के लिए काटने की तकनीक

उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले वातावरण में स्थिर सेवा की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, विमान इंजन ब्लेड के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री टाइटेनियम मिश्र धातु या उच्च तापमान मिश्र धातु हैं। हाल के वर्षों में, टाइटेनियम-एल्यूमीनियम इंटरमेटेलिक यौगिक भी महान अनुप्रयोग क्षमता के साथ एक ब्लेड सामग्री बन गए हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं में कम तापीय चालकता, कम प्लास्टिसिटी, कम लोचदार मापांक और मजबूत आत्मीयता की विशेषताएं होती हैं, जिससे उन्हें काटने के दौरान बड़ी कटिंग फोर्स, उच्च कटिंग तापमान, गंभीर कार्य कठोरता और बड़े टूल वियर जैसी समस्याएं होती हैं। वे विशिष्ट रूप से काटने में मुश्किल सामग्री हैं (माइक्रोस्ट्रक्चर मॉर्फोलॉजी चित्र 2 ए देखें) [7]। उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं की मुख्य विशेषताएं उच्च प्लास्टिसिटी और ताकत, खराब तापीय चालकता और अंदर बड़ी मात्रा में घने ठोस घोल हैं इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातु और उच्च तापमान मिश्र धातु जैसे कठिन-से-काटने वाली सामग्रियों के लिए कुशल और सटीक काटने की तकनीक विकसित करना बहुत महत्वपूर्ण है। कठिन-से-काटने वाली सामग्रियों की कुशल और सटीक मशीनिंग प्राप्त करने के लिए, घरेलू और विदेशी विद्वानों ने नवीन काटने के तरीकों, इष्टतम मशीनिंग उपकरण सामग्री और अनुकूलित काटने के मापदंडों के दृष्टिकोण से गहन शोध किया है।

2.1 कटाई प्रसंस्करण विधियों का नवाचार

काटने के तरीकों के अभिनव अनुसंधान और विकास के संदर्भ में, विद्वानों ने सामग्री की मशीनेबिलिटी में सुधार करने और कुशल काटने को प्राप्त करने के लिए लेजर हीटिंग और क्रायोजेनिक कूलिंग जैसे सहायक साधन पेश किए हैं। लेजर हीटिंग असिस्टेड प्रोसेसिंग [9] (चित्र 3 ए देखें) का कार्य सिद्धांत कटिंग एज के सामने वर्कपीस की सतह पर एक उच्च-शक्ति लेजर बीम को केंद्रित करना है, बीम के स्थानीय हीटिंग द्वारा सामग्री को नरम करना, सामग्री की उपज शक्ति को कम करना, जिससे कटिंग बल और उपकरण पहनने को कम करना और काटने की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार करना है। क्रायोजेनिक कूलिंग असिस्टेड प्रोसेसिंग [10] (चित्र 3 बी देखें) कटिंग प्रक्रिया को ठंडा करने के लिए कटिंग भाग पर स्प्रे करने के लिए तरल नाइट्रोजन, उच्च दबाव कार्बन डाइऑक्साइड गैस और अन्य शीतलन मीडिया का उपयोग करता है, सामग्री की खराब तापीय चालकता के कारण अत्यधिक स्थानीय काटने के तापमान की समस्या से बचता है, और वर्कपीस को स्थानीय रूप से ठंडा और भंगुर बनाता है, जिससे चिप ब्रेकिंग प्रभाव को बढ़ाता है। यूके में न्यूक्लियर एएमआरसी कंपनी ने टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण प्रक्रिया को ठंडा करने के लिए उच्च दबाव कार्बन डाइऑक्साइड गैस का सफलतापूर्वक उपयोग किया। शुष्क कटिंग अवस्था की तुलना में, विश्लेषण से पता चलता है कि क्रायोजेनिक कूलिंग असिस्टेड प्रोसेसिंग न केवल कटिंग बल को कम कर सकती है और कटिंग सतह की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है, बल्कि प्रभावी रूप से टूल वियर को भी कम कर सकती है और टूल के सेवा जीवन को बढ़ा सकती है। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक कंपन सहायता प्रसंस्करण [11, 12] (चित्र 3c देखें) भी मुश्किल-से-प्रोसेस सामग्री की कुशल कटिंग के लिए एक प्रभावी तरीका है। उपकरण पर उच्च-आवृत्ति, छोटे-आयाम वाले कंपन को लागू करके, मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान उपकरण और वर्कपीस के बीच आंतरायिक पृथक्करण प्राप्त किया जाता है, जो सामग्री हटाने के तंत्र को बदलता है, गतिशील कटिंग की स्थिरता को बढ़ाता है, प्रभावी रूप से उपकरण और मशीनी सतह के बीच घर्षण से बचाता है, कटिंग तापमान और कटिंग बल को कम करता है, सतह खुरदरापन मूल्यों को कम करता है, और उपकरण पहनने को कम करता है। इसके उत्कृष्ट प्रक्रिया प्रभावों ने व्यापक रूप से ध्यान आकर्षित किया है।

