Застосування жаропрочних сплавів в авіаційній галузі
1. Чотири компоненти гарячого кінця
Високотемпературні сплави в основному використовуються в чотирьох гарячих компонентах авіаційних двигунів:
Камера згоряння: Камера згоряння є джерелом генерації механічної енергії. Стінки камери згоряння та камера згоряння в основному виготовлені з високотемпературних сплавів, оскільки вони повинні витримувати температуру вище 800 градусів. Матеріал повинен мати гарну стійкість до втоми, сильну стійкість до окислення та хорошу продуктивність різання.
- Лопатки турбіни: лопатки турбіни є найважливішими компонентами авіаційних двигунів. Лопатки турбіни повинні витримувати високі температури та витримувати великі відцентрові напруги, вібраційні навантаження, термічні навантаження тощо. Основним матеріалом, який використовується у виробництві лопатей турбін, є литий жаростійкий сплав. В даний час у виробництві широко використовуються монокристалічні жароміцні сплави. Цей сплав має властивості розтягування, міцності, стійкості до повзучості, стійкості до окислення та стійкості до гарячої корозії.
- Направляюча лопатка: Напрямна лопатка – це компонент, який використовується для регулювання напрямку потоку газу, що виходить із камери згоряння. Це одна з частин, яка зазнає найбільшого термічного удару авіаційного двигуна. Матеріал має високу температурну стійкість до окислення, хорошу стійкість до термічної втоми і механічної втоми, високу теплопровідність і низький коефіцієнт теплового розширення.
- Диск турбіни: коли диск турбіни працює, температура обода досягає 550-750 градусів, тоді як температура центру колеса становить лише близько 300 градусів, що спричиняє велику різницю температур у всьому компоненті; при обертанні відчуває значну відцентрову силу; він зазнає великих навантажень під час запуску та паркування. цикл втоми. Матеріал повинен мати високу міцність. Хороша пластичність і хороша стійкість до термічної втоми.
2. Авіаційні кріплення
Основні кріпильні вироби для авіаційних двигунів включають різні типи болтів, шпонкові гвинтові палі, самоконтрючі гайки, різьбові втулки, штифти, трубні фітинги та з’єднувачі тощо.
- Високотемпературні та високоміцні болти та гвинти
Болти та гвинти, виготовлені з таких матеріалів, як GH4169, наразі є найбільш широко використовуваними високотемпературними та високоміцними кріпленнями в авіаційних двигунах. Після термічної обробки міцність на розрив таких деталей досягає σb більше або дорівнює 1250 МПа, а різьблення цього типу високоміцного кріплення обробляють гарячою прокаткою. Технологія - це напрямок досліджень і розробок.
- Затягніть болти
Болти турбіни двигуна та тонкі високоточні стяжні болти є ключовими несучими частинами авіаційних двигунів. Цей тип кріплення, як правило, обробляється із заготовок для кування, а матеріалами є в основному жароміцні сплави та титанові сплави. Окрім вимог до високотемпературної, високої міцності та високої точності, такі деталі також мають конструктивні форми та вимоги до тонких деталей вала. Труднощі обробки цього типу деталей в основному полягають у високоміцному накоченні різьби та контролі деформації обробки тонких валів.
- Ключові запірні гвинтові палі та гвинтові гільзи
Запірні гвинтові палі та різьбові муфти є нещодавно розробленою технологією з’єднання авіаційних кріплень за останні роки. Ця технологія з'єднання в основному трансформована з традиційного комбінованого методу з'єднання інтерференційних ниток і фіксуючих дисків. Це метод замикання за допомогою штифтового ключа, що робить замикальну конструкцію збірки більш компактною, розумнішою та надійнішою для запобігання ослабленню.
- Самоконтрюча гайка з високотемпературного сплаву
Самоконтрящиеся гайки. У минулому форма цього типу кріплення була відносно простою, в основному виготовлялася з легованої та нержавіючої сталі. З безперервним удосконаленням технологій авіаційних двигунів більшість самоконтрящихся гайок кріпильних деталей двигуна тепер виготовляються з високотемпературних сплавів. До форм деформації замка відносяться двоточкова, триточкова, чотириточкова, пряма канавка, похила канавка та інші форми замикання. Впроваджені стандарти включають HB, GJB та спеціальні технічні стандарти кожної розробленої моделі.
Спеціальна самоконтрящаяся гайка
З поступовим удосконаленням вітчизняних і іноземних передових технологій аерокосмічних двигунів для кріплення деталей на високошвидкісних обертових шпинделях потрібні більш надійні, прості та легші кріплення ротора шпинделя. Співвідношення діаметра та товщини цієї спеціальної самоконтрячої гайки на високошвидкісному обертовому шпинделі зазвичай становлять 4:1, 6:1 та 10:1. Зона самоблокуючої деформації цього типу спеціальної самоконтряться гайки коротка, а процес формування утруднений, що впливає на матеріал. Вимоги до контролю термічної обробки, металургійної якості та стабільності самоблокування надзвичайно високі.
Високотемпературні сплави, такі як A286 (GH2132), GH2696, GH3030, інконель718 (GH4169), GH4698, Waspaloy (GH738), є широко використовуваними матеріалами для аерокосмічного кріплення.
3. Інші компоненти
Використовується для таких компонентів, як ствольні коробки, кільця, форсажні камери та хвостові сопла.
