Kako se izrađuju rotorske lopaticе visokotlaka turbine zrakoplovnih motora?

Načelo kako se izrađuju rotorske lopaticе visokotlaka turbine zrakoplovnog motora je vrlo jednostavno, ali različiti parametri u ovom procesu zahtijevaju puno eksperimenata kako bi se dobili parametri svakog čvora, sastav pomoćnih materijala i puno sreće.

Prvo, rotorske lopatice visokotlaka turbine trebaju kompleksne unutarnje hladnjake (vidi sliku ispod). Prvo se izrađuju unutarnji hladnjaci (bez rupa za hlađenje, o tome će biti kasnije). Zatim se cirenska forma od posebnog keramičkog materijala lije u oblik hladnjaka.

Nakon što imate ovaj keramički šablon zračnog puta, spojite ga s vanjskim šablonom ljevica i stavite ga u lisu. Toplina super legure* ulazi u šablon s vrha prema dnu (uključujući keramički šablon unutarnjeg zračnog puta i vaxovani vanjski šablon). Izrada besbrojnih slojeva obložbe između svakog šablona je vrlo neprijatna. Njemačke tvrtke koriste robote za to, a čini se da Rusija još uvijek koristi makaze tete. Ove obložbe direktno određuju kvalitetu lija, a tolerancija je ekstremno niska.

U ovom trenutku, lisarska mašina će strogo kontrolirati temperaturu topline super legure, a zatim će je nekamo zatvrdnuti na horizontalnoj ravnini (to jest, rast kristala), s dna prema vrhu, kada kristal raste u spiralnom obliku (odabirnik kristala), međusobno se guraju i biraju, i na kraju će ostati samo jedan kristal koji je najbliži predviđenom smjeru, a taj kristal će nastaviti rasti prema gore.

Zbog toga što visokotlaka osovina mora rotirati više od 10.000 puta, svaki dio je podložan više od 10 tona centrifugalne sile, a jačina niklovih kristala u svakom smjeru je različita, pa se njegova dijagonala (najjači smjer) mora nalaziti unutar 10 stupnjeva od smjera centrifugalne sile. (Još jedna napomena, jednosmjerna nikloalijansa koja se koristi u rotoru niskotlagog turbine zahtijeva smjer kristala, ali ne samo jedan kristal, jer je točkastajanje jednokristalnog materijala za 50K više nego polikristalnog (uključujući jednosmjerni kristal)).

Postotak dobivljenosti nije visok. Po mom znanju, mnoge odlične tvornice preciznog litanja u Njemačkoj su izazvale ovaj postupak i konačno krumpirale. Prag je stvarno prevelik.

Na kraju, dobiva se završeni proizvod i koristi se posebna baza za raspustanje keramičkog oblika izduvnice koji je ostao u izduvnicu za činjenje hladnjakova. Postoje elektro-raspustanja rupa i elektrokemijske rupe. Najčešće rupe se čine laserom. Oblik rupa je također vrlo složen. Zatim slijedi elektro-posluživanje, što je također ogromna znanstvena oblast.

Slika ispod prikazuje polikristalno na lijevoj strani, jednosmjerni kristal u sredini i jednokristalno na desnoj strani.

Međutim, nakon odljevanja, lopovi nemaju zrakodvori koje povezuju unutrašnji hladnjak s površinom lopova. To se općenito obavlja laserom. Budući da je hladni zrak izgubio mnogo tlaka tijekom ekstrakcije iz visokotlačnog kompresora i teče od praznoga valjka do visokotlačnog turbine, iako je centralni protok zraka također izgubio tlak pri prolasku kroz sagoravanje, a proces od valjka do lopova ima određeni centripetalni kompresijski i povećavajući tlak učink, ipak je potreban viši statični tlak za upućivanje hladnog zraka na površinu lopova. U ovom trenutku potrebna je rupa s proširenom presjekom kako bi se obradila hladna zraka, smanjila dinamički tlak i povećala statični tlak, a zatim hladni zrak odgoni vruću centralnu struju zraka od površine lopova (mnogo nesmislica). Pored toga, prevelika brzina uzrokuje da se hlađenje direktno ulaže u centralni protok zraka, a ima još jedan posao, a to je formiranje sloja hladne zračene plime na površini lopova za štitu lopova, što zahtjeva smanjenje brzine i povećanje tlaka.

