Прежде чем заготовка будет спроектирована и изготовлена, инженер-конструктор полностью общается с инженерами-технологами холодной и горячей обработки, чтобы определить оптимальную форму заготовки, добиться почти -чистой формовки на отдельных участках, улучшить использование материала, уменьшить припуски на обработку и сократить цикл обработки. Общие технологии изготовления прецизионного формования заготовок в основном включают следующие 5 типов.
Точное литье
Метод обработки, при котором твердый металл нагревается и плавится, его заливают в оболочку литейной формы и затвердевают в литейную заготовку. В настоящее время технология прецизионного литья широко используется в турбинных лопатках, все поверхности проточного канала представляют собой отливки с нулевым остатком, а профиль поверхности проточного канала составляет ± 0,2 мм.
Литье в песок
Прецизионная ковка
Метод обработки, при котором на пресс оказывается давление, заставляющее сырье подвергаться пластической деформации в форме, в результате чего получается прецизионная поковка с небольшим припуском или даже без него. Этот процесс широко используется при изготовлении лопаток компрессоров, что позволяет улучшить использование материала и сократить или исключить механическую обработку. В настоящее время корпус прецизионно кованого лезвия подвергается ковке с нулевым-остатком, а коэффициент использования материала достигает 80%.
Прецизионное прядение
Метод обработки, при котором лист или предварительно отформованная кольцевая заготовка преобразуется в тонко-полое вращающееся тело с тонкими стенками путем вращения на высокой-скорости и приложения определенного давления. В настоящее время он широко используется в таких деталях, как обтекатели, конусы камеры сгорания и кожухи компрессоров. В настоящее время при горячем прядении можно обеспечить контроль поля на 1-2 мм, а при холодном прядении можно обеспечить контроль поля на ±0,2 мм.
Порошковая металлургия
Технология процесса, в которой используется металлический порошок (или смесь металлического порошка и не-неметаллического порошка) для изготовления материалов и изделий посредством процессов спекания и формования. Этот процесс в основном используется в области авиационных двигателей для изготовления вращающихся деталей, таких как диски турбин, которые выдерживают высокие температуры и большие нагрузки.
Технологическая схема порошковой металлургии
Быстрое прототипирование
Разложение сложных трехмерных-мерных деталей на несколько слоев простых-двумерных структур и реконструкция сложных трехмерных-деталей путем изготовления простых двумерных-структур – это процесс от "сложного" к "простому", а затем к "сложному". Топливная форсунка относительно сложной конструкции в камере сгорания двигателя использует технологию быстрого прототипирования.
2. Специальная технология обработки.
Специальная обработка (иногда также называемая не-традиционной обработкой) — это процесс, который не требует использования инструмента более твердого, чем заготовка, а также приложения явной механической силы. Вместо этого он напрямую использует электрическую энергию, тепловую энергию, химическую энергию, энергию света или их комбинацию для удаления материала заготовки или изменения ее характеристик для достижения требуемых требований к форме, размеру и качеству поверхности. В настоящее время широко используются следующие 6 специальных технологий обработки.
Электроэрозионная обработка
Специальная обработка, которая контролирует удаление материала заготовки, деформирует материал и изменяет его характеристики за счет разряда между заготовкой и электродом-инструментом. В настоящее время отверстия для воздушной пленки на направляющих лопатках турбины в основном обрабатываются методом электроискровой обработки небольших отверстий, а веерообразные сегменты лопаток статора компрессора также обрабатываются электроискровой проволокой.
Принципиальная схема электроискровой обработки
Электрохимическая обработка
Специальная обработка, при которой материал заготовки удаляется посредством электрохимических реакций. Некоторые трудные для-обработки-материалы, такие как цельные лезвия из жаропрочных-сплавов, трудно получить с помощью традиционной обработки, и их можно обрабатывать с использованием технологии электролитической обработки.
Обработка пучками-высокой энергии
Используйте лазерные лучи высокой-энергии-плотности, электронные лучи или ионные лучи для удаления или соединения материалов детали. Обработка лазерным лучом в основном может использоваться для сверления, резки, сварки и маркировки. Фемтосекундное лазерное сверление — один из методов обработки отверстий воздушной пленки на лопатках турбин.
Абразивный поток
Используйте полу-жидкую вязкоупругую абразивную среду, содержащую абразивы, чтобы заставить ее течь по обрабатываемой поверхности под определенным давлением и удалять микроскопические неровности на поверхности заготовки путем соскабливания абразивных частиц, тем самым достигая цели полировки поверхности или удаления заусенцев. Технология абразивного потока была применена к цельным закрытым лезвиям.
Принципиальная схема абразивно-поточной обработки
Вибрационная отделка
Поместите заготовку, абразив, воду и химические добавки в емкость по определенной рецептуре. Опираясь на регулярную вибрацию емкости, абразив и заготовка производят относительное движение и взаимное трение, стачивают выступающие с поверхности и периферии заготовки заусенцы, скругляют острые кромки заготовки и полируют поверхность. Это эффективная технология обработки поверхности, которая широко используется при изготовлении деталей с высокой усталостной прочностью.
