Pengantar Pisau Turbin
Komponen dengan kondisi kerja terburuk di mesin turbin juga merupakan komponen berputar yang paling penting. Dalam komponen ujung panas mesin pesawat, bilah turbin mengalami erosi gas suhu tinggi dan perubahan suhu selama siklus start-up dan shutdown mesin, dan bilah rotor mengalami gaya sentrifugal pada kecepatan tinggi. Bahan tersebut diperlukan untuk memiliki kekuatan tarik suhu tinggi yang cukup, kekuatan daya tahan, kekuatan creep, serta kekuatan kelelahan yang baik, ketahanan oksidasi, ketahanan korosi gas dan plastisitas yang sesuai. Selain itu, stabilitas organisasi jangka panjang, kekuatan dampak yang baik, kemampuan cor dan kepadatan rendah juga diperlukan.
Suhu saluran masuk gas dari mesin pesawat canggih mencapai 1380 derajat dan dorongan mencapai 226kN. Pisau turbin mengalami kekuatan aerodinamis dan sentrifugal, dengan bilah yang memiliki stres tarik sekitar 140mpa; Akar blade memiliki stres rata -rata 280 ~ 560MPa, dan tubuh blade yang sesuai menanggung suhu 650 ~ 980 derajat, dan akar blade sekitar 760 derajat.
Tingkat kinerja blade turbin (terutama kapasitas bantalan suhu) telah menjadi indikator penting dari tingkat lanjut model mesin. Dalam arti tertentu, proses casting blade mesin di masa depan secara langsung menentukan kinerja mesin dan juga merupakan industri penerbangan nasional. Tanda level yang signifikan.
Desain bentuk blade
Karena ada banyak bilah, jika dirancang menjadi bentuk rutin lurus, banyak teknologi pemrosesan dapat dikurangi, kesulitan desain dapat diturunkan, dan banyak biaya dapat dikurangi. Namun, sebagian besar bilah dipelintir dan melengkung.
Izinkan saya memperkenalkan kepada Anda beberapa konsep dasar daun.
Pertama, apa itu pelari? Di bawah ini adalah dua diagram runner yang khas.
Diagram Aliran Kompresor
Diagram jalur aliran turbin
Kedua, apa rumus perhitungan untuk kecepatan melingkar? Dalam saluran aliran, kecepatan sirkumferensial berbeda pada jari -jari yang berbeda (ini dapat diperoleh sesuai dengan rumus perhitungan pada gambar di bawah)
Circumferential Speedfinal, berapakah sudut serangan aliran udara? Sudut serangan aliran udara adalah sudut antara aliran udara dan akord blade relatif terhadap arah kecepatan blade.
Mengambil sayap pesawat sebagai contoh, sudut serangan aliran udara ditampilkan. Selanjutnya, mengapa pisau harus dipelintir dijelaskan? Karena kecepatan melingkar pada jari -jari yang berbeda di saluran aliran berbeda, sudut serangan aliran udara pada radius yang berbeda, tingkat primitif sangat bervariasi; Di ujung blade, karena jari -jari besar dan kecepatan melingkar yang besar, sudut serangan positif yang besar disebabkan, mengakibatkan pemisahan aliran udara yang serius di bagian belakang blade; Pada akar bilah, karena jari -jari kecil dan kecepatan melingkar kecil, sudut serangan negatif besar disebabkan, mengakibatkan pemisahan aliran udara yang serius pada cekungan blade blade.
Oleh karena itu, untuk bilah lurus, kecuali untuk bagian dari berdiameter tengah terdekat yang masih dapat bekerja, bagian-bagian lainnya akan menghasilkan pemisahan aliran udara yang serius, yaitu, efisiensi kompresor atau turbin yang bekerja dengan bilah lurus sangat buruk, dan bahkan dapat mencapai titik di mana ia tidak dapat beroperasi sama sekali. Inilah sebabnya mengapa bilah harus dipelintir.
Sejarah Pembangunan
Ketika kekuatan mesin pesawat terus meningkat, ia dicapai dengan meningkatkan suhu saluran masuk kompresor, yang membutuhkan penggunaan bilah canggih dengan resistensi suhu yang lebih tinggi dan lebih tinggi. Selain kondisi suhu tinggi, lingkungan kerja bilah ujung panas juga dalam keadaan ekstrem dengan tekanan tinggi, beban tinggi, getaran tinggi, dan korosi tinggi, sehingga bilah diperlukan untuk memiliki kinerja komprehensif yang sangat tinggi. Ini membutuhkan bilah yang terbuat dari bahan paduan khusus (paduan suhu tinggi) dan proses manufaktur khusus (presisi casting plus solidifikasi terarah) untuk membuat struktur matriks khusus (struktur kristal tunggal) untuk memenuhi kebutuhan setinggi mungkin.
