Dallo Fuoco al Volo: Scoprire i meravigliosi aspetti della tecnologia termica nella produzione di motori aerei Ricristallizzazione

Tecnica di inibizione

Le eccellenti proprietà del superlega monocristallina sono principalmente dovute all'eliminazione dei confini di grano delle pale monocristalline, e la ricristallizzazione ridurrà significativamente la resistenza a temperature elevate dell'originale lega monocristallina. Dopo il processo di fusione delle pale monocristalline, è necessario eseguire lavorazioni successive come la realizzazione dei fori per il film di gas, la levigatura dei denti a tenone, la fresatura laterale della piastra, la saldatura del foro tecnologico sulla punta della lama, il trattamento termico, l'assemblaggio e altro. Durante l'operazione del motore, la lama subisce l'impatto di aria calda e fredda, temperature elevate, carichi enormi e vibrazioni violente durante la rotazione ad alta velocità, e potrebbe verificarsi una ricristallizzazione. Ci sono stati diversi casi di guasto delle pale turbine. Pertanto, negli ultimi anni, le ricerche nazionali e internazionali hanno adottato metodi correlati come il trattamento termico preliminare, il carbonio, il rivestimento e la rimozione del livello di deformazione superficiale per inibire la ricristallizzazione e aggiungere elementi di rinforzo ai confini nel lavoro di riparazione della ricristallizzazione.

Tecnologia di stampa 3D

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, integra tecnologie come CAD, CAM, metallurgia in polvere, elaborazione laser e altre. Utilizzando la tecnologia di stampa 3D, possiamo trasformare il pensiero del "cervello" in un ente tridimensionale e stampare l'immagine di una componente sul computer in una componente "reale". La tecnologia di stampa 3D ha apportato una modifica "rivoluzionaria" nel concetto di tecnologia di produzione e lavorazione. L'Università di Monash in Australia ha prodotto con successo il primo motore a getto stampato in 3D al mondo. Nello stesso tempo, sta collaborando con Boeing, Gruppo Airbus e Gruppo Safran per fornire prototipi di motori stampati in 3D per i voli di prova di Boeing e altri. Con la tecnologia di stampa 3D, il tempo di produzione delle componenti del motore può essere ridotto da tre mesi a sei giorni.

In Cina, la tecnologia di stampa 3D è stata utilizzata per riparare e riutilizzare le parti logore della punta delle pale del rotore del compressore ad alta pressione dell'elica a turboventola. La tecnologia di stampa 3D è stata utilizzata per produrre parti non portanti e componenti statici sull'elica, ma le proprietà meccaniche delle parti stanno venendo attivamente valutate, allo stesso tempo, l'utilizzo della tecnologia di stampa 3D per produrre parti rotanti dell'elica, componenti portanti, ecc., ha anche condotto ricerche approfondite.

Tecnologia di elaborazione del bordo di scarico della pala (bordo anteriore e posteriore)

La qualità di lavorazione del bordo di ingresso e uscita della lamina del motore a reazione è uno dei fattori chiave che influenzano le prestazioni aerodinamiche del motore. Il bordo di ingresso e uscita è anche la parte della lamina più soggetta a difetti e l'area sensibile ai difetti dell'alluminio titanico. Un gran numero di incidenti di motore sono causati da difetti di lavorazione del bordo di ingresso e uscita della lamina. Poiché il bordo di ingresso e uscita della lamina è la parte più sottile della lamina e del bordo stesso, la sua rigidità è scarsa e la deformazione durante la lavorazione è grande, e spesso il bordo di ingresso e uscita della lamina lavorata appare quadrato o appuntito. Nella produzione in serie di lame per motori, i problemi tecnologici chiave relativi alla lavorazione efficiente e di alta qualità del bordo di ingresso e uscita delle lame non sono stati ancora completamente risolti.

Tecnologia di elaborazione adattiva

La tecnologia di fresatura adattiva è divisa in tre forme, ovvero, pianificazione adattiva della traiettoria della posizione dello strumento, controllo adattivo del sistema di controllo numerico e fresatura adattiva combinata con la rilevazione digitale [3]. In Cina, la tecnologia di fresatura adattiva è stata applicata con successo nella lavorazione dei fili per forgia/laminazione con precisione, nel ripristino dei fili danneggiati e nella lavorazione delle pale disco monoblocco con saldatura per attrito lineare. Sebbene la tecnologia di fresatura adattiva abbia fatto passi avanti e sviluppi sia a livello teorico che pratico, l'applicazione ingegneristica della tecnologia di fresatura adattiva rimane una tecnologia di ricerca importante nel campo della produzione dei motori a reazione.

Tecnologia di produzione antifatica

La fatica del materiale e i difetti di lavorazione della superficie sono diventati le principali cause di guasto delle componenti dei motori aerei, e il guasto ha assunto una tendenza crescente, quindi la "fabbricazione anti-fatica" è diventata una tecnologia di punta nella produzione dei motori aerei. La tecnologia di fabbricazione anti-fatica consiste nel migliorare la vita fatica delle componenti modificando l'organizzazione e la distribuzione degli stress dei materiali durante il processo di fabbricazione delle parti, senza cambiare il materiale e le dimensioni della sezione. La vita fatica è influenzata principalmente dal trattamento termico, dalla corrosione ambientale, dalla qualità della superficie, dalla concentrazione di stress, dallo stress superficiale e da altri fattori. Il principale metodo di fabbricazione anti-fatica è quello di ridurre la concentrazione di stress e migliorare la resistenza superficiale delle componenti. Ridurre la concentrazione di stress significa garantire l'integrità della superficie lavorata, e il modo migliore per migliorare la resistenza superficiale delle componenti è il trattamento con proiettile (shot peening). Nel processo di fabbricazione anti-fatica dei motori aerei, sono stati sviluppati vari nuovi mezzi di shot peening tradizionale, e le nuove tecnologie di shot peening laser, shot peening ultrasuoni e shot peening ad alta pressione con acqua sono state ampiamente utilizzate.

Tecnologia di prevenzione degli urti con uccelli

La frequente occorrenza di urti con uccelli è diventata un problema ineludibile nello sviluppo dei motori aerei, e sono state condotte ampie ricerche sia all'estero che in Cina. Nel luglio 2015, gli Stati Uniti FAA hanno emesso il "Bird strike Requirements for transportation aircraft" avviso, che non solo ha proposto requisiti e regolamenti specifici per la futura prevenzione degli urti con uccelli e della prevenzione dei danni da oggetti estranei nei motori degli aerei, ma ha anche indicato una nuova direzione di ricerca per lo sviluppo di nuovi materiali per motori e di nuove tecnologie di produzione strutturale.