Da Fogo ao Voo: Descobrindo as maravilhas da tecnologia térmica na fabricação de motores aeroespaciaisRecristalização

Técnica de inibição

As excelentes propriedades do superligação de cristal único são principalmente devidas à eliminação das fronteiras de grão dos pás de cristal único, e a recristalização reduzirá significativamente a resistência à alta temperatura da liga original de cristal único. Após o fundição das pás de cristal único, é necessário realizar trabalhos de processamento subsequentes, como perfuração de furos de filme gasoso, desbaste de dentes de encaixe, fresamento lateral de chapas, soldagem dos furos de processo de fundição na ponta da pá, tratamento térmico, montagem e outros. Durante a operação do motor, as pás estão sujeitas ao impacto de ar quente e frio, temperaturas altas, cargas enormes e vibrações violentas durante a rotação de alta velocidade, sendo possível a recristalização. Já ocorreram vários casos de falha de pás turbinas. Portanto, nos últimos anos, pesquisas no exterior e no Brasil têm adotado métodos relacionados, como tratamento térmico prévio, carburização, revestimento e remoção da camada deformada superficial para inibir a recristalização e adicionar elementos fortificadores de borda ao trabalho de reparo por recristalização.

Tecnologia de impressão 3D

A impressão 3D, também conhecida como fabricação aditiva, integra tecnologias de CAD, CAM, metalurgia do pó, processamento a laser e outras. Usando a tecnologia de impressão 3D, podemos transformar o pensamento do "cérebro" em uma entidade tridimensional e imprimir a imagem de uma peça no computador em uma peça "real". A tecnologia de impressão 3D fez uma mudança "revolucionária" no conceito e na tecnologia de fabricação. A Universidade Monash, na Austrália, produziu com sucesso o primeiro motor a jato impresso em 3D do mundo. Ao mesmo tempo, está colaborando com a Boeing, Grupo Airbus e Grupo Safran para fornecer protótipos de motores impressos em 3D para a Boeing e outros para testes de voo. Com a tecnologia de impressão 3D, o tempo de fabricação de peças do motor pode ser reduzido de três meses para seis dias.

Na China, a tecnologia de impressão 3D foi usada para reparar e reutilizar as partes desgastadas da ponta da pás do rotor do compressor de alta pressão do motor a jato turbofã. A tecnologia de impressão 3D já foi usada para fabricar peças não estruturais e peças estáticas no motor, mas as propriedades mecânicas das peças estão sendo avaliadas ativamente. Ao mesmo tempo, a utilização da tecnologia de impressão 3D para fabricar peças rotativas e peças estruturais do motor também está sendo amplamente pesquisada.

Tecnologia de processamento da borda de exaustão da pá (borda dianteira e traseira)

A qualidade de usinagem da borda de entrada e saída da pás do motor a jato é um dos fatores-chave que afetam o desempenho aerodinâmico do motor. A borda de entrada e saída também é a parte propensa a defeitos da pá e a área sensível a defeitos do titânio. Um grande número de eventos de falha do motor é causado por defeitos de usinagem na borda de entrada e saída da pá. Como a borda de entrada e saída da pá é a parte mais fina da pá e a borda da mesma, sua rigidez é baixa e a deformação durante o processamento é grande, e frequentemente ocorre que as bordas de entrada e saída das pás ficam quadradas ou pontiagudas. Na produção em massa de pás de motores, os problemas tecnológicos chave de usinagem de alta eficiência e alta qualidade das bordas de entrada e saída das pás ainda não foram completamente resolvidos.

Tecnologia de processamento adaptativo

A tecnologia de usinagem adaptativa é dividida em três formas, a saber, planejamento adaptativo da trajetória da posição da ferramenta, controle adaptativo do sistema de controle numérico e usinagem adaptativa combinada com detecção digital [3]. Na China, a tecnologia de usinagem adaptativa foi aplicada com sucesso na usinagem de lâminas de forjamento/rolamento preciso, reparo de lâminas danificadas e na usinagem de discos monobloco de solda por atrito linear. Embora a tecnologia de usinagem adaptativa tenha alcançado avanços e desenvolvimentos tanto na teoria quanto na prática, a aplicação engenhosa da tecnologia de usinagem adaptativa ainda é uma tecnologia de pesquisa em destaque na fabricação de motores a jato.

Tecnologia de fabricação anti-fadiga

A fadiga do material e defeitos de usinagem na superfície tornaram-se as principais causas de falha de peças de motores aeroespaciais, e essa falha tem se tornado uma tendência crescente, portanto, a "fabricação anti-fadiga" se tornou uma tecnologia em alta no fabrico de motores aeroespaciais. A tecnologia de fabricação anti-fadiga refere-se ao processo de fabricação que melhora a vida útil por fadiga das peças alterando a organização e distribuição de tensões dos materiais durante o processo de fabricação das peças, sem alterar o material e o tamanho da seção. A vida útil por fadiga é afetada principalmente por tratamento térmico, corrosão ambiental, qualidade superficial, concentração de tensão, tensão superficial e outros fatores. O principal método de fabricação anti-fadiga é reduzir a concentração de tensão e melhorar a resistência superficial das peças. Reduzir a concentração de tensão significa garantir a integridade da superfície usinada, e a melhor maneira de melhorar a resistência superficial das peças é o alveolamento por jato de partículas. No processo de fabricação anti-fadiga de motores aeronáuticos, vários novos meios de alveolamento por jato de partículas foram desenvolvidos no processo tradicional de alveolamento, e as novas tecnologias de alveolamento por laser, alveolamento ultrasônico e alveolamento por água de alta pressão têm sido amplamente utilizadas.

Tecnologia de prevenção contra colisões com pássaros

A ocorrência frequente de colisões com pássaros tornou-se um problema inevitável no desenvolvimento de motores aeroespaciais, e extensas pesquisas foram realizadas tanto no exterior quanto no interior. Em julho de 2015, os Estados Unidos, por meio da FAA, emitiram a "Notificação de Requisitos de Colisão com Pássaros para Aeronaves de Transporte", que não apenas estabeleceu requisitos e regulamentos específicos para a prevenção futura de colisões com pássaros e prevenção de danos causados por objetos estranhos nos motores das aeronaves, mas também apontou uma nova direção de pesquisa para o desenvolvimento de novos materiais de motores e tecnologia de fabricação de novas estruturas.