Từ Lửa đến Bay: Khám phá những điều kỳ diệu của công nghệ nhiệt trong việc sản xuất động cơ máy bayPhục hồi tinh thể

Kỹ thuật ức chế

Những đặc tính tuyệt vời của hợp kim siêu đơn tinh thể chủ yếu là do loại bỏ các ranh giới hạt của lưỡi dao đơn tinh thể, và quá trình tái tinh thể hóa sẽ làm giảm đáng kể khả năng chịu nhiệt cao của hợp kim đơn tinh thể ban đầu. Sau khi đúc lưỡi dao đơn tinh thể, cần tiến hành các công việc xử lý tiếp theo như gia công lỗ màng khí, mài răng gân, phay cạnh tấm, hàn lỗ quy trình đúc ở đầu lưỡi dao, xử lý nhiệt, lắp ráp và các công đoạn khác. Trong quá trình vận hành động cơ, lưỡi dao phải chịu tác động của luồng khí nóng lạnh, nhiệt độ cao, tải trọng lớn và rung động mạnh trong quá trình quay tốc độ cao, dẫn đến khả năng tái tinh thể hóa. Đã có nhiều vụ hỏng hóc lưỡi dao turbin. Do đó, trong những năm gần đây, các nghiên cứu trong và ngoài nước đã áp dụng phương pháp xử lý nhiệt trước phục hồi, cacbon hóa, phủ lớp và loại bỏ lớp biến dạng bề mặt cùng các phương pháp liên quan khác để ức chế quá trình tái tinh thể hóa và thêm các nguyên tố tăng cường biên giới vào công việc sửa chữa tái tinh thể.

Công nghệ in 3D

In 3D, còn được gọi là sản xuất cộng thêm, tích hợp các công nghệ như thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD), gia công cơ khí hỗ trợ máy tính (CAM), kim loại bột, và xử lý bằng tia laser. Sử dụng công nghệ in 3D, chúng ta có thể biến ý tưởng trong "đầu óc" thành một thực thể ba chiều, và in hình ảnh của một bộ phận trên máy tính thành một bộ phận "thực sự". Công nghệ in 3D đã tạo ra một thay đổi "cách mạng" trong công nghệ và khái niệm chế tạo. Đại học Monash ở Australia đã thành công trong việc sản xuất động cơ phản lực đầu tiên trên thế giới được in 3D. Đồng thời, trường cũng đang hợp tác với Boeing, Tập đoàn Airbus và Tập đoàn Safran để cung cấp các nguyên mẫu động cơ in 3D cho Boeing và các đơn vị khác để thử nghiệm bay. Với công nghệ in 3D, thời gian sản xuất của các bộ phận động cơ có thể giảm từ ba tháng xuống còn sáu ngày.

Tại Trung Quốc, công nghệ in 3D đã được sử dụng để sửa chữa và tái sử dụng phần đầu cánh bị mòn của các cánh quạt rotor máy nén áp suất cao trong động cơ tuabin quạt. Công nghệ in 3D đã được sử dụng để sản xuất các bộ phận không chịu lực và các bộ phận tĩnh trên động cơ, nhưng các đặc tính cơ học của các bộ phận này đang được đánh giá tích cực, đồng thời, việc sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất các bộ phận rotor động cơ, các bộ phận chịu lực, v.v., cũng đã tiến hành nghiên cứu rộng rãi.

Công nghệ gia công mép xả cánh (cạnh trước và sau)

Chất lượng gia công của mép vào khí và thoát khí của cánh tua-bin động cơ là một trong những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hiệu suất khí động học của động cơ. Mép vào khí và thoát khí cũng là phần dễ bị khuyết tật của cánh và khu vực nhạy cảm với khuyết tật của hợp kim titan. Một số lượng lớn sự cố động cơ là do các khuyết điểm gia công ở mép vào khí và thoát khí của cánh. Vì mép vào khí và thoát khí của cánh là phần mỏng nhất của cánh và mép của cánh, độ cứng của nó kém và biến dạng gia công lớn, thường xuất hiện hình vuông hoặc nhọn ở mép vào khí và thoát khí sau khi gia công. Trong sản xuất hàng loạt các cánh động cơ, các vấn đề kỹ thuật chính về việc gia công mép vào khí và thoát khí của cánh với hiệu suất cao và chất lượng cao vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn.

Công nghệ gia công thích ứng

Công nghệ gia công thích ứng được chia thành ba hình thức, cụ thể là quy hoạch thích ứng đường đi của công cụ, điều khiển thích ứng hệ thống điều khiển số và gia công thích ứng kết hợp với kiểm tra số [3]. Ở Trung Quốc, công nghệ gia công thích ứng đã được áp dụng thành công trong việc gia công lưỡi dao chính xác bằng rèn/dập, sửa chữa lưỡi dao bị hư hỏng và gia công đĩa cánh một khối bằng hàn ma sát tuyến tính. Mặc dù công nghệ gia công thích ứng đã đạt được những bước đột phá và phát triển cả về lý thuyết và thực tiễn, ứng dụng kỹ thuật gia công thích ứng trong thực tế vẫn là công nghệ nghiên cứu nóng trong sản xuất động cơ hàng không.

Công nghệ chế tạo chống mệt mỏi

Sự mệt mỏi của vật liệu và các khuyết tật gia công bề mặt đã trở thành nguyên nhân chính gây ra sự cố cho các bộ phận động cơ phản lực, và tình trạng này đang có xu hướng gia tăng, vì vậy "sản xuất chống mệt mỏi" đã trở thành một công nghệ nóng trong sản xuất động cơ phản lực. Công nghệ sản xuất chống mệt mỏi là quá trình sản xuất cải thiện tuổi thọ mệt mỏi của các bộ phận bằng cách thay đổi cấu trúc và phân bố ứng suất của vật liệu trong quá trình sản xuất bộ phận mà không thay đổi vật liệu và kích thước tiết diện. Tuổi thọ mệt mỏi chủ yếu bị ảnh hưởng bởi xử lý nhiệt, ăn mòn môi trường, chất lượng bề mặt, tập trung ứng suất, ứng suất bề mặt và các yếu tố khác. Phương pháp chính của sản xuất chống mệt mỏi là giảm tập trung ứng suất và cải thiện độ bền bề mặt của các bộ phận. Giảm tập trung ứng suất là đảm bảo tính toàn vẹn của bề mặt được gia công, và cách tốt nhất để cải thiện độ bền bề mặt của các bộ phận là phun bi. Trong quá trình sản xuất chống mệt mỏi của động cơ máy bay, nhiều loại phương tiện phun bi mới đã được phát triển từ quy trình phun bi truyền thống, và các công nghệ mới như phun bi bằng tia laser, phun bi siêu âm và phun bi bằng nước áp suất cao đã được áp dụng rộng rãi.

Công nghệ phòng ngừa va chạm chim

Tần suất xảy ra va chạm chim đã trở thành một vấn đề không thể tránh khỏi trong quá trình phát triển động cơ hàng không, và nhiều nghiên cứu đã được tiến hành trong và ngoài nước. Vào tháng 7 năm 2015, FAA Hoa Kỳ đã ban hành thông báo "Yêu cầu về va chạm chim đối với máy bay vận tải", không chỉ đưa ra các yêu cầu và quy định cụ thể cho việc phòng ngừa va chạm chim và chấn thương do vật thể lạ trong tương lai của động cơ máy bay, mà còn chỉ ra một hướng nghiên cứu mới khác cho sự phát triển của vật liệu động cơ mới và công nghệ chế tạo cấu trúc mới.