2.2 उपकरण सामग्री का चयन

टाइटेनियम मिश्रधातु जैसी मुश्किल से कटने वाली सामग्रियों के लिए, उपकरण सामग्री का अनुकूलन प्रभावी रूप से काटने के परिणामों में सुधार कर सकता है [8, 13]। अध्ययनों से पता चला है कि टाइटेनियम मिश्रधातु प्रसंस्करण के लिए, प्रसंस्करण गति के अनुसार विभिन्न उपकरणों का चयन किया जा सकता है। कम गति वाली कटिंग के लिए, उच्च-कोबाल्ट हाई-स्पीड स्टील का उपयोग किया जाता है, मध्यम गति वाली कटिंग के लिए, एल्यूमीनियम ऑक्साइड कोटिंग वाले सीमेंटेड कार्बाइड उपकरणों का उपयोग किया जाता है, और उच्च गति वाली कटिंग के लिए, क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड (CBN) उपकरणों का उपयोग किया जाता है; उच्च तापमान मिश्रधातु प्रसंस्करण के लिए, उच्च कठोरता और अच्छे पहनने के प्रतिरोध के साथ उच्च-वैनेडियम हाई-स्पीड स्टील या YG सीमेंटेड कार्बाइड उपकरणों का उपयोग प्रसंस्करण के लिए किया जाना चाहिए।

2.3 इष्टतम कटिंग पैरामीटर

कटिंग पैरामीटर भी मशीनिंग प्रभाव को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक हैं। संबंधित सामग्रियों के लिए उपयुक्त कटिंग पैरामीटर का उपयोग करने से मशीनिंग की गुणवत्ता और दक्षता में प्रभावी रूप से सुधार हो सकता है। एक उदाहरण के रूप में कटिंग गति पैरामीटर लेते हुए, कम कटिंग गति आसानी से सामग्री की सतह पर एक बिल्ट-अप एज क्षेत्र बना सकती है, जिससे सतह की मशीनिंग सटीकता कम हो जाती है; उच्च कटिंग गति आसानी से गर्मी संचय का कारण बन सकती है, जिससे वर्कपीस और टूल जल जाते हैं। इस संबंध में, हार्बिन विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में प्रोफेसर झाई युआनशेंग की टीम ने आमतौर पर उपयोग की जाने वाली मशीन-से-कठिन सामग्रियों के यांत्रिक और भौतिक गुणों का विश्लेषण किया और ऑर्थोगोनल मशीनिंग प्रयोगों [14] (तालिका 1 देखें) के माध्यम से मशीन-से-कठिन सामग्रियों के लिए कटिंग गति की एक अनुशंसित तालिका को संक्षेप में प्रस्तुत किया।

3 जटिल ब्लेड सतहों के लिए सटीक सीएनसी मशीनिंग प्रौद्योगिकी

हाल के वर्षों में, विमानन उद्योग के तेजी से विकास और बढ़ती बाजार मांग के साथ, पतली दीवार वाले ब्लेड के कुशल और सटीक प्रसंस्करण की आवश्यकताओं में तेजी से वृद्धि हुई है, और उच्च परिशुद्धता विरूपण नियंत्रण प्रौद्योगिकी की मांग अधिक जरूरी हो गई है। बुद्धिमान विनिर्माण प्रौद्योगिकी के संदर्भ में, विमान इंजन ब्लेड प्रसंस्करण के विरूपण और कंपन के बुद्धिमान नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक सूचना प्रौद्योगिकी के संयोजन ने कई शोधकर्ताओं के लिए एक गर्म विषय बन गया है। ब्लेड की जटिल घुमावदार सतहों के सटीक प्रसंस्करण में बुद्धिमान सीएनसी सिस्टम को पेश करना, और बुद्धिमान सीएनसी सिस्टम के आधार पर प्रसंस्करण प्रक्रिया में त्रुटियों के लिए सक्रिय रूप से क्षतिपूर्ति करना, विरूपण और कंपन को प्रभावी ढंग से दबा सकता है।

