Od ognja do letenja: Odkrivanje čudežev toplinskih tehnologij v proizvodnji letalskih motorjev - Recrystallization

Tehnika inhibitiranja

Odlične lastnosti enokrystalnega superalija so glavno zaradi odstranitve meja zrn enokrystalnih žarkov, pri čemer bo recrystallizacija znatno zmanjšala visoko temperaturno upornost izvirnega enokrystalnega alija. Po lepanju enokrystalnih žarkov je potrebno izvesti obdelovanje plinskega filmnega otvorja, šlehanje zubastih povezav, stransko friziranje plošče, svarjenje procesnih otvorjev na vrhu žarka, toplinsko obdelovanje, montažo in druge nadaljnje obdelovalne delo. Med delovanjem motornika je žarek podvržen vplivom toplogrednih tokov zraka in visoke temperature, ogromnemu obremenitvi in nasilnemu vibracijam med visokorotacijskim delovanjem, kar lahko povzroči recrystallizacijo. Do zdaj je bilo več primerov poškodbe turbinevskih žarkov. Zato so v zadnjih letih domači in tujinski raziskovalci uporabljali prehodno toplinsko obdelavo, koberjenje, napoved in odstranitev deformacijskega plastu in druge sorodne metode za preprečevanje recrystallizacije ter dodajanje elementov za okrepšanje meja v delo popravkov recrystallizacije.

tehnologija 3D tiskanja

3D tiskanje, ki se ga tudi imenuje additivno proizvodnja, integrira tehnologije CAD, CAM, prašna metalurgija, laser obdelava in druge. Z uporabo tehnologije 3D tiskanja lahko pretvorimo misel "možgana" v tridimenzionalno entiteto in izpišemo sliko deli na računalniku v resničen del. Tehnologija 3D tiskanja je storila "revolucionarno" spremembo v konceptu in tehnologiji proizvodnje. Univerza v Monashu v Avstraliji je uspešno izdelala prvi 3D natisnjen letalski motor na svetu. Hkrati sodeluje z Boeingom, Airbus Group in Safran Group, da ponujajo 3D natisnjene prototipe motorjev za Boeing in druge za letalske teste. S pomočjo tehnologije 3D tiskanja se čas proizvodnje delov motorja lahko skrči s trih mesecev na šest dni.

V Kitajski je bila tehnologija 3D tiskanja uporabljena za popravilo in ponovno uporabo nosilnih delov robovega dela turboventilnega motornega visokega tlaku stisnjalne kolesa. Tehnologija 3D tiskanja je bila uporabljena za izdelavo neprenosnih delov in statičnih delov na motornem agregatu, vendar pa se aktivno ocenjujejo mehanske lastnosti teh delov, hkrati pa je bil za izdelavo rotorskih delov in prenosnih delov motornega agregata s pomočjo tehnologije 3D tiskanja tudi obširno raziskovan.

Tehnologija obdelave izpuščalnega roba (prednji in zadnji rob)

Kakovost obrabeščanja vhodne in izhodne ivice letalskega motornega listja je ena od ključnih faktorjev, ki vplivajo na aerodinamično zmogljivost letalskega motorna. Vhodna in izhodna ivica sta tudi deli listja, kjer se pojavljajo defekti, ter občutljiva območja titanovih spojinev. Velik številka motoričnih napak je posledica obrabeščanskih defektov na vhodni in izhodni ivici listja. Ker je vhodna in izhodna ivica listja najboljše delo listja in rob listja, ima slaba pevnost in je obrabeščanska deformacija velika, pri čemer se lahko pri obrabeščanju vhodne in izhodne ivice listja pojavita kvadratna in ostri obliki. V masovni proizvodnji motoričnih listov še ni popolnoma rešenih tehnoloških problemov visoke učinkovite in visoke kakovosti obrabeščanja vhodne in izhodne ivice listja.

Prilagodljiva obrabeščanska tehnologija

Tehnologija prilagodljivega strojnega obdelovanja je razdeljena na tri oblike, in sicer na prilagodljivo načrtovanje trajektorije orodne položaje, prilagodljivo nadzor sistema numeričnega upravljanja in prilagodljivo strojno obdelovanje, ki je združeno z digitalnim merjenjem [3]. V Kitajski je bila tehnologija prilagodljivega strojnega obdelavanja uspešno uporabljena pri strojnem obdelovanju točno praženih/valčanih listov, popravku poškodovanih listov in strojnem obdelovanju enotnih diskov s listi s pomočjo linearnega trenjskega varjenja. Kljub temu, da je prilagodljiva tehologija strojnega obdelavanja dosegle prelomne točke in razvoj v teoriji in praksi, ostaja tehnologija prilagodljivega strojnega obdelavanja še vedno pomembna raziskovalna tema v proizvodnji letalskih motorjev.

Tehnologija proti utrujenju

Materialna utrujanost in poverzinske strojarske defektnosti sta postala glavni vzročitelja poškodbe delov letalskih motorjev, pri čemer se pojav poškodbe povečuje. Zato je "protiutrujno proizvodnja" postal v letalski proizvodnji popularen znanstveni pristop. Protiutrujna tehnologija proizvodnje pomeni proces proizvodnje, ki izboljša utrujno življenje delov s spremembo strukture in porazdelitve napetosti materiala v procesu proizvodnje delov, ne da bi se spremenil material ali premer. Utrujuje se glavno vplivajo toplotna obravnava, okoljska korozija, površinska kakovost, koncentracija napetosti, površinska napetost in drugi dejavniki. Glavni način protiutrujne proizvodnje je zmanjšanje koncentracije napetosti in izboljšanje površinske moči delov. Zmanjšanje koncentracije napetosti pomeni zagotavljanje celovitosti obdelane površine, medtem ko je najboljši način za izboljšanje površinske moči delov šibansko streljanje. V procesu protiutrujne proizvodnje letalskih motorjev so v tradičnem procesu šibanskega streljanja razvite različne nove sredstva za šibansko streljanje, hkrati pa so široko uporabljene nove tehnologije, kot so laserjevo šibansko streljanje, ultrazvočno šibansko streljanje in visoko tlakovo vodno šibansko streljanje.

Tehnologija za preprečevanje pticijih napadov

Pogostost pticijih napadov je postala neizbežna težava v razvoju letalskih motorjev, in doma in v tujini se je izvedla širokoma raziskav. V juliju 2015 je ZDA FAA izdala obvestilo "Zahteve glede pticijih napadov za transportna letala", ki ne le določa konkretna zahteva in predpise za prihodnje preprečevanje pticijih napadov in poškodb od tujin materialov na letalskih motorjih, temveč tudi kazuje na novo raziskovalno smer za razvoj novih motornih materialov in tehnologije proizvodnje nove strukture.