Kaip gaminami aviacioninių variklių aukštos slėgio turbinos rotorio lapai?

Pagrindas, kaip gaminami aviakonstrukcijų variklių aukštos slėgio turbinei esančių rotorinių lopų yra labai paprastas, tačiau šio proceso įvairūs parametrai reikalauja daug eksperimentų, kad būtų gauti kiekviename mazge esantys parametrai, pagalinių medžiagų sudėtis ir daug laiko.

Visų pirma, aukštos slėgio turbinei esančios rotoriaus lopos reikalauja sudėtingų vidinių šaldymo dūkų (žr. žemiau pateiktą paveikslą). Pirmiausia yra sukurtos vidinės šaldymo duktai (be šaldymo oro skylų, apie juos bus kalbama vėliau). Tada iš specialaus keramikos medžiagos formuojamas vosas, kuris suformuoja duktis.

Po to, kai turite šią keraminių takų formą, sujunkite ją kartu su lėkimo išorine forma ir įdėkite į lietinių krosnį. Virškinis superaliejus* einantis nuo viršaus į apačią (įskaitant keraminius oro takus ir voskos išorinę formą). Labai sunku padaryti be galo daug sluoksninių apvalymų tarp kiekvienos formas gamybos. Vokietijos įmonės naudoja robotus, kad atliktų šias operacijas, o atrodo, kad Rusija vis dar naudoja tautiškus pjovlius. Šie apvalymai tiesiogiai nustato lietinių kokybę, o tolerancijos lygis yra labai mažas.

Šiuo metu lietinių mašina tiksliai kontroliuoja virškinio superaliejaus temperatūrą, o paskui leidžia jam užstatyti horizontalioje plokštumoje (tobulai sakant, kristalo augimą), nuo apačios link viršaus, kai kristalas auga spiralėje (kristalo selektorius), jie sušaudžia ir pasirenka vienas kitą, ir galiausiai liks tik vienas kristalas, kuris yra artimiausias numatomajam krypties linkmeniui, ir šis kristalas tęsia aukščiau augimą.

Kadangi aukštos slėgio šešėlis turi sukauti daugiau nei 10 000 kartus, kiekviena detalė pateikiamas daugiau nei 10 tonų centrifuginio jėgos, o nikalo kristalų stipris kiekviename kryptyje skiriasi, todėl jo įstrižainė (stipriausia kryptis) turi būti iki 10 laipsnių nuo centrifuginio jėgos krypties. (Dar vienas dalykas, apie kurį norėčiau pasakyti: vienakryptis nikalo aljotas, naudojamas mažos slėgio turbinos rotoriumi, reikalauja kristalų krypties, bet ne tik vieno kristalo, nes vienkristalinio smilčio skyriklis yra 50K aukštesnis už polikristalinį (įskaitant vienakryptį))

Gaminimo efektyvumas nėra aukštas. Kas žinau, daugelis gerų JAV precizinių lietinės gamybos fabrikų bandė perveikti šią procedūrą ir galiausiai bankrutavo. Slaptažodis yra tiesiog per aukštas.

Galiausiai, gaunamas galutinis produktas ir naudojamas specialusis alkalis, kad išsprastų keraminius kanalų formuotus, paliktuosius švietimo kanaluose dėl šalytinių skylių. Yra elektros išsisklaidymo skylių ir elektrokemijos skylių. Populiariausi skyliai gaminiama laseriu. Skylių forma taip pat yra labai sudėtinga. Tada yra elektrolinio uždangos procedūra, kuri taip pat yra didelis žinias.

Paveiksliukas žemiau rodo polikrystalį kairėje, vienlinkį kristalą viduryje ir vienkristalį dešinėje.

Tačiau, po gavimo, lopų akyse nėra oro sukčių, jungiančių vidinį šaldo oro ductą ir lopų paviršių. Tai paprastai atliekama laseriu. Kadangi šaldymo oras praranda daug spaudimo, kai jis ištraukiamas iš aukštos spaudos kompresoriaus ir teka iš tuščiojo šoninio prie aukštos spaudos turbinos, nors pagrindinis oro srautas taip pat praranda spaudimą perdegimo metu, o procesas nuo šoninio prie lopų turi tam tikrą centrifuginio gludinimo ir spaudimo padidinimo efektą, vis tiek reikalingas aukštesnis statinis spaudimas, kad šaldymo oras pasiektų lopų paviršių. Šiuo metu reikalinga akys su išplėstiniu skerspjūviu, kad apdorotų šaldymo orą, sumažintų dinaminį spaudimą ir padidintų statinį spaudimą, o tada šaldymo oras nutolina karštą pagrindinį oro srautą nuo lopų paviršiaus (daug netikėtumų). Be to, per didelis greitis sukels tiesioginį šaldymo įsiskverbimą į pagrindinį oro srautą, o tai turi dar vieną užduotį – sudaryti šaldymo oro filmą ant lopų paviršiaus, saugant lopus, o tai reikalauja greičio mažinimo ir spaudimo padidinimo.