मशीनिंग प्रक्रिया में सक्रिय त्रुटि क्षतिपूर्ति के लिए, उपकरण पथ जैसे मशीनिंग मापदंडों के अनुकूलन और नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए, पहले मशीनिंग विरूपण और कंपन पर प्रक्रिया मापदंडों के प्रभाव को प्राप्त करना आवश्यक है। दो सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली विधियाँ हैं: एक है मशीन पर माप और त्रुटि विश्लेषण [15] के माध्यम से प्रत्येक उपकरण के परिणामों का विश्लेषण और कारण करना; दूसरा है गतिशील विश्लेषण [16], परिमित तत्व मॉडलिंग [17], प्रयोग [18] और तंत्रिका नेटवर्क [19] (चित्र 4 देखें) जैसे तरीकों के माध्यम से मशीनिंग विरूपण और कंपन के लिए एक भविष्यवाणी मॉडल स्थापित करना।

उपरोक्त भविष्यवाणी मॉडल या ऑन-मशीन माप प्रौद्योगिकी के आधार पर, लोग वास्तविक समय में मशीनिंग मापदंडों को अनुकूलित और यहां तक ​​​​कि नियंत्रित कर सकते हैं। मुख्यधारा की दिशा उपकरण पथ को फिर से तैयार करके विरूपण और कंपन के कारण होने वाली त्रुटियों की भरपाई करना है। इस दिशा में आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि "दर्पण क्षतिपूर्ति विधि" [20] है (चित्र 5 देखें)। यह विधि नाममात्र उपकरण प्रक्षेपवक्र को सही करके एकल कटिंग के विरूपण की भरपाई करती है। हालांकि, एक एकल मुआवजा नई मशीनिंग विरूपण का उत्पादन करेगा। इसलिए, विरूपण को एक-एक करके सही करने के लिए कई मुआवजे के माध्यम से काटने वाले बल और मशीनिंग विरूपण के बीच एक पुनरावृत्त संबंध स्थापित करना आवश्यक है। टूल पथ नियोजन पर आधारित सक्रिय त्रुटि मुआवजे की विधि के अलावा, कई विद्वान यह भी अध्ययन कर रहे हैं कि कटिंग मापदंडों और टूल मापदंडों को अनुकूलित और नियंत्रित करके विरूपण और कंपन को कैसे नियंत्रित किया जाए। परीक्षण डेटा के आधार पर, ब्लेड मशीनिंग विरूपण और कंपन प्रतिक्रिया पर प्रत्येक कटिंग पैरामीटर और टूल पैरामीटर के प्रभाव का विश्लेषण किया गया [21-23]। मशीनिंग मापदंडों को अनुकूलित करने, मशीनिंग विरूपण को प्रभावी ढंग से कम करने और कटिंग कंपन को दबाने के लिए एक अनुभवजन्य भविष्यवाणी मॉडल स्थापित किया गया था।

उपरोक्त मॉडलों और विधियों के आधार पर, कई कंपनियों ने पतली दीवार वाले भागों के प्रसंस्करण मापदंडों के वास्तविक समय के अनुकूली नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए सीएनसी मशीनिंग केंद्रों के सीएनसी सिस्टम को विकसित या सुधार किया है। इज़राइल की ओएमएटी कंपनी [24] की इष्टतम मिलिंग प्रणाली इस क्षेत्र में एक विशिष्ट प्रतिनिधि है। यह मुख्य रूप से निरंतर बल मिलिंग के उद्देश्य को प्राप्त करने और जटिल उत्पादों की उच्च दक्षता और उच्च गुणवत्ता वाले प्रसंस्करण का एहसास करने के लिए अनुकूली तकनीक के माध्यम से फ़ीड की गति को समायोजित करता है। इसके अलावा, बीजिंग जिंगडियाओ ने ऑन-मशीन माप अनुकूली मुआवजे [25] के माध्यम से अंडे के छिलके की सतह के पैटर्न को उकेरने के क्लासिक तकनीकी मामले में भी इसी तरह की तकनीक लागू की। संयुक्त राज्य अमेरिका में GE के THERRIEN [26] ने मशीनिंग के दौरान सीएनसी मशीनिंग कोड के लिए एक वास्तविक समय सुधार विधि का प्रस्ताव दिया विमान इंजन टरबाइन घटकों (AROSATEC) के लिए यूरोपीय संघ की स्वचालित मरम्मत प्रणाली एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा ब्लेड की मरम्मत के बाद अनुकूली सटीक मिलिंग का एहसास करती है, और इसे जर्मनी की MTU कंपनी और आयरलैंड की SIFCO कंपनी के ब्लेड मरम्मत उत्पादन में लागू किया गया है [27]।

4. बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों के आधार पर प्रसंस्करण कठोरता में सुधार

प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता में सुधार करने और भिगोना विशेषताओं में सुधार करने के लिए बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग करना भी पतली दीवार वाले ब्लेड प्रसंस्करण के विरूपण और कंपन को दबाने, प्रसंस्करण सटीकता में सुधार करने और सतह की गुणवत्ता में सुधार करने का एक प्रभावी तरीका है। हाल के वर्षों में, विभिन्न प्रकार के एयरो-इंजन ब्लेड [28] के प्रसंस्करण में बड़ी संख्या में विभिन्न प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग किया गया है। चूंकि एयरो-इंजन ब्लेड में आम तौर पर पतली दीवार वाली और अनियमित संरचनात्मक विशेषताएं होती हैं, एक छोटा क्लैंपिंग और पोजिशनिंग क्षेत्र, कम प्रसंस्करण कठोरता और काटने के भार की कार्रवाई के तहत स्थानीय विरूपण होता है, ब्लेड प्रसंस्करण उपकरण आमतौर पर प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता को अनुकूलित करने और प्रसंस्करण विरूपण को दबाने के लिए छह-बिंदु पोजिशनिंग सिद्धांत [29] को संतुष्ट करने के आधार पर वर्कपीस पर सहायक समर्थन लागू करते हैं। पतली दीवार वाली और अनियमित घुमावदार सतहें टूलींग की स्थिति और क्लैम्पिंग के लिए दूसरा, टूलींग की स्थिति, क्लैम्पिंग और सहायक समर्थन तत्वों को प्रत्येक संपर्क बिंदु पर एक समान सतह संपर्क बल उत्पन्न करने के लिए वर्कपीस की जटिल घुमावदार सतह से बेहतर ढंग से मेल खाना चाहिए। इन दो आवश्यकताओं के जवाब में, विद्वानों ने एक लचीली टूलींग प्रणाली का प्रस्ताव दिया है। लचीली टूलींग प्रणालियों को चरण परिवर्तन लचीली टूलींग और अनुकूली लचीली टूलींग में विभाजित किया जा सकता है। चरण परिवर्तन लचीला टूलींग द्रव के चरण परिवर्तन से पहले और बाद में कठोरता और भिगोना में परिवर्तनों का उपयोग करता है: तरल चरण या मोबाइल चरण में द्रव में कम कठोरता और भिगोना होता है, और कम दबाव में वर्कपीस की जटिल घुमावदार सतह के अनुकूल हो सकता है। बाद में, द्रव को एक ठोस चरण में बदल दिया जाता है या बिजली/चुंबकत्व/गर्मी जैसे बाहरी बलों द्वारा समेकित किया जाता है

विमान इंजन ब्लेड की पारंपरिक प्रसंस्करण तकनीक में प्रक्रिया उपकरण सहायक समर्थन को भरने के लिए कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु जैसे चरण परिवर्तन सामग्री का उपयोग करना है। यही है, वर्कपीस रिक्त को छह बिंदुओं पर स्थित और क्लैंप करने के बाद, वर्कपीस के पोजिशनिंग संदर्भ को वर्कपीस के लिए सहायक समर्थन प्रदान करने के लिए कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु के माध्यम से कास्टिंग ब्लॉक में डाला जाता है, और जटिल बिंदु पोजिशनिंग को नियमित सतह पोजिशनिंग में परिवर्तित किया जाता है, और फिर संसाधित किए जाने वाले भाग की सटीक प्रसंस्करण की जाती है (चित्र 6 देखें)। इस प्रक्रिया विधि में स्पष्ट दोष हैं: पोजिशनिंग संदर्भ रूपांतरण से पोजिशनिंग सटीकता में कमी आती है; उत्पादन की तैयारी जटिल है, और कम पिघलने बिंदु मिश्र धातु की कास्टिंग और पिघलने से वर्कपीस की सतह पर अवशेष और सफाई की समस्याएं भी आती हैं। इसी समय, कास्टिंग और पिघलने की स्थिति भी अपेक्षाकृत खराब होती है [30]। उपरोक्त प्रक्रिया दोषों को हल करने के लिए, एक सामान्य विधि एक चरण परिवर्तन सामग्री [31] के साथ संयुक्त एक बहु-बिंदु समर्थन संरचना को पेश करना है। समर्थन संरचना का ऊपरी सिरा स्थिति निर्धारण के लिए वर्कपीस से संपर्क करता है, और निचला सिरा कम गलनांक वाले मिश्र धातु कक्ष में डूबा रहता है। कम गलनांक वाले मिश्र धातु की चरण परिवर्तन विशेषताओं के आधार पर लचीला सहायक समर्थन प्राप्त किया जाता है। यद्यपि समर्थन संरचना की शुरूआत कम गलनांक वाले मिश्र धातुओं के ब्लेड से संपर्क करने के कारण होने वाले सतही दोषों से बच सकती है, लेकिन चरण परिवर्तन सामग्री की प्रदर्शन सीमाओं के कारण, चरण परिवर्तन लचीला टूलींग उच्च कठोरता और उच्च प्रतिक्रिया गति की दो प्रमुख आवश्यकताओं को एक साथ पूरा नहीं कर सकता है, और उच्च दक्षता वाले स्वचालित उत्पादन पर लागू करना मुश्किल है।