Bilah turbin berlubang kristal tunggal yang kompleks telah menjadi teknologi inti dari mesin rasio dorong tinggi saat ini. Ini adalah penelitian dan penggunaan bahan paduan kristal tunggal canggih dan munculnya teknologi manufaktur blade kristal tunggal ultra-air berdinding ganda yang memungkinkan teknologi persiapan kristal tunggal untuk memainkan peran kunci dalam mesin penerbangan militer dan komersial paling canggih saat ini. Saat ini, bilah kristal tunggal tidak hanya dipasang pada semua mesin penerbangan canggih, tetapi juga semakin banyak digunakan dalam turbin gas tugas berat.
Superalloy kristal tunggal adalah jenis bahan blade engine canggih yang dikembangkan berdasarkan kristal ekuiax dan kristal kolom terarah. Sejak awal 1980 -an, generasi pertama superalloy kristal tunggal seperti PWA1480 dan Renen4 telah banyak digunakan dalam berbagai mesin pesawat. Pada akhir 1980 -an, generasi kedua dari bilah kristal superalloy tunggal yang diwakili oleh PWA1484 dan Renen5 juga banyak digunakan pada mesin pesawat canggih seperti CFM56, F100, F110, dan PW4000. Saat ini, generasi kedua superalloy kristal tunggal di Amerika Serikat telah matang dan banyak digunakan dalam mesin pesawat militer dan sipil.
Dibandingkan dengan paduan kristal tunggal generasi pertama, paduan kristal tunggal generasi kedua yang diwakili oleh PWA1484 PW, CMSX RR -4, dan Rene'n5 GE dan suhu operasinya dengan menambah kekuatan rhenium dan dengan tepat meningkatkan kandungan molybdenum.
In the third single crystal alloy Rene N6 and CMSX-10, the alloy composition is optimized in one step, the total content of insoluble elements with large atomic radius is increased, especially the addition of more than 5wt% rhenium, which significantly improves the high temperature creep strength, 1150 The endurance life of the alloy is greater than 150 hours, which is much longer than the life of the first-generation single crystal alloy of Sekitar 10 jam, dan juga memiliki resistansi kekuatan tinggi terhadap kelelahan termal, oksidasi dan korosi termal.
Amerika Serikat dan Jepang telah secara berturut -turut mengembangkan generasi keempat dari paduan kristal tunggal. Dengan menambahkan ruthenium, stabilitas struktur mikro paduan telah lebih meningkat, dan kekuatan creep di bawah paparan suhu tinggi jangka panjang telah meningkat. Kehidupan ketahanannya pada 1100 derajat adalah 10 kali lebih tinggi dari paduan kristal tunggal kedua, dan suhu operasi telah mencapai 1.200 derajat. Komposisi kristal tunggal dari generasi yang sama ditunjukkan di bawah ini.
Bahan dasar blade dan teknologi manufaktur
Bilah paduan suhu tinggi cacat
Perkembangan paduan suhu tinggi yang dapat dideformasi memiliki sejarah lebih dari 50 tahun. Paduan suhu tinggi yang dapat digunakan secara umum untuk bilah mesin pesawat domestik ditunjukkan pada Tabel 1. Dengan peningkatan kandungan aluminium, titanium, tungsten dan molibdenum dalam paduan suhu tinggi, sifat-sifat material terus meningkat, tetapi kinerja kerja yang panas berkurang; Setelah menambahkan kobalt elemen paduan yang mahal, kinerja komprehensif material dapat ditingkatkan dan stabilitas struktur suhu tinggi dapat ditingkatkan.
Blade adalah bagian utama dari mesin pesawat terbang, dan volume manufakturnya menyumbang sekitar 30% dari total volume manufaktur mesin.
Pisau mesin pesawat adalah bagian yang berdinding tipis dan mudah cacat. Cara mengendalikan deformasi mereka dan memprosesnya secara efisien dan dengan kualitas tinggi adalah salah satu topik penelitian penting dalam industri manufaktur blade.
Dengan munculnya alat mesin CNC berkinerja tinggi, proses pembuatan bilah turbin juga mengalami perubahan besar. Blade yang diproses menggunakan teknologi pemesinan CNC presisi memiliki siklus manufaktur yang presisi dan pendek, umumnya 6 hingga 12 bulan di Cina (pemesinan semi-finishing); dan 3 hingga 6 bulan di luar negeri (pemesinan tanpa-residu).
