Do Fogo ao Voo: Desvendando as maravilhas da tecnologia térmica na fabricação de motores aeronáuticos

técnica de inibição

As excelentes propriedades da superliga de cristal único são devidas principalmente à eliminação dos limites de grão das lâminas de cristal único, e a recristalização reduzirá significativamente a resistência a altas temperaturas da liga de cristal único original. Após a fundição da lâmina de cristal único, é necessário realizar o processamento do furo do filme de gás, retificação dos dentes da espiga, fresagem lateral da placa de borda, soldagem do furo do processo de fundição da ponta da lâmina, tratamento térmico, montagem e outros trabalhos de processamento de acompanhamento. No processo de operação do motor, a lâmina é submetida a impactos de ar quente e frio e alta temperatura, carga enorme e vibração violenta durante a rotação em alta velocidade, e a recristalização é possível. Houve várias falhas nas pás da turbina. Portanto, nos últimos anos, a pesquisa no país e no exterior adotou tratamento térmico de pré-recuperação, cementação, revestimento e remoção da camada de deformação superficial e outros métodos relacionados para inibir a recristalização e adicionar elementos de reforço de limite ao trabalho de reparo de recristalização.

Tecnologia de impressão 3D

A impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, integra CAD, CAM, metalurgia do pó, processamento a laser e outras tecnologias. Usando a tecnologia de impressão 3D, podemos transformar o pensamento do “cérebro” em uma entidade tridimensional e imprimir a imagem de uma peça no computador em uma peça “real”. A tecnologia de impressão 3D fez uma mudança "revolucionária" na tecnologia de fabricação e no conceito de processamento. A Monash University, na Austrália, produziu com sucesso o primeiro motor a jato impresso em 3D do mundo. Ao mesmo tempo, também está trabalhando com a Boeing, o Grupo Airbus e o Grupo Safran para fornecer protótipos de motores impressos em 3D para a Boeing e outros para testes de voo. Com a tecnologia de impressão 3D, o tempo de fabricação das peças do motor pode ser reduzido de três meses para seis dias.

Na China, a tecnologia de impressão 3D foi usada para reparar e reutilizar as peças de desgaste das pontas das pás do rotor do compressor de alta pressão do motor turbofan. A tecnologia de impressão 3D tem sido usada para fabricar peças sem rolamentos e peças estáticas no motor, mas as propriedades mecânicas das peças estão sendo avaliadas ativamente, ao mesmo tempo, o uso da tecnologia de impressão 3D para fabricar peças de rotor de motor, peças de rolamento , etc., também realizou extensas pesquisas.

Tecnologia de processamento de borda de exaustão da lâmina (borda frontal e traseira)

A qualidade de usinagem da borda de entrada e escape da pá do motor aeronáutico é um dos principais fatores que afetam o desempenho aerodinâmico do motor aeronáutico. A borda de entrada e exaustão também é a parte propensa a defeitos da lâmina e a área sensível a defeitos da liga de titânio. Um grande número de eventos de falha do motor é causado por defeitos de usinagem na entrada e na borda de escape da pá. Como a borda de entrada e exaustão da lâmina é a parte mais fina da lâmina e a borda da lâmina, sua rigidez é fraca e a deformação do processamento é grande, e a borda de entrada e exaustão da lâmina processada geralmente parece quadrada e pontiaguda. Na produção em massa de pás de motor, os principais problemas tecnológicos de alta eficiência e processamento de entrada e exaustão de alta qualidade das pás não foram completamente resolvidos.

Tecnologia de processamento adaptativo

A tecnologia de usinagem adaptativa é dividida em três formas, a saber, planejamento adaptativo da trajetória da posição da ferramenta, controle adaptativo do sistema de controle numérico e usinagem adaptativa combinada com detecção digital [3]. Na China, a tecnologia de usinagem adaptativa tem sido aplicada com sucesso em forjamento de precisão/usinagem de lâminas de laminação, reparo de lâminas danificadas e soldagem por fricção linear, usinagem de disco de lâmina monolítica. Embora a tecnologia de usinagem adaptativa tenha feito avanços e desenvolvimento na teoria e na prática, a aplicação de engenharia da tecnologia de usinagem adaptativa ainda é uma tecnologia de pesquisa importante na fabricação de motores aeronáuticos.

Tecnologia de fabricação antifadiga

A fadiga do material e os defeitos de usinagem de superfície tornaram-se as principais causas de falhas de peças de motores aeronáuticos, e a falha se tornou uma tendência crescente, de modo que a "fabricação antifadiga" se tornou uma tecnologia importante na fabricação de motores aeronáuticos. A tecnologia de fabricação antifadiga refere-se ao processo de fabricação que melhora a vida útil em fadiga das peças, alterando a organização e a distribuição de tensões dos materiais no processo de fabricação das peças, sem alterar o material e o tamanho da seção. A vida em fadiga é afetada principalmente pelo tratamento térmico, corrosão ambiental, qualidade da superfície, concentração de tensão, tensão superficial e outros fatores. O principal método de fabricação antifadiga é reduzir a concentração de tensão e melhorar a resistência superficial das peças. Reduzir a concentração de tensão é garantir a integridade da superfície usinada, e a melhor maneira de melhorar a resistência superficial das peças é o shot peening. No processo de fabricação antifadiga de motores de aeronaves, uma variedade de novos meios de shot peening foram desenvolvidos no processo tradicional de shot peening, e as novas tecnologias de shot peening a laser, shot peening ultrassônico e shot peening de água de alta pressão têm sido amplamente utilizadas .

Tecnologia de prevenção de colisões com pássaros

A ocorrência frequente de colisões com pássaros tornou-se um problema inevitável no desenvolvimento de motores aeronáuticos, e extensas pesquisas foram realizadas no país e no exterior. Em julho de 2015, a FAA dos Estados Unidos emitiu o aviso "Requisitos de colisão com pássaros para aeronaves de transporte", que não apenas apresentou requisitos e regulamentos específicos para a futura prevenção de colisão com pássaros e prevenção de lesões por objetos estranhos em motores de aeronaves, mas também apontou outro novo direção de pesquisa para o desenvolvimento de novos materiais de motores e novas tecnologias de fabricação de estruturas.