Како се производе лопатице ротора турбине под високим притиском?

Princip proizvodnje lopatica rotora visokotlakog turbine avijskog motora je vrlo jednostavan, ali razni parametri u ovom procesu zahtevaju mnogo eksperimenata da bi se dobili parametri svakog čvora, sastav auxiliary materijala i mnogo sreće.

Prvo, lopatice rotora visokotlakog turbine zahtevaju složene unutrašnje hladnjive vodove (videti sliku ispod). Prvo se izrađuju unutrašnji hladnjivi vodi (bez rupa za hlaćenje, o tome će biti kasnije). Zatim se izrađuje večna forma od posebnog keramičkog materijala kako bi se formirali vodovi.

Posle što imate ovaj keramički šablon za vazduhovod, spojite ga sa vanjskim šablonom lopatica i stavite ga u lisu. Topljeni superaloj* ulazi u šablonsku prazninu s vrha na dno (uključujući i keramički šablon za vazduhovod i vaxov šablon). Veoma je mukotrpno praviti besbroj slojeva obloženja između svakog štampanja. Nemačke firme koriste robe za to, a čini se da Rusija još uvijek koristi šetkice tete. Ova obloženja direktno određuju kvalitet lišanja, a tolerancija je ekstremno niska.

U ovom trenutku, lišanska mašina će strogo kontrolisati temperaturu topljenog superaloya, a zatim će ga zaključiti na horizontalnoj ravni (to jest, rast kristala), od dna prema gore, kada kristal raste spiralošapeno (selektor kristala), oni se međusobno šire i biraju, i na kraju će ostati samo jedan kristal najbliži predviđenoj smjeru, a taj kristal će nastaviti da raste prema gore.

Zbog toga što visokotlakna osova mora da se okreće preko 10.000 puta, svaki deo je podložan preko 10 tuni centrifugalne sile, a jačina nikla u svakom pravcu je različita, pa mu je dijagonala (najjači pravac) morala da bude u opsegu od 10 stepeni od pravca centrifugalne sile. (Još jedna stvar koju treba reći, unidirekciona niklova legura koja se koristi u rotoru niskotlaknog turbine zahteva pravac kristala, ali ne samo jedan kristal, jer je tačka taljenja jednokristalnih materijala za 50K viša od tačke taljenja polikristalnih (uključujući unidirekcione kristale)).

Efektnost procesa nije velika. Po mom znanju, mnoge odlične precizne litarske radionice u Nemačkoj su pokušale ovaj postupak i konačno krumpirale. Prag je zaista previše visok.

Na kraju, dobija se završeni proizvod i koristi se posebna baza za raspivanje keramičkog šablonu u kanalu koji ostaje u kanalu za stvaranje hladnjaka. Postoje elektro-raspinske rupice i elektrokemijske rupice. Najčešće rupice se prave laserom. Oblik rupica je takođe vrlo složen. Zatim sledi galvanizacija, koja takođe predstavlja ogroman znanstveno-tehnički sadržaj.

Slika ispod prikazuje polikristalno na levu stranu, jednosmerni kristal u sredini i jednokristalno na desnoj strani.

Međutim, nakon lisanja, oštrice nema otvorene rupice koje spajaju unutrašnji hladnjak i površinu oštrice. To se općenito radi laserom. Budući da je hladnjak izgubio mnogo tlaka prije nego što ga izvuče visokotlakni kompresor i protiče od praznog valjka do visokotlaknog turbine, iako je jezgra protoka takođe gubi tlak dok prolazi kroz sagorevanje, a proces od valjka do oštrice ima određeni centrifugalni kompresijski i povećavajući efekat, ipak je potrebno više statičkog tlaka kako bi se hladnjak udario na površinu oštrice. U ovom trenutku je potrebna rupa sa proširenom presjekom kako bi se obradila hladna zraka, smanjila dinamički tlak i povećala statički tlak, a zatim hladna zraka odgoni vruću jezgru protoka od površine oštrice (mnogo besmislica). Pored toga, prevelika brzina uzrokuje da se hladnjak direktno ulije u jezgru protoka, a ima još jedan posao, koji je da formira sloj hladne zrake na površini oštrice kako bi zaštitio oštricu, što zahteva smanjenje brzine i povećanje tlaka.

