Ako sa vyrábajú rotorné listy vysokotlakých turbín lietadlových motov?

Princíp, ako sa vyrobujú rotorné lopatky vysokotlakových turbín lietadlových motov je veľmi jednoduchý, ale rôzne parametre v tomto procese vyžadujú veľa experimentov na získanie parametrov každého uzla, súčinu pomocných materiálov a veľa šťastia.

Najprv potrebujú komplexné vnútorné chladiace vzduchové trubky (pozri obrázok nižšie). Najprv sa vyrobia vnútorné chladiace vzduchové trubky (bez chladicích vzduchových otvorov, o ktorých sa bude hovoriť neskôr). Potom sa vytiahne vosková forma špeciálnym keramickým materiálom na vytvorenie trubiek.

Po tom, ako budete mať túto keramickú lejovú formu, spojte ju s vonkajšou formou ladeľa a vložte ju do lejovnej peči. Roztavený nadlego* vstupuje do priestoru forme zhora nadol (vrátane keramického vzduchového kanála a voskového vonkajšieho otlačku). Je veľmi náročné nanášať nekonečné vrstvy obalov medzi jednotlivými fázami výroby forme. Nemecké firmy na to používajú roboty, zatiaľ čo sa zdá, že Rusko stále používa ciotčiny štetce. Tieto obaly priamo určujú kvalitu lejenia a miera tolerancie je extrémne nízka.

V tomto momente bude lejová strojnícka prístroj striktne riadiť teplotu roztaveného nadlega a potom ho necha zakotviť na vodorovnej rovine (teda rast krystalov), zhora nadol, keď krystal rastie v špirále (výber krystalov), vyťahujú a vyberajú sa navzájom, a nakoniec ostane len jeden krystal najbližší predpísanej smerovej osi, tento krystal bude pokračovať v raste hore.

Pretože vysokoťažná šaft musí rotovať viac ako 10 000-krát, každý kus je poddaný viac ako 10 tonám odstredivé sily, a pretože sila niklových krystalov v každom smere je rôzna, jeho uhlopriečka (najsilnejší smer) musí byť iba voľne 10 stupňov od smeru pôsobenia odstredivej sily. (Ďalšia poznámka: jednosmerná niklová legatúra použitá v rotoroch nízkoťažného turbine vyžaduje smer krystalov, ale nie len jeden krystal, pretože teplota tavenia jediného krystalu je o 50K vyššia ako u polikrystalických materiálov (vrátane jednosmerných krystalov)).

Výsledkovosť nie je veľmi vysoká. Ako viem, mnoho vynikajúcich továreň na presnú lisovanie v Nemecku tento proces skúsilo a nakoniec zbankrotovalo. Práh je naozaj príliš vysoký.

Nakoniec sa získá dokončený produkt a použije sa špeciálna alkalická látka na rozpúšťanie keramického formu vo vnútornom kanáli, ktorý slúži na výrobu chladicích otvorov. Existujú elektrochemické otvory a elektrodissolútnye otvory. Najčastejšie sa otvory vyrobia laserom. Tvar týchto otvorov je tiež veľmi komplikovaný. Následne sa aplikuje elektroplacia, ktorá je tiež oblasťou rozsiahlej znalosti.

Spodný obrázok ukazuje polycrystal vľavo, jednosmerný krystal uprostred a jednoduchý krystal vpravo.

Avšak po odlive sa listy nenachádzajú s vzduchovými otvorami, ktoré pripájajú vnútorný chladiaci vzduchový kanál a povrch lopaťa. To sa obvykle vykonáva laserom. Pretože chladný vzduch stratí veľa tlaku pri extrakcii z vysokotlakového kompresora a prechádza prázdnom štvorom do vysokotlakového turbína, aj keď jadro toku vzduchu tiež stratí tlak pri prechode cez spalovanie, a proces od štvoru ku lopati má istý centrifugálny kompresní a zvýšujúci tlak účinok, stále je potrebný vyšší statický tlak na to, aby chladný vzduch dosiahol povrch lopatie. V tomto momente je potrebné mať otvor s rozšíreným prierezom na spracovanie chladného vzduchu, zníženie dynamického tlaku a zvýšenie statického tlaku, a potom chladný vzduch odstrčí horké jadrové prúdy vzduchu od povrchu lopatie (veľa nesmyslov). navyše príliš rýchla rýchlosť spôsobí, že chladenie bude priamo injikované do jadrového prúdu vzduchu, a má ešte jednu úlohu, ktorou je tvorba vrstvy chladného vzduchu na povrchu lopatie na ochranu lopatie, čo vyžaduje zmenšenie rýchlosti a zvýšenie tlaku.

