От огня к полету: раскрытие чудес термической технологии в производстве авиационных двигателейРекристаллизация Россия

Техника торможения

Превосходные свойства монокристаллического суперсплава в основном обусловлены устранением границ зерен монокристаллических лопаток, а рекристаллизация значительно снизит высокотемпературную стойкость исходного монокристаллического сплава. После литья монокристаллической лопатки необходимо выполнить обработку отверстий газовой пленкой, шлифовку зубьев шипов, фрезерование боковой поверхности кромки пластины, сварку отверстий в процессе литья кончика лопатки, термическую обработку, сборку и другие последующие работы по обработке. В процессе работы двигателя лопатка подвергается воздействию горячего и холодного воздуха и высокой температуры, огромной нагрузке и сильной вибрации во время высокоскоростного вращения, и возможна рекристаллизация. Было несколько отказов лопаток турбины. Поэтому в последние годы исследования в стране и за рубежом приняли предварительную термическую обработку, цементацию, нанесение покрытия и удаление слоя поверхностной деформации и другие связанные методы для подавления рекристаллизации и добавления элементов граничного укрепления к ремонтным работам по рекристаллизации.

Технология печати 3D

3D-печать, также известная как аддитивное производство, объединяет CAD, CAM, порошковую металлургию, лазерную обработку и другие технологии. Используя технологию 3D-печати, мы можем превратить мышление «мозга» в трехмерную сущность и напечатать изображение детали на компьютере в «реальную» деталь. Технология 3D-печати внесла «революционные» изменения в технологию производства и концепцию обработки. Университет Монаша в Австралии успешно изготовил первый в мире 3D-печатный реактивный двигатель. В то же время он также сотрудничает с Boeing, Airbus Group и Safran Group, чтобы предоставить 3D-печатные прототипы двигателей для Boeing и других для летных испытаний. С помощью технологии 3D-печати время изготовления деталей двигателя может быть сокращено с трех месяцев до шести дней.

В Китае технология 3D-печати использовалась для ремонта и повторного использования изнашиваемых деталей законцовок лопаток ротора компрессора высокого давления турбовентиляторного двигателя. Технология 3D-печати использовалась для изготовления ненесущих деталей и статических деталей двигателя, но механические свойства деталей активно оцениваются, в то же время также проводились обширные исследования использования технологии 3D-печати для изготовления деталей ротора двигателя, деталей подшипников и т. д.

Технология обработки кромки выхлопа лопатки (передней и задней кромки)

Качество обработки входной и выходной кромки лопатки авиационного двигателя является одним из ключевых факторов, влияющих на аэродинамические характеристики авиационного двигателя. Входная и выходная кромка также является подверженной дефектам частью лопатки и чувствительной к дефектам зоной титанового сплава. Большое количество случаев отказа двигателя вызвано дефектами обработки входной и выходной кромки лопатки. Поскольку входная и выходная кромка лопатки является самой тонкой частью лопатки и кромкой лопатки, ее жесткость плохая, а деформация обработки велика, а входная и выходная кромка обработанной лопатки часто выглядит квадратной и заостренной. При массовом производстве лопаток двигателей основные технологические проблемы высокой эффективности и высококачественной обработки входной и выходной кромки лопатки не были полностью решены.

Технология адаптивной обработки

Технология адаптивной обработки подразделяется на три формы, а именно, адаптивное планирование траектории положения инструмента, адаптивное управление системой числового программного управления и адаптивная обработка в сочетании с цифровым обнаружением [3]. В Китае технология адаптивной обработки успешно применяется в прецизионной ковке/обработке прокатных лопаток, ремонте поврежденных лопаток и обработке монолитных дисков лопаток линейной сваркой трением. Хотя технология адаптивной обработки достигла прорывов и разработок в теории и на практике, инженерное применение технологии адаптивной обработки по-прежнему остается популярной исследовательской технологией в производстве авиационных двигателей.

Технология производства, исключающая усталость

Усталость материала и дефекты обработки поверхности стали основными причинами выхода из строя деталей авиационных двигателей, и этот выход из строя стал растущей тенденцией, поэтому «производство против усталости» стало популярной технологией в производстве авиационных двигателей. Технология производства против усталости относится к производственному процессу, который улучшает усталостную долговечность деталей за счет изменения организации и распределения напряжений материалов в процессе производства деталей без изменения материала и размера сечения. На усталостную долговечность в основном влияют термическая обработка, коррозия окружающей среды, качество поверхности, концентрация напряжений, поверхностное напряжение и другие факторы. Основным методом производства против усталости является снижение концентрации напряжений и повышение прочности поверхности деталей. Снижение концентрации напряжений заключается в обеспечении целостности обработанной поверхности, а наилучшим способом повышения прочности поверхности деталей является дробеструйная обработка. В процессе производства против усталости авиационных двигателей были разработаны различные новые дробеструйные среды в традиционном процессе дробеструйной обработки, и широко используются новые технологии лазерной дробеструйной обработки, ультразвуковой дробеструйной обработки и дробеструйной обработки водой под высоким давлением.

Технология предотвращения столкновений с птицами

Частое возникновение столкновений с птицами стало неизбежной проблемой в разработке авиационных двигателей, и были проведены обширные исследования в стране и за рубежом. В июле 2015 года Федеральное управление гражданской авиации США выпустило уведомление «Требования к столкновениям с птицами для транспортных самолетов», в котором не только были выдвинуты конкретные требования и правила для будущего предотвращения столкновений с птицами и предотвращения травм от посторонних предметов в авиационных двигателях, но и указано еще одно новое направление исследований для разработки новых материалов для двигателей и новых технологий производства конструкций.