قبل تصميم المادة الفارغة وتصنيعها، يتواصل المهندس الإنشائي بشكل كامل مع مهندسي العمليات الباردة والساخنة لتحديد الشكل الفارغ الأمثل، وتحقيق التشكيل القريب من-الشبكة في المناطق المحلية، وتحسين استخدام المواد، وتقليل السماح بالتصنيع الآلي، وتقصير دورة المعالجة. تشمل تقنيات التصنيع الشائعة للتشكيل الدقيق الفارغ بشكل أساسي الأنواع الخمسة التالية.
صب الدقة
طريقة معالجة يتم من خلالها تسخين وصهر المعدن الصلب، وصبه في غلاف قالب القولبة، وتصلبه في قالب صب فارغ. في الوقت الحاضر، تُستخدم تقنية الصب الدقيق على نطاق واسع في ريش التوربينات، وأسطح مسار التدفق الخاصة بها كلها مصبوبات متبقية صفرية، ويبلغ المظهر الجانبي لسطح مسار التدفق ±0.2 مم.
صب الرمل
تزوير الدقة
طريقة معالجة يتم من خلالها الضغط على المكبس لتسبب تشوه البلاستيك في المادة الخام في القالب، وبالتالي الحصول على دقة الحدادة مع نسبة ضئيلة أو حتى معدومة. وقد تم استخدام هذه العملية على نطاق واسع على شفرات الضاغط، والتي يمكنها تحسين استخدام المواد وتقليل المعالجة الآلية أو القضاء عليها. في الوقت الحاضر، جسم الشفرة للشفرة المطروقة بدقة يعتمد صفر-بقايا تزوير، ويصل معدل استخدام المواد إلى 80%.
الغزل الدقيق
طريقة معالجة تعالج ورقة أو قطعة حلقية فارغة مشكلة مسبقًا في جسم دوار مجوف ذي جدران رقيقة-بواسطة دوران عالي السرعة وتطبيق ضغط معين. يتم استخدامه حاليًا على نطاق واسع في أجزاء مثل الهدايا، وأقماع غرفة الاحتراق، وأغلفة الضاغط. في الوقت الحاضر، يمكن للغزل الساخن أن يحقق التحكم في الهامش بمقدار 1-2 مم، ويمكن للغزل البارد أن يحقق التحكم في الهامش بمقدار ± 0.2 مم.
تعدين المساحيق
تقنية معالجة تستخدم مسحوق المعدن (أو خليط من مسحوق المعدن ومسحوق غير معدني) لتصنيع المواد والمنتجات من خلال عمليات التلبيد والقولبة. وتستخدم هذه العملية بشكل رئيسي في مجال محركات الطيران لتصنيع الأجزاء الدوارة مثل أقراص التوربينات التي تتحمل درجات الحرارة العالية والأحمال العالية.
مخطط تدفق تعدين المساحيق
النماذج الأولية السريعة
إن تحليل الأجزاء المعقدة ثلاثية الأبعاد-إلى طبقات متعددة من الهياكل البسيطة-الأبعاد، وإعادة بناء الأجزاء المعقدة ثلاثية الأبعاد-من خلال تصنيع هياكل بسيطة ثنائية-الأبعاد هي عملية من "معقدة" إلى "بسيطة" ثم إلى "معقدة". تستخدم فوهة الوقود ذات البنية المعقدة نسبيًا في غرفة احتراق المحرك تقنية النماذج الأولية السريعة.
2. تكنولوجيا المعالجة الخاصة
تشير المعالجة الخاصة (التي تسمى أحيانًا أيضًا -المعالجة غير التقليدية) إلى العملية التي لا تتطلب أداة أصعب من قطعة العمل، كما أنها لا تتطلب تطبيق قوة ميكانيكية واضحة. بدلاً من ذلك، يتم استخدام الطاقة الكهربائية، الطاقة الحرارية، الطاقة الكيميائية، الطاقة الضوئية أو مزيج منها بشكل مباشر لإزالة مادة قطعة العمل أو تغيير أدائها لتحقيق الشكل والحجم ومتطلبات جودة السطح المطلوبة. تُستخدم حاليًا تقنيات المعالجة الخاصة الستة التالية بشكل شائع.
تجهيز التفريغ الكهربائي
معالجة خاصة تتحكم في إزالة مادة الشغل وتشوه المادة وتغيير أدائها من خلال التفريغ بين قطعة الشغل وقطب الأداة. في الوقت الحاضر، تتم معالجة فتحات غشاء الهواء الموجودة على شفرات توجيه التوربين في الغالب عن طريق تشكيل ثقب صغير بالشرارة الكهربائية، كما تتم أيضًا معالجة الأجزاء التي