चरण परिवर्तन लचीले टूलींग की कमियों को हल करने के लिए, कई विद्वानों ने लचीले टूलींग के अनुसंधान और विकास में अनुकूलन की अवधारणा को शामिल किया है। अनुकूली लचीला टूलींग इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम के माध्यम से जटिल ब्लेड आकृतियों और संभावित आकार त्रुटियों को अनुकूल रूप से मेल कर सकता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि संपर्क बल पूरे ब्लेड पर समान रूप से वितरित किया जाता है, टूलींग आमतौर पर एक समर्थन मैट्रिक्स बनाने के लिए बहु-बिंदु सहायक समर्थन का उपयोग करता है। त्सिंगुआ विश्वविद्यालय में वांग हुई की टीम ने निकट-नेट-आकार ब्लेड प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त एक बहु-बिंदु लचीला सहायक समर्थन प्रक्रिया उपकरण प्रस्तावित किया [32, 33] (चित्र 7 देखें)। टूलींग निकट-नेट-आकार ब्लेड की ब्लेड सतह को सहारा देने में सहायता के लिए कई लचीले सामग्री क्लैंपिंग तत्वों का उपयोग करता है, जिससे संपर्क क्षेत्र में वृद्धि होती है â € <â € <प्रत्येक संपर्क क्षेत्र और यह सुनिश्चित करना कि क्लैम्पिंग बल प्रत्येक संपर्क भाग और पूरे ब्लेड पर समान रूप से वितरित किया जाता है, जिससे प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता में सुधार होता है और ब्लेड के स्थानीय विरूपण को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है। टूलींग में स्वतंत्रता की कई निष्क्रिय डिग्री होती हैं, जो ओवर-पोजिशनिंग से बचते हुए ब्लेड के आकार और उसकी त्रुटि से अनुकूल रूप से मेल खा सकती हैं। लचीली सामग्रियों के माध्यम से अनुकूली समर्थन प्राप्त करने के अलावा, अनुकूली लचीले टूलींग के अनुसंधान और विकास में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत को भी लागू किया जाता है। बीजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ़ एरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स में यांग यिआंगिंग की टीम ने विद्युत चुम्बकीय प्रेरण [34] के सिद्धांत के आधार पर एक सहायक समर्थन उपकरण का आविष्कार किया। टूलींग विद्युत चुम्बकीय संकेत द्वारा उत्साहित एक लचीले सहायक समर्थन का उपयोग करता है, जो प्रक्रिया प्रणाली की भिगोना विशेषताओं को बदल सकता है। क्लैम्पिंग प्रक्रिया के दौरान, सहायक समर्थन स्थायी चुंबक की क्रिया के तहत वर्कपीस के आकार से अनुकूल रूप से मेल खाता है। प्रसंस्करण के दौरान, वर्कपीस द्वारा उत्पन्न कंपन सहायक समर्थन को प्रेषित किया जाएगा, और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के अनुसार रिवर्स विद्युत चुम्बकीय बल उत्साहित होगा, जिससे पतली दीवार वाली वर्कपीस प्रसंस्करण के कंपन को दबाया जा सकेगा।

