Inden emnet designes og fremstilles, kommunikerer konstruktionsingeniøren fuldt ud med de kolde og varme procesingeniører for at bestemme den optimale emneform, opnå næsten-netformning i lokale områder, forbedre materialeudnyttelsen, reducere bearbejdningstilladelser og forkorte forarbejdningscyklussen. Almindelige råemne præcisionsformende fremstillingsteknologier omfatter hovedsageligt følgende 5 typer.
Præcisionsstøbning
En forarbejdningsmetode, der opvarmer og smelter fast metal, hælder det i en støbeformskal og størkner det til et støbeemne. På nuværende tidspunkt er præcisionsstøbeteknologi i vid udstrækning brugt i turbinevinger, og dens strømningsbaneoverflader er alle nul-rester, og strømningsvejens overfladeprofil er ±0,2 mm.
Sandstøbning
Præcisionssmedning
En forarbejdningsmetode, der påfører tryk på en presse for at få råmaterialet til at undergå plastisk deformation i formen, hvorved der opnås en præcis smedning med ringe eller endda ingen mængde. Denne proces er blevet brugt i vid udstrækning på kompressorblade, hvilket kan forbedre materialeudnyttelsen og reducere eller eliminere bearbejdning. På nuværende tidspunkt anvender klingelegemet af den præcisionssmedede klinge nul-smedning, og materialeudnyttelsesgraden når 80 %.
Præcisionsspinning
En behandlingsmetode, der bearbejder et ark eller et forudformet ringformet emne til et tyndt-hult roterende legeme ved høj-rotation og påføring af et vist tryk. Det er i øjeblikket meget udbredt i dele som kåber, forbrændingskammerkegler og kompressorhuse. På nuværende tidspunkt kan varmspinning opnå 1-2 mm marginkontrol, og koldspinning kan opnå ±0,2 mm marginkontrol.
Pulvermetallurgi
En procesteknologi, der bruger metalpulver (eller en blanding af metalpulver og ikke-metallisk pulver) til at fremstille materialer og produkter gennem sintrings- og støbeprocesser. Denne proces bruges hovedsageligt inden for luftfartsmotorer til fremstilling af roterende dele såsom turbineskiver, der modstår høje temperaturer og høje belastninger.
Pulvermetallurgi flowdiagram
Hurtig prototyping
At nedbryde komplekse tre-dimensionelle dele i flere lag af simple to-dimensionelle strukturer og rekonstruere komplekse tre-dimensionelle dele ved at fremstille simple to-dimensionelle strukturer er en proces fra "kompleks" til "simpel" og derefter til "kompleks". Brændstofdysen med en relativt kompleks struktur i motorens forbrændingskammer bruger hurtig prototyping-teknologi.
2. Særlig forarbejdningsteknologi
Særlig bearbejdning (nogle gange også kaldet ikke-traditionel bearbejdning) refererer til den proces, der ikke kræver et værktøj, der er hårdere end emnet, og den kræver heller ikke påføring af tydelig mekanisk kraft. I stedet bruger den direkte elektrisk energi, termisk energi, kemisk energi, lysenergi eller en kombination af dem til at fjerne emnematerialet eller ændre dets ydeevne for at opnå den nødvendige form, størrelse og overfladekvalitetskrav. Følgende 6 specielle behandlingsteknologier er i øjeblikket almindeligt anvendte.
Elektroudladningsbearbejdning
Særlig bearbejdning, der kontrollerer fjernelse af emnemateriale og deformerer materialet og ændrer dets ydeevne gennem afladning mellem emnet og værktøjselektroden. På nuværende tidspunkt behandles luftfilmhullerne på turbinestyrebladene for det meste ved dannelse af et lille elektrognisthul, og de blæserformede segmenter af kompressorens statorblade behandles også ved elektrognisttrådsskæring.
Skematisk diagram af elektrognistbearbejdning
Elektrokemisk bearbejdning
Særlig bearbejdning, der fjerner emnemateriale gennem elektrokemiske reaktioner. Nogle vanskelige-at-materialer, såsom høj-integralklinger i legeret, er vanskelige at opnå gennem traditionel behandling og kan behandles ved hjælp af elektrolytisk bearbejdningsteknologi.
Høj-strålebehandling
Brug laserstråler med høj-energi-densitet, elektronstråler eller ionstråler til at fjerne eller forbinde emnematerialer. Laserstrålebehandling kan hovedsageligt bruges til boring, skæring, svejsning og mærkning. Femtosekund laserboring er en af metoderne til behandling af luftfilmhuller på turbinevinger.
Slibende flow
Brug et semi-flydende viskoelastisk slibemedium, der indeholder slibemidler til at tvinge det til at flyde over den behandlede overflade under et vist tryk, og fjern de mikroskopiske ujævne materialer på arbejdsemnets overflade ved hjælp af slibende partiklers skrabevirkning, hvorved formålet med overfladepolering eller afgratning opnås. Abrasive flow-teknologi er blevet anvendt på integrerede lukkede klinger.
Skematisk diagram af slibende flowbehandling
Vibrationsfinish
Læg emnet, slibemidlet, vand og kemiske tilsætningsstoffer i en beholder i henhold til en bestemt formel. Ved at stole på beholderens regelmæssige vibrationer producerer slibemidlet og arbejdsemnet relativ bevægelse og gensidig friktion, sliber de grater, der rager ud fra overfladen og periferi af emnet, af og runder de skarpe kanter af emnet og polerer overfladen. Det er en effektiv overfladebehandlingsteknologi, som er blevet brugt i vid udstrækning på dele med høj udmattelsesstyrke.