Taigi, šio tipo skyliai turi optimizuoti savo geometrinią formą skirtingoms pozicijoms. Laserinė talpybos gali būti lengvai automatizuotos, bet nuostata yra tai, kad bus susidarys vidinė paviršiaus stresa.

Guro statoriaus (vienakryptis kristalas, ne tema) galas reikalauja atskirti trunkimo jūros šalytinimo skylių, kurie pasiteisins vėlesniam turbinos rotoriumi. Šis skylias yra labai ilgas ir negali išlaikyti vidinio streso, todėl jis gamintinas naudojant elektrocheminę korozyją. Be abejonės, tai nėra absoliučios taisyklės, ir skirtingi įmonės turi skirtingus apdorojimo būdus.

Po to, kai tai padaryta, gautas vienintelis kristalinis turbinos aukštas, bet jis dar nebuvo apdengtas. Šiuolaikinėms turbinos lopoms reikia zirkonioxido termalios barjerinės sluoksnio, kuris yra keramika iš zirkonioxido. Kadangi tai keramika, ji iš anksto yra trūkstama. Kai turbinė dirba, jei yra maža deformacija, visa dalis gali atskirti, o turbinos lopos degtų tuo pat metu. Tai visiškai nepriimtina Hangfos kontekste.

Tada yra EB-PVD procesas (elektroninių spindulių fizinė garų depozicija), garų depozicijos metodas.

Be abejo, prieš ją padarant, yra daug kitų medžiagų sluoksnių, pvz., platino uždangos (platinas), plazminio spręžimo ir pan. Taip pat yra sluoksnis, kuris stiprina zirkonį ir prilipo jį kaip kleitas. Be abejo, tarp įmonių yra maži skirtumai, ir jie nėra statiniai.

Pirma, elektronų kabinetas išmeta elektronų spindulį, kuris yra nukreipiamas magnetiniu lauku ir pasiekia cirkonio substratą. Substratas, bombarduojamas elektronais, pereina į dujotinį būseną, o dujotinis cirkonis yra nukreipiamas į lėlės paviršių, pradedant augti. Cirkonis auga į mažus stulpelius, kurių skersmuo yra 1 mikronas, o ilgis – 50 mikronų, tankiai apverčiant lapų paviršių, nes uždengiami porai. Kadangi tai nėra vienas keramikos gabaliukas, maži stulpeliai gali šiek tiek judėti vienas prieš kitą, neatsiskirdami visuotinai, todėl išspręstas deformacijos dėl problemų sukeltas nesėkmių.

Cirkonia turi ypač didelę tvirtumą ir labai mažą šiluminę laidą, todėl gali būti pasiektas labai drastinis temperatūros gradientas tarp nikalo pagrindo ir karštųjų srautinių. Su vidinio šaldo ir oro plimo šaldymu lopa gali dirbti ilgą laiką aukštais stiprybės lygiais ir aukšta patikimumi aplinkoje, kurios temperatūra yra daug aukštesnė nei jos pačios smelties temperatura.

Šiuo metu lopos paviršius yra baigtas. Kad lopa galėtų atitikti turbinos rato, ji taip pat reikalauja priešakio arba šoninio jungties struktūros lopos pagrindo.

Kaip jau minėta, kiekviena turbinos lopa darbo metu kenčia daugiau nei dešimt tonų centrifuginės jėgos, o lopos pagrindas taip pat turi būti labai tiksliai apdorotas. Nikalo bazinis superaliejus yra labai tvirtas, aukštomis temperatūromis išlaikomas ir labai sunkus apdoroti.

Lopos pagrindas išgrinda. Lopa fiksuojama specialiu įrankiu, o viršuje ir apačioje esančios grindiakalvių su priešingomis geometrijomis (motinos formos) grindžiamos į vidų.

Tai sukels šlifavimo rato greitą nesėkmingumą, todėl į abiejų šlifavimo ratų išorę pridedamas teigiamas diamanto šlifavimo ratas, kad jis nepakinčiai šlifotų šlifavimo rata, laikydamas jį veikiančiu. Diamantai ant diamanto ratelio yra suleisti robotais.

Po šių procesų ir inspekcijos, smilgtuvas yra paruoštas dirbti. Tai tik dalis lėktuvų variklio, o lėktuvų variklis yra tik modulis ant lėktuvo.