वर्तमान में, प्रक्रिया उपकरण डिजाइन की प्रक्रिया में, परिमित तत्व विश्लेषण, आनुवंशिक एल्गोरिदम और अन्य तरीकों का उपयोग आम तौर पर बहु-बिंदु सहायक समर्थन [35] के लेआउट को अनुकूलित करने के लिए किया जाता है। हालांकि, अनुकूलन परिणाम आमतौर पर केवल यह सुनिश्चित कर सकता है कि एक बिंदु पर प्रसंस्करण विरूपण कम से कम हो, और यह गारंटी नहीं दे सकता कि अन्य प्रसंस्करण भागों में समान विरूपण दमन प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है। ब्लेड प्रसंस्करण प्रक्रिया में, आमतौर पर एक ही मशीन टूल पर वर्कपीस पर टूल पास की एक श्रृंखला की जाती है, लेकिन विभिन्न भागों के प्रसंस्करण के लिए क्लैम्पिंग की आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं और यहां तक ​​​​कि समय-भिन्न भी हो सकती हैं। स्थिर बहु-बिंदु समर्थन विधि के लिए, यदि सहायक समर्थनों की संख्या में वृद्धि करके प्रक्रिया प्रणाली की कठोरता में सुधार किया जाता है, तो एक तरफ, टूलींग का द्रव्यमान और मात्रा बढ़ जाएगी, और दूसरी तरफ, उपकरण का आंदोलन स्थान संकुचित हो जाएगा। इसलिए, अनुवर्ती प्रक्रिया उपकरण [36-38] जो प्रसंस्करण प्रक्रिया के अनुसार स्वचालित रूप से समर्थन लेआउट और समर्थन बल को ऑनलाइन समायोजित करता है, प्रस्तावित किया गया है। अनुवर्ती प्रक्रिया उपकरण (चित्र 8 देखें) किसी भी प्रसंस्करण प्रक्रिया शुरू होने से पहले उपकरण प्रक्षेपवक्र और समय-भिन्न काटने की प्रक्रिया के काम करने की स्थिति में परिवर्तन के आधार पर उपकरण और टूलींग के समन्वित सहयोग के माध्यम से गतिशील समर्थन प्राप्त कर सकते हैं: पहले सहायक समर्थन को ऐसी स्थिति में ले जाएं जो वर्तमान प्रसंस्करण विरूपण को दबाने में मदद करता है, ताकि प्रसंस्करण क्षेत्र का क्षेत्र वर्कपीस को सक्रिय रूप से समर्थन दिया जाता है, जबकि वर्कपीस के अन्य भाग यथासंभव कम संपर्क के साथ स्थिति में बने रहते हैं, जिससे प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान समय-भिन्न क्लैम्पिंग आवश्यकताओं का मिलान होता है।

