Zastosowanie stopów wysokotemperaturowych w lotnictwie
1. Cztery komponenty typu hot-end
Stopy wysokotemperaturowe są stosowane głównie w czterech najnowocześniejszych komponentach silników lotniczych:
Komora spalania: Komora spalania jest źródłem wytwarzania energii mechanicznej. Ściany komory spalania i komora spalania są wykonane głównie z materiałów stopowych wysokotemperaturowych, ponieważ muszą wytrzymywać temperatury powyżej 800 stopni. Materiał musi mieć dobrą odporność na zmęczenie, dużą odporność na utlenianie i dobrą wydajność cięcia.
- Łopatki turbin: Łopatki turbin są najważniejszymi elementami silników lotniczych. Łopatki turbin muszą wytrzymywać wysokie temperatury i muszą wytrzymywać duże naprężenia odśrodkowe, naprężenia wibracyjne, naprężenia termiczne itp. Głównym materiałem używanym do produkcji łopatek turbin jest odlew ze stopu wysokotemperaturowego. Obecnie w produkcji szeroko stosowane są monokrystaliczne stopy wysokotemperaturowe. Stop ten ma właściwości rozciągające, trwałe, zmęczenie pełzaniem, odporność na utlenianie i odporność na korozję na gorąco.
- Kierownica: Kierownica jest elementem służącym do regulacji kierunku przepływu gazu wydobywającego się z komory spalania. Jest to jedna z części podlegających największemu szokowi termicznemu w silniku lotniczym. Materiał ma odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, dobrą odporność na zmęczenie cieplne i zmęczenie mechaniczne, wysoką przewodność cieplną i niski współczynnik rozszerzalności cieplnej.
- Tarcza turbiny: Gdy tarcza turbiny pracuje, temperatura obręczy osiąga 550-750 stopni, podczas gdy temperatura środka koła wynosi tylko około 300 stopni, co powoduje dużą różnicę temperatur w całym elemencie; podczas obracania przenosi znaczną siłę odśrodkową; wytrzymuje duże naprężenia podczas uruchamiania i parkowania. cykl zmęczenia. Materiał musi mieć wysoką wytrzymałość. Dobra plastyczność i dobra odporność na zmęczenie cieplne.
2. Łączniki lotnicze
Do głównych produktów złącznych do silników lotniczych zaliczają się różne rodzaje śrub, stosy śrub z wpustem, nakrętki samozabezpieczające, tuleje gwintowane, sworznie, łączniki rurowe i złącza itp.
- Śruby i wkręty odporne na wysoką temperaturę i wysoką wytrzymałość
Śruby i wkręty wykonane z materiałów takich jak GH4169 są obecnie najczęściej stosowanymi wysokotemperaturowymi i wysokowytrzymałymi elementami złącznymi w silnikach lotniczych. Po obróbce cieplnej wytrzymałość na rozciąganie takich części osiąga σb większą lub równą 1250Mpa, a gwinty tego typu elementów złącznych o dużej wytrzymałości są przetwarzane przez walcowanie na gorąco. Technologia jest kierunkiem badań i rozwoju.
- Dokręć śruby
Śruby turbiny silnika i bardzo precyzyjne, smukłe śruby dokręcające to kluczowe części nośne silników lotniczych. Tego typu elementy złączne są na ogół przetwarzane z półfabrykatów kutych, a materiałami są głównie stopy wysokotemperaturowe i stopy tytanu. Oprócz wymagań dotyczących wysokiej temperatury, wysokiej wytrzymałości i wysokiej precyzji, takie części mają również formy konstrukcyjne i wymagania dotyczące smukłych części wałów. Trudności w obróbce tego typu części polegają głównie na walcowaniu gwintów o wysokiej wytrzymałości i kontroli odkształceń podczas obróbki smukłych wałów.
- Pale śrub blokujących z kluczem i tuleje śrub
Pale śrub blokujących z wpustem i tuleje gwintowane to nowo opracowana w ostatnich latach technologia połączeń elementów złącznych w lotnictwie. Ta technologia łączenia została zasadniczo przeniesiona z tradycyjnej kombinowanej metody łączenia gwintów wciskowych i tarcz blokujących. Jest to metoda blokowania za pomocą klucza kołkowego, dzięki której konstrukcja blokująca montaż jest bardziej zwarta, rozsądniejsza i bardziej niezawodna w zapobieganiu poluzowaniu.
- Nakrętka samozabezpieczająca ze stopu odpornego na wysokie temperatury
Nakrętki samozabezpieczające. W przeszłości forma tego typu łączników była stosunkowo prosta, wykonywana głównie ze stali stopowych i stali nierdzewnej. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii silników lotniczych większość nakrętek samozabezpieczających elementów złącznych silnika jest obecnie wykonana ze stopów wysokotemperaturowych. Formy odkształcenia zamka obejmują dwupunktowy, trzypunktowy, czteropunktowy, prosty rowek, nachylony rowek i inne formy zamykania. Wdrożone standardy obejmują HB, GJB oraz specjalne standardy techniczne każdego opracowanego modelu.
Specjalna nakrętka samozabezpieczająca
Wraz ze stopniowym ulepszaniem krajowej i zagranicznej zaawansowanej technologii silników lotniczych, potrzebne są bardziej niezawodne, prostsze i lżejsze elementy złączne wirników wrzecionowych do mocowania części na wrzecionach obracających się z dużą prędkością. Stosunki średnicy i grubości tej specjalnej nakrętki samozabezpieczającej na szybkoobrotowym wrzecionie wynoszą zazwyczaj 4:1, 6:1 i 10:1. Samoblokująca strefa odkształcenia tego typu specjalnej nakrętki samozabezpieczającej jest krótka, a proces formowania jest trudny, co wpływa na materiał. Wymagania dotyczące kontroli obróbki cieplnej, jakości metalurgicznej i stabilności samoblokowania są niezwykle wysokie.
Stopy wysokotemperaturowe, takie jak A286 (GH2132), GH2696, GH3030, inconel718 (GH4169), GH4698, Waspaloy (GH738) są powszechnie stosowanymi materiałami do elementów złącznych w przemyśle lotniczym.
3.Inne komponenty
Stosowany do elementów takich jak odbiorniki, pierścienie, dopalacze i dysze ogonowe.