Абразивная водоструйная обработка
Используя высокоскоростной-поток воды в качестве носителя, высокоскоростной-концентрированный абразивный поток воздействует на обрабатываемую поверхность, обеспечивая регулярный и контролируемый процесс удаления материала. Благодаря своим характеристикам отсутствия термической деформации при резке, способности резать любой материал, высокой гибкости в направлении резания и очень малой силе резания, он широко используется для обработки трудно--материалов, таких как керамика и армированные композитные материалы.
3. Передовая технология сварки.
Сварка – это высококачественный-и эффективный процесс соединения металлических материалов. Он относится к недорогой-технологии передового процесса производства конструкций, а также является одной из наиболее широко используемых технологий обработки в передовой обрабатывающей промышленности. Обычно используемые технологии сварки в основном включают следующие 4 типа.
Электронно-лучевая сварка
Процесс, в котором в качестве источников тепла для сварки используются высокоскоростные-электронные лучи с высокой-энергией. Он обладает характеристиками большого соотношения сторон, небольшой остаточной сварочной деформации, простоты точного контроля параметров сварочного процесса, чистых сварных швов в вакуумной среде, хорошей повторяемости и стабильности. Эти преимущества трудно сопоставить с другими методами сварки плавлением, поэтому она широко используется при сварке важных конструкций, таких как цельный ротор, корпус и вал двигателя.
Электронно-лучевая сварка
Инерционная сварка трением
Тип твердофазной сварки, который генерирует тепло за счет трения между свариваемыми материалами и заставляет материалы подвергаться пластической деформации и растеканию под действием осадочной силы, тем самым обеспечивая соединение материалов. Его преимущества заключаются в хорошем качестве сварных соединений, высокой точности размеров и хорошем эффекте соединения разнородных материалов. Это основной сварочный процесс для соединения дисков вентиляторов авиационных двигателей, узлов ротора компрессора высокого-давления и узлов вала дисков турбины высокого-давления.
Пайка
Способ нагрева свариваемых материалов при температуре ниже температуры плавления основного материала и выше температуры плавления припоя и заполнения зазора жидким припоем для достижения соединения. Он обладает характеристиками меньшего воздействия на свойства и структуру основного материала и меньшей сварочной деформации. Он подходит для различных материалов и конструкций, включая сотовые уплотнительные конструкции авиационных двигателей, лопатки турбин, лопатки компрессоров и компоненты камеры сгорания. Для некоторых сложных компонентов пайка является единственным возможным методом соединения.
Схема пайки
Аргонодуговая сварка
Под защитой инертного газа дуга, возникающая между электродом и свариваемыми материалами, используется для плавления свариваемых материалов и присадочного материала, тем самым обеспечивая соединение. Он имеет большие преимущества в портативности и стоимости и широко используется при сварке корпусов двигателей и камер сгорания.
4. Технология обработки поверхности.
Чтобы улучшить состояние поверхности деталей, удовлетворить особые функциональные требования к деталям, такие как коррозионная стойкость, износостойкость, стойкость к окислению и устойчивость к высоким температурам, а также увеличить срок службы деталей, необходимо выполнить поверхностную обработку деталей. Обычно используемые технологии обработки поверхности в авиационных двигателях в основном включают химическую обработку, упрочнение поверхности и технологию нанесения покрытий.
Химическая обработка
Процесс модификации поверхности, который улучшает состояние поверхности материалов с помощью методов химической обработки, таких как коррозия, гальваника, анодирование и химическая очистка.
Плазменное напыление
Укрепление поверхности
За счет пластической деформации поверхностного слоя на поверхности детали образуются высокие остаточные напряжения, увеличивающие процесс «холодной деформации» концентрации поверхностных напряжений. В основном используется для дробеструйной обработки поверхности цельного лезвия.
Покрытие
В зависимости от применения его можно разделить на герметизирующие, -износостойкие, термобарьерные и другие покрытия. Среди них можно использовать уплотнительные покрытия для компонентов корпуса, износостойкие -покрытия для деталей вала и термобарьерные покрытия для лопаток турбин.
Детали авиационных двигателей, можно сказать, достаточно «страдают». Только для лопаток турбины рабочая температура может достигать 1700 градусов -, что почти на 150 градусов выше температуры плавления железа!
Чтобы сделать эти части «здоровыми», исследователям приходится использовать «телескопы», чтобы сосредоточиться на передовых технологиях. В то же время им также приходится использовать «микроскопы» для изучения технических деталей и стремиться к тому, чтобы технология лучше адаптировалась к потребностям. На пути «отливки сердца» стремление людей Шанфа к превосходному «материальному» искусству никогда не закончится!