प्रक्रिया उपकरणों की अनुकूली गतिशील समर्थन क्षमता को और बढ़ाने के लिए, प्रसंस्करण प्रक्रिया में अधिक जटिल क्लैम्पिंग आवश्यकताओं से मेल खाने के लिए, और ब्लेड प्रसंस्करण उत्पादन की गुणवत्ता और दक्षता में सुधार करने के लिए, अनुवर्ती सहायक समर्थन को कई गतिशील सहायक समर्थनों द्वारा गठित समूह में विस्तारित किया जाता है। प्रत्येक गतिशील सहायक समर्थन को कार्यों का समन्वय करने और विनिर्माण प्रक्रिया की समय-भिन्न आवश्यकताओं के अनुसार समर्थन समूह और कार्यवस्तु के बीच संपर्क को स्वचालित रूप से और शीघ्रता से पुनर्निर्माण करने की आवश्यकता होती है। पुनर्निर्माण प्रक्रिया संपूर्ण कार्यवस्तु की स्थिति में हस्तक्षेप नहीं करती है और स्थानीय विस्थापन या कंपन का कारण नहीं बनती है। इस अवधारणा पर आधारित प्रक्रिया उपकरण को स्व-पुनर्विन्यास योग्य समूह स्थिरता [39] कहा जाता है, जिसमें लचीलापन, पुनर्विन्यास और स्वायत्तता के फायदे हैं। स्व-पुनः विन्यास योग्य समूह स्थिरता विनिर्माण प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार समर्थित सतह पर विभिन्न स्थितियों में कई सहायक समर्थन आवंटित कर सकती है, और पर्याप्त कठोरता सुनिश्चित करने और अनावश्यक समर्थन को समाप्त करते हुए, बड़े क्षेत्र के साथ जटिल आकार के वर्कपीस के अनुकूल हो सकती है। फिक्सचर की कार्य पद्धति यह है कि नियंत्रक निर्धारित कार्यक्रम के अनुसार निर्देश भेजता है, और मोबाइल बेस निर्देशों के अनुसार समर्थन तत्व को लक्ष्य स्थिति में लाता है। समर्थन तत्व अनुरूप समर्थन प्राप्त करने के लिए कार्यवस्तु के स्थानीय ज्यामितीय आकार के अनुकूल हो जाता है। एकल समर्थन तत्व और स्थानीय कार्यवस्तु के बीच संपर्क क्षेत्र की गतिशील विशेषताओं (कठोरता और अवमंदन) को समर्थन तत्व के मापदंडों को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिक समर्थन तत्व आमतौर पर संपर्क विशेषताओं को बदलने के लिए इनपुट हाइड्रोलिक दबाव को बदल सकता है)। प्रक्रिया प्रणाली की गतिशील विशेषताएं कई समर्थन तत्वों और वर्कपीस के बीच संपर्क क्षेत्र की गतिशील विशेषताओं के युग्मन द्वारा बनाई जाती हैं, और प्रत्येक समर्थन तत्व के मापदंडों और समर्थन तत्व समूह के लेआउट से संबंधित होती हैं। स्व-पुनर्विन्यास योग्य समूह स्थिरता के बहु-बिंदु समर्थन पुनर्निर्माण योजना के डिजाइन को निम्नलिखित तीन मुद्दों पर विचार करने की आवश्यकता है: वर्कपीस के ज्यामितीय आकार के अनुकूल होना, समर्थन तत्वों का तेजी से पुन: स्थान निर्धारण, और कई समर्थन बिंदुओं का समन्वित सहयोग [40]। इसलिए, स्व-पुन: विन्यास योग्य समूह स्थिरता का उपयोग करते समय, विभिन्न प्रसंस्करण स्थितियों के तहत बहु-बिंदु समर्थन लेआउट और समर्थन मापदंडों को हल करने के लिए इनपुट के रूप में वर्कपीस आकार, लोड विशेषताओं और अंतर्निहित सीमा स्थितियों का उपयोग करना आवश्यक है, बहु-बिंदु समर्थन आंदोलन पथ की योजना बनाएं, समाधान परिणामों से नियंत्रण कोड उत्पन्न करें और इसे नियंत्रक में आयात करें। वर्तमान में, घरेलू और विदेशी विद्वानों ने स्व-पुनर्गठन योग्य समूह फिक्स्चर पर कुछ शोध और प्रयास किए हैं। विदेशी देशों में, यूरोपीय संघ की परियोजना स्वार्मइटफिक्स ने एक नई अत्यधिक अनुकूलनीय स्व-पुनर्विन्यास योग्य स्थिरता प्रणाली [41] विकसित की है, जो संसाधित भागों को बेहतर समर्थन देने के लिए कार्यक्षेत्र पर स्वतंत्र रूप से घूमने और वास्तविक समय में पुन: स्थिति निर्धारण करने के लिए मोबाइल सहायक समर्थन के एक सेट का उपयोग करती है। इस परियोजना में SwarmItFIX प्रणाली का प्रोटोटाइप क्रियान्वित किया गया है (चित्र 9a देखें) तथा एक इतालवी विमान निर्माता के स्थल पर इसका परीक्षण किया गया है। चीन में, सिंघुआ विश्वविद्यालय में वांग हुई की टीम ने एक चार-बिंदु क्लैम्पिंग सपोर्ट वर्कबेंच विकसित किया है जिसे मशीन टूल [42] के समन्वय में नियंत्रित किया जा सकता है (चित्र 9 बी देखें)। यह कार्यक्षेत्र कैंटिलीवर टेनन को सहारा दे सकता है और टरबाइन ब्लेड के टेनन की बारीक मशीनिंग के दौरान स्वचालित रूप से उपकरण से बच सकता है।