Preto potrebuje tento typ otvoru optimalizovať svoju geometrickú formu pre rôzne polohy. Laserové kúsenie sa dá ľahko automatizovať, ale nevýhodou je, že vznikne vnútorná povrchová zosilnenie.

Hvost statora turbíny (jednosmerný krystal, mimo tému) je potrebné probodnúť spätnými chladiacimi otvorami na obsluhu nasledujúceho rotoru turbíny. Tento otvor je extrémne tenký a nemôže vydržať vnútorné zosilnenie, preto sa vykonáva pomocou elektrochémickej kórosie. Samozrejme, toto nie sú absolútne pravidlá, a rôzne spoločnosti majú rôzne spôsoby spracovania.

Po tomto kroku sa získala jednokrystalová lopatka turbíny, ale ešte nebola opletená. Moderne lopatky turbín vyžadujú vrstvu tepelnej izolačnej obaly zirkóniu, keramického oxidu zirkóniu. Pretože je to keramika, je do istej miery kruchá. Keď turbína pracuje, ak nastane aj len malá deformácia, celá vrstva môže odštúpiť a lopatky turbíny by okamžite stopli. To je absolútne neprijateľné v rámci Hangfa.

Potom je tu proces EB-PVD (Elektronný lúč fyzikálna parnícka depozícia), metóda parníckej depozície.

Samozrejme, pred jej výrobnou sú viacero vrstiev iných materiálov, ako je napr. nátier platínou (platina), plazmové sprejovanie atď. Existuje tiež vrstva na posilnenie zirkóniu a prilepenie ho ako lepidlo. Samozrejme, medzi jednotlivými spoločnosťami sú drobné rozdiely a nie sú statické.

Najprv vystreluje elektrónová puška elektrónový paprsek, ktorý je vodicí magnetickým poľom a zasiahne substrát zirkóniu. Substrát bombardovaný elektronmi sa previete do plynnej fázy a plynulá zirkónia je vodicí na povrch lalistu, aby začala rásť. Zirkónia sa bude rozvíjať do malých tyčiek s priemerom 1 mikron a dĺžkou 50 mikron, husto zakrývajúcich povrch listov bez toho, aby boli poriešky pokryté. Pretože nie je to celkom kus keramiky, malé tyčky môžu byť relatívne oproti sebe nechať trochu pohybovať bez toho, aby sa celá časť odlúpli, čo rieši problém poruch spôsobených deformáciou.

Cirkonia má extrémne vysokú tvrdošť a extrémne nízku tepelnú vodivosť, čo umožňuje dosiahnuť veľmi strmý teplotný gradient medzi niklovým podložím a horkým jadrovým vzduchom. S vnútorným chlodením a filmovým chlodením môže lopatka pracovať dlho s vysokou silou a vysokou spoľahlivosťou v prostredí, ktoré je oveľa teplejšie ako jej vlastná teplota tavenia.

V tomto momente je dokončená povrch lopatky. Aby sa dala umiestniť do turbínového kolesa, lopatka tiež potrebuje zubcovitú alebo klátovú štruktúru na jej patu.

Ako bolo uvedené vyššie, každá turbínová lopatka pripracovaní vydrží viac ako desať ton centrifugálnej sily a pat lopatky musí byť tiež veľmi precízne spracovaný. Niklové nadligatúry sú veľmi tvrdé, odolné proti vysokým teplám a veľmi ťažko spracovateľné.

Pat lopatky je oceľovaný. Lopatka je zafixovaná špeciálnym držačom a horné a dolné oceľovacie kotúče so spätnou geometriou (die) oceľujú vonkajšie.

To spôsobí, že šlehačka sa rýchlo poškodí, preto je na vonkajšej strane oboch šlehačiek pridaná pozitívna diamantová šlehačka, ktorá šleha nepretržite, aby sa udržiavala v pracovnom stave. Diamanty na diamantovej šlehačke sú lepené robotmi.

Po týchto procesoch a inšpekciách je ostriežok pripravený na prácu. Je to len časť lietadlovej motory a lietadlový motor je iba modulom na lietadle.