Stoga, ovaj tip otvora treba optimizovati svoju geometrijsku formu za različite pozicije. Laser prorizivanje se može lako automatizovati, ali je nedostatak što će doći do unutrašnjeg površinskog napona.

Rep turbinog statora (jednosmerni kristal, ne po temi) treba probiti otvore za hlađenje probudnog toka kako bi služio sledećem turbinom rotoru. Ovaj otvor je ekstremno tanki i ne može da izdrži unutrašnji napon, pa se izrađuje pomoću elektrohimiješkog korozija. Naravno, ovo nisu apsolutna pravila, i različite kompanije imaju različite načine obrade.

Nakon ovog, dobijena je jedna kristalna turbinска listica, ali još nije oblagana. Savremene turbinsku listice treba da imaju sloj termodijurne barijerske lagane od circona, keramičkog oksida circona. Budući da je keramički materijal, do te mere je hrupeći. Kada turbin radi, ako postoji malo deformacije, cijeli deo može se odlupiti i turbinsku listicu će odmah topiti. To je apsolutno neprihvatljivo u Hangfi.

Zatim postoji proces EB-PVD (Elektronski zrak fizička vaporna deposicija), metoda vaporne deposicije.

Naravno, postoji mnogo slojeva drugih materijala pre nego što se napravi, kao što je platinovano prelaganje (platinum), plazmensko prskavanje itd. Postoji i sloj koji pojačava circon i lepi ga kao leja. Naravno, postoje male razlike između svake kompanije, a one nisu statične.

Prvo, elektronski činilac emituje elektronski zrak, koji se vodi magnetskim poljem i udara u zirkonijev substrat. Substrat bombardiran elektronima prelazi u plinovito stanje, a plinovita zirkonija se vodi na površinu lopatica gde počinje da raste. Zirkonija će rasti u malim štapovima prečnika 1 mikron i dužine 50 mikrona, gusto pokrivajući površinu listića bez prašnjavih otvora. Pošto nije cjeloviti komad keramike, ti mali štapići mogu se malo pomaknuti jedni u odnosu na druge bez toga što se cijeli komad odlupi, što rešava problem neuspeha uzrokovan deformacijom.

Cirkonia ima izuzetno veliku čvrstoću i izuzetno nisku tepsku provodljivost, što omogućava stvaranje vrlo strmog gradijenta temperature između nikljevog podložnika i vrućeg jezgra zraka. Sa unutrašnjim hlađenjem i filmskim hlađenjem, lisica može raditi dugo sa visokom čvrstoćom i pouzdanošću u okruženju mnogo višem od sopstvene temperuture taljenja.

U ovom trenutku, površina lisice je završena. Da bi se uklapala u turbine kotač, lisica takođe treba da ima šumovastu ili šiparsku strukturu na osnovi.

Kao što je već rečeno, svaki turbine lisak nose više od deset tona centrifugalne sile prilikom rada, pa i osnova lisice mora biti ob-radnjana vrlo precizno. Nikloso-osnovane super legure su vrlo čvrste, otporne na visoke temperature i vrlo teške za obradu.

Osnova lisice se oštruje. Lisica je zaključana u posebnu fiksiru, a gornji i donji šlejeri sa suprotnom geometrijom (ženski šablon) šlepe unutra.

To će uzrokovati da se brusna kotača brzo ošteti, pa je stoga dodata pozitivna dijamantska brusna kotača vanjskoj strani dvije brusnih kotača kako bi se neprestano brisala brusna kotača kako bi ostala u funkciji. Industralni dijamanti na dijamantskoj kotači prilepljeni su robotima.

Nakon ovih procesa i inspekcije, čevelj je spreman za rad. To je samo jedan deo avionskog motora, a avionski motor je samo modul na aviokraku.