Stoga, ovaj tip rupa treba optimizirati svoj geometrijski oblik za različite pozicije. Laserno odvrljanje se može lako automatizirati, ali je nedostatak taj što će doći do unutarnjeg površinskog napona.

Rep turbinog statora (jednosmjerni kristal, nepovoljan) mora biti probovan rupama za hlađenje probudnog toka kako bi služio zatim idućem turbinom rotoru. Ova rupa je ekstremno dugokraka i ne može izdržati unutarnji napetosti, pa se stvara pomoću elektrokemijskog koroziranja. Naravno, ovo nisu apsolutne stvari, i različite tvrtke imaju različite načine obrade.

Nakon ovoga, dobivena je jedna kristalna turbinasta šipka, ali još nije oblagana. Suviđene turbinaste šipke zahtijevaju sloj toplinske barijerske oblage zirkonia, keramičkog oksida zirkonia. Budući da je keramički materijal, do neke mjere je hrupeći. Kada turbinizacija radi, ako postoji malo deformacije, cijeli dio se može odlupiti i turbinaste šipke će odmah topiti. To je apsolutno neprihvatljivo u Hangfi.

Tada je postojao proces EB-PVD (Elektronski zrak fizičko parnih depozita), metoda parne depozicije.

Naravno, prije nego što se napravi, postoje mnoge druge slojeve materijala, kao što su platiniranje (platinum), plazmensko spremanje itd. Također postoji i sloj koji pojačava zirkonijum i prilično ga lepi kao klijeu. Naravno, između svake tvrtke postoje male razlike, a nisu statične.

Prvo, elektronska puška emitira elektronski zrak, koji se vodi magnetskim poljem i udara u zirkonijev substrat. Substrat koji je bombardiran elektronima prelazi u plinovito stanje, a plinovita zirkonija vodi se na površinu lopatica gdje počinje rasti. Zirkonija će rasti u malim štapićima primitkom od 1 mikrona i duljinom od 50 mikrona, gusto pokrivajući površinu listića bez pražnina koje su obložene. Budući da nije cjeloviti komad keramike, ti maleni štapići mogu se malo pomičiti jedan u odnosu na drugi bez toga da se cijeli komad odljepi, što riješava problem neuspjeha uzrokanog deformacijom.

Zirkonijum ima izuzetno veliku tvrdoću i izuzetno nisku toplinsku provodljivost, što omogućuje postizanje vrlo strmog gradijenta temperature između niklovog podstrata i vrućeg jezgra zraka. S unutarnjim hlađenjem i filmskim hlađenjem, lisica može raditi dugo s visokom čvrstoćom i visokom pouzdanosti u okolini mnogo višoj od svoje temperature taljenja.

U ovom trenutku, površina lisice je završena. Da bi se uklapala u turbinu, lisica također treba imati šuplju ili klinastu strukturu na kraju lisice.

Kao što je već rečeno, svaka turbinska lisica izdržava preko deset tona centrifugalne sile tijekom rada, a i kraj lisice mora biti ob-radjen vrlo precizno. Niklova superlegura je vrlo tvrda, otporna na visoke temperature i vrlo teška za obradu.

Kraj lisice se oštriti. Lisica je zaključana u posebnu fiksaturu, a gornji i donji šleferi s suprotnom geometrijom (matrica) šlepe unutra.

To će uzrokovati brzi slom cilindričnog klupa, pa se na vanjsku stranu dvaju klupova dodaje pozitivni dijamantski klup kako bi se neprestano klupao klup kako bi ostao radno sposoban. Dijamanti na dijamantskom klupu lepiju se robote.

Nakon ovih postupaka i inspekcije, češlja je spremna za rad. To je samo dio motora zrakoplova, a motor zrakoplova je samo modul na zrakoplovu.