Slibende vandstrålebearbejdning
Ved at bruge høj-vandstrøm som en bærer, drives en høj-hastighed og koncentreret slibende strøm til at påvirke overfladen, der skal bearbejdes, hvilket realiserer en regelmæssig og kontrollerbar fjernelsesproces af materialet. På grund af dets egenskaber med ingen skærende termisk deformation, evnen til at skære ethvert materiale, høj fleksibilitet i skæreretningen og meget lille skærekraft, bruges den i vid udstrækning på vanskelige-at-bearbejdede materialer såsom keramik og forstærkede kompositmaterialer.
3. Avanceret svejseteknologi
Svejsning er en høj-kvalitet og effektiv proces til at forbinde metalmaterialer. Det tilhører den-lavpris avancerede strukturelle fremstillingsprocesteknologi og er også en af de mest udbredte forarbejdningsteknologier i den avancerede fremstillingsindustri. Almindelig anvendte svejseteknologier omfatter hovedsageligt følgende 4 typer.
Elektronstrålesvejsning
En proces, der anvender elektronstråler med høj-hastighed og høj-energitæthed som varmekilder til svejsning. Det har karakteristika af stort aspektforhold, lille resterende svejsedeformation, let at opnå præcis kontrol af svejseprocesparametre, rene svejsninger i et vakuummiljø, god repeterbarhed og stabilitet. Disse fordele er svære at matche med andre fusionssvejsemetoder, så det er meget udbredt til svejsning af vigtige strukturer såsom den integrerede rotor, huset og motorens aksel.
Elektronstrålesvejsning
Inerti friktionssvejsning
En form for fastfasesvejsning, der genererer varme gennem friktion mellem materialerne, der skal svejses, og får materialerne til at undergå plastisk deformation og flyde under påvirkning af den stødende kraft, hvorved der opnås materialeforbindelse. Det har fordelene ved god svejsefugekvalitet, høj dimensionsnøjagtighed og god forbindelseseffekt af forskellige materialer. Det er blevet den vigtigste svejseproces til at forbinde flymotorventilatorskiver, høj-højtrykskompressorrotorsamlinger og højtryksturbineskiveakselsamlinger.
Lodning
En fremgangsmåde til opvarmning af materialerne, der skal svejses, ved en temperatur, der er lavere end smeltepunktet for udgangsmaterialet og højere end smeltepunktet for loddematerialet, og udfyldning af mellemrummet med flydende loddemateriale for at opnå forbindelse. Det har de egenskaber, at det har mindre indvirkning på grundmaterialets egenskaber og struktur og mindre svejsedeformation. Den er velegnet til en række forskellige materialer og strukturer, herunder flymotorer med honeycomb-tætningsstrukturer, turbineblade, kompressorblade og forbrændingskammerkomponenter. For nogle komplekse komponenter er lodning den eneste mulige forbindelsesmetode.
Lodning diagram
Argon buesvejsning
Under beskyttelse af inert gas bruges den lysbue, der dannes mellem elektroden og materialerne, der skal svejses, til at smelte materialerne, der skal svejses, og fyldmaterialet, hvorved der opnås forbindelse. Det har store fordele med hensyn til bærbarhed og omkostninger, og er meget brugt til svejsning af motorhuse og forbrændingskamre.
4. Overfladebehandlingsteknologi
For at forbedre deles overfladetilstand, opfylde de særlige funktionelle krav til dele såsom korrosionsbestandighed, slidstyrke, oxidationsmodstand og højtemperaturbestandighed og forbedre levetiden af dele, er det nødvendigt at udføre overfladebehandling på dele. De almindeligt anvendte overfladebehandlingsteknologier i flymotorer omfatter hovedsageligt kemisk behandling, overfladeforstærkning og belægningsteknologi.
Kemisk behandling
En overflademodifikationsproces, der forbedrer materialers overfladetilstand gennem kemiske behandlingsmetoder såsom korrosion, galvanisering, anodisering og kemisk rensning.
Plasma sprøjtning
Overfladeforstærkning
Gennem plastisk deformation af overfladelaget dannes der høj restspænding på overfladen af delen for at øge "kolddeformations"-processen med overfladespændingskoncentration. Anvendes hovedsageligt til shot peening af overfladen af den integrerede klinge.
Belægning
Afhængigt af forskellige anvendelser kan det opdeles i forsegling,-slidbestandig, termisk barriere og andre belægninger. Blandt dem kan tætningsbelægninger bruges til huskomponenter, slidbestandige belægninger kan bruges til akseldele, og termiske barrierebelægninger kan bruges til turbinevinger.
Flymotordele kan siges at være ret "lidende". For turbinevinger alene kan driftstemperaturen nå 1700 grader - en temperatur, der er næsten 150 grader højere end jernets smeltepunkt!
For at gøre disse dele "sunde" er forskere nødt til at bruge "teleskoper" til at fokusere på teknologiens forkant. Samtidig skal de også bruge "mikroskoper" til at udforske de tekniske detaljer og stræbe efter at få teknologien bedre til at tilpasse sig behovene. På rejsen med at "støbe hjertet", vil Shangfa-folks udøvelse af overlegen "materiale" kunst ingen ende tage!
