От огня к полету: раскрывая чудеса термической технологии в производстве авиадвигателей. Рекристаллизация

Техника подавления

Отличные свойства одно kristallного супeralloys в основном обусловлены устранением границ зерен одно kristallных лопаток, и рекристаллизация значительно снижает жаростойкость исходного одно kristallного сплава. После литья одно kristallных лопаток необходимо проводить обработку газовых пленочных отверстий, шлифовку зубцов, фрезеровку боковой стороны, сварку технологических отверстий на наконечнике лопатки, термическую обработку, сборку и другие последующие операции обработки. В процессе работы двигателя лопатка подвергается воздействию горячего и холодного воздуха, высокой температуре, enormousной нагрузке и интенсивным вибрациям при высокоскоростном вращении, возможна рекристаллизация. Было несколько отказов турбинных лопаток. Поэтому в последние годы исследования как в стране, так и за рубежом применяют предварительную восстановительную термообработку, углеродирование, нанесение покрытий и удаление деформированного поверхностного слоя и другие связанные методы для подавления рекристаллизации и добавляют элементы укрепления границ в работу по ремонту рекристаллизации.

Технология 3D-печати

3D-печать, также известная как аддитивное производство, интегрирует такие технологии, как КАД, КАМ, порошковая металлургия, лазерная обработка и другие. Используя технологию 3D-печати, мы можем превратить идею из "головы" в трехмерный объект и напечатать изображение детали на компьютере в "реальную" деталь. Технология 3D-печати совершила "революционное" изменение в концепции производства и обработки. Университет Монаша в Австралии успешно создал первый в мире 3D-напечатанный реактивный двигатель. Одновременно с этим университет сотрудничает с Boeing, Airbus Group и Safran Group для предоставления 3D-напечатанных прототипов двигателей для Boeing и других компаний для летных испытаний. С помощью технологии 3D-печати время производства деталей двигателя может быть сокращено с трех месяцев до шести дней.

В Китае технология 3D-печати была использована для ремонта и повторного использования частей наконечников лопастей ротора высокого давления турбовентиляторного двигателя. Технология 3D-печати уже применялась для производства ненесущих деталей и статических деталей на двигателе, но механические свойства этих деталей активно оцениваются. При этом использование технологии 3D-печати для производства роторных деталей двигателя, опорных деталей и т.д. также подверглось широкому исследованию.

Технология обработки выпускного края лопасти (переднего и заднего края)

Качество обработки входного и выходного края лопасти авиадвигателя является одним из ключевых факторов, влияющих на аэродинамическую эффективность двигателя. Входной и выходной край также являются частями лопасти, подверженными дефектам, и чувствительными областями титанового сплава. Большое количество неисправностей двигателей вызвано дефектами обработки входного и выходного края лопасти. Поскольку входной и выходной край лопасти является самой тонкой частью лопасти и её краем, её жёсткость низкая, а деформация при обработке велика, и часто появляются квадратные или острые края. При массовом производстве лопастей двигателей ключевые технологические проблемы высокоэффективной и высококачественной обработки входного и выходного края лопасти ещё не решены полностью.

Адаптивная технология обработки

Технология адаптивной обработки делится на три формы: адаптивное планирование траектории положения инструмента, адаптивное управление системой числового контроля и адаптивная обработка с использованием цифрового измерения [3]. В Китае технология адаптивной обработки успешно применяется в точной ковке/прокатке лопастей, восстановлении поврежденных лопастей и обработке монолитного диска лопастей методом линейного трения. Несмотря на достижения и развитие технологии адаптивной обработки как в теории, так и на практике, её инженерное применение остаётся актуальной исследовательской технологией в производстве авиадвигателей.

Технология антиусталостного производства

Усталость материалов и дефекты поверхностной обработки стали основными причинами отказа деталей авиадвигателей, причем тенденция к отказам возрастает, поэтому "антиусталостное производство" стало одной из ключевых технологий в производстве авиадвигателей. Антиусталостная технология производства подразумевает процесс, который увеличивает срок усталостного ресурса деталей за счет изменения структуры и распределения напряжений в материалах во время производства без изменения материала и размеров сечения. Срок усталостного ресурса в основном зависит от термической обработки, коррозии окружающей средой, качества поверхности, концентрации напряжений, поверхностных напряжений и других факторов. Основной метод антиусталостного производства заключается в снижении концентрации напряжений и повышении прочности поверхности деталей. Снижение концентрации напряжений достигается путем обеспечения целостности обработанной поверхности, а лучший способ для повышения прочности поверхности деталей — это дробеструйная обработка. В процессе антиусталостного производства авиадвигателей были разработаны различные новые материалы для дробеструйной обработки на основе традиционных технологий, а также широко применяются новые технологии лазерной дробеструйной обработки, ультразвуковой дробеструйной обработки и высокодавленной водяной дробеструйной обработки.

Технология предотвращения столкновений с птицами

Частые случаи столкновений с птицами стали неизбежной проблемой в развитии авиадвигателей, и проводятся широкие исследования как в стране, так и за рубежом. В июле 2015 года США FAA опубликовали уведомление "Требования к столкновениям с птицами для транспортных самолетов", которое не только выдвинуло конкретные требования и нормы для будущего предотвращения столкновений с птицами и профилактики повреждений от посторонних предметов в авиадвигателях, но также указало новое направление исследований для развития новых материалов двигателя и технологии производства новых конструкций.