5 भविष्य के विकास रुझानों पर चर्चा

5.1 नई सामग्री

जैसे-जैसे विमान इंजन के थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात डिज़ाइन की ज़रूरतें बढ़ती जा रही हैं, भागों की संख्या धीरे-धीरे कम होती जा रही है, और भागों का तनाव स्तर भी बढ़ता जा रहा है। दो मुख्य पारंपरिक उच्च तापमान संरचनात्मक सामग्रियों का प्रदर्शन अपनी सीमा तक पहुँच गया है। हाल के वर्षों में, विमान इंजन ब्लेड के लिए नई सामग्रियों का तेज़ी से विकास हुआ है, और पतली दीवार वाले ब्लेड बनाने के लिए अधिक से अधिक उच्च प्रदर्शन वाली सामग्रियों का उपयोग किया जा रहा है। उनमें से, γ-TiAl मिश्रधातु[43] में उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध और अच्छे ऑक्सीकरण प्रतिरोध जैसे उत्कृष्ट गुण हैं। साथ ही, इसका घनत्व 3.9g/cm3 है, जो उच्च तापमान मिश्रधातुओं का केवल आधा है। भविष्य में, 700-800 के तापमान रेंज में ब्लेड के रूप में इसकी बहुत संभावना है।℃। हालांकि γ-TiAl मिश्र धातु में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं, इसकी उच्च कठोरता, कम तापीय चालकता, कम फ्रैक्चर कठोरता और उच्च भंगुरता खराब सतह अखंडता और कम परिशुद्धता का कारण बनती है γ-TiAl मिश्र धातु सामग्री काटने के दौरान, जो भागों की सेवा जीवन को गंभीरता से प्रभावित करती है। इसलिए, प्रसंस्करण अनुसंधान γ-TiAl मिश्र धातु का महत्वपूर्ण सैद्धांतिक महत्व और मूल्य है, और यह वर्तमान ब्लेड प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी की एक महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा है।

5.2 समय-परिवर्तनशील अनुकूली प्रसंस्करण

एयरोइंजन ब्लेड में जटिल घुमावदार सतह होती है और इसके लिए उच्च आकार की सटीकता की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, उनके सटीक मशीनिंग में मुख्य रूप से पथ नियोजन और मॉडल पुनर्निर्माण के आधार पर ज्यामितीय अनुकूली मशीनिंग विधियों का उपयोग किया जाता है। यह विधि ब्लेड मशीनिंग सटीकता पर स्थिति, क्लैम्पिंग आदि के कारण होने वाली त्रुटियों के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है। प्रभाव। हालांकि, डाई फोर्जिंग ब्लेड ब्लैंक की असमान मोटाई के कारण, नियोजित पथ के अनुसार काटने की प्रक्रिया के दौरान उपकरण के विभिन्न क्षेत्रों में काटने की गहराई अलग-अलग होती है, जो काटने की प्रक्रिया में अनिश्चित कारकों को लाती है और प्रसंस्करण स्थिरता को प्रभावित करती है। भविष्य में, सीएनसी अनुकूली मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान, वास्तविक मशीनिंग स्थिति परिवर्तनों को बेहतर ढंग से ट्रैक किया जाना चाहिए [44], जिससे जटिल घुमावदार सतहों की मशीनिंग सटीकता में काफी सुधार होगा और एक समय-भिन्न नियंत्रण अनुकूली मशीनिंग विधि का निर्माण होगा जो वास्तविक समय के फीडबैक डेटा के आधार पर काटने के मापदंडों को समायोजित करता है।

5.3 बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरण

इंजन में भागों के सबसे बड़े प्रकार के रूप में, ब्लेड की विनिर्माण दक्षता सीधे इंजन की समग्र विनिर्माण दक्षता को प्रभावित करती है, और ब्लेड की विनिर्माण गुणवत्ता सीधे इंजन के प्रदर्शन और जीवन को प्रभावित करती है। इसलिए, ब्लेड की बुद्धिमान सटीक मशीनिंग आज दुनिया में इंजन ब्लेड निर्माण की विकास दिशा बन गई है। मशीन टूल्स और प्रोसेस उपकरणों का अनुसंधान और विकास बुद्धिमान ब्लेड प्रसंस्करण को साकार करने की कुंजी है। सीएनसी तकनीक के विकास के साथ, मशीन टूल्स के खुफिया स्तर में तेजी से सुधार हुआ है, और प्रसंस्करण और उत्पादन क्षमता में काफी वृद्धि हुई है। इसलिए, बुद्धिमान प्रक्रिया उपकरणों का अनुसंधान और विकास और नवाचार पतली दीवार वाले ब्लेड की कुशल और सटीक मशीनिंग के लिए एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है। अत्यधिक बुद्धिमान सीएनसी मशीन टूल्स को प्रक्रिया उपकरणों के साथ जोड़कर एक बुद्धिमान ब्लेड प्रसंस्करण प्रणाली बनाई जाती है (चित्र 10 देखें), जो पतली दीवार वाले ब्लेड की उच्च-सटीकता, उच्च-दक्षता और अनुकूली सीएनसी मशीनिंग का एहसास करती है।