4962385161

Nowe technologie lotniczych silników turbinowych 23

Nowe technologie stosowane w produkcji lotniczych silników turbinowych, mające istotny wpływ na ich jakość i niezawodność, to przede wszystkim:

•    metody spajania części,

■ metody nanoszenia pokryć (uszczelniających, żaroodpornych i termoizolacyjnych),

•    modyfikacje warstwy wierzchniej części,

•    monokiystalityczne odlewanie chłodzonych łopatek turbinowych.

1. NOWOCZESNE METODY SPAJANIA

Wśród procesów technologicznych w produkcji lotniczej ważne miejsce zajmują procesy spajania. Spajanie jest metodą trwałego łączenia materiałów przez uzyskanie ich ciągłości w miejscach łączenia. Rozróżnia się procesy spajania przez: spawanie, zgrzewanie i lutowanie czy nawet klejenie. Spajanie umożliwia wytwarzanie lekkich konstrukcji. Konstrukcje spawane mało różnią się od integralnych i charakteryzuje je duże wykorzystanie materiału. Spawanie jest sposobem łączenia materiałów przez stopienie brzegów w miejscu łączenia. Znane sposoby spawania gazowego i łukowego powodują jednak obniżenie właściwości mechanicznych łączonych materiałów, powodując deformacje łączonych elementów i powstanie w nich naprężeń. Dlatego w produkcji lotniczych silników turbinowych tradycyjne metody spawania zastępuje się spawaniem elektronowym (wiązką elektronów) i spawaniem laserowym.

W technice stosowanych jest wiele metod zgrzewania. Charakterystyczną cechą procesów zgrzewania jest występowanie dużych nacisków w strefie wytwarzania połączeń i towarzyszących im odkształceń plastycznych. W produkcji silników turbinowych szerokie zastosowanie znajdują obecnie metody zgrzewania tarciowego.

1.1.    Spawanie wiązką elektronów (elektronowe)

W produkcji lotniczych silników turbinowych spawanie wiązką elektronów zajmuje ważną pozycję. Obecnie metodą tą wykonuje się 25...30% szwów połączeń spajanych w silnikach. W spawaniu elektronowym wykorzystuje się wiązkę szybko poruszających się elektronów do topienia materiałów. Wiązki te wytwarza się w tzw. dziale elektronowym. Energia kinetyczna elektronów zderzających się ze spawanym materiałem zostaje zamieniona na ciepło. Ze względu na zogniskowanie wiązki do średnicy 0,1...0,5 mm uzyskuje się wielką koncentrację mocy (5...7,510⁶ W/cm²), która umożliwia łączenie metali o wysokiej temperaturze topnienia (wolframu, molibdenu, tantalu) oraz ceramik.

Elektronowo spawa się tarcze sprężarki (np. K15), czopy, wały, dźwignie, koła zębate i kadłuby. Spawanie elektronowe nie jest zalecane do spawania stali węglowych oraz zawierających dużo siarki i fosforu, a także metali niskotopliwych w tym brązów i mosiądzów.

1.2.    Spawanie laserowe

Spawanie laserowe zapewnia wysoką jakość połączenia, wytrzymałościowo nie ustępującą łączonym materiałom, bez deformacji spawanej konstrukcji. Realizuje się je za jednym przejściem zarówno przy małych, jak i dużych grubościach spawanych elementów, bez stosowania topników i spoiwa, przy dużej wydajności - 5...10 razy przewyższającej wydajność spawania łukowego. Grubość spawanych materiałów może się zmieniać w granicach 0,15...10 mm przy mocy promienia lasera 1,5...6 kW i prędkości spawania 5...50 m/min. Do spawania można stosować zarówno lasery stałego działania, jak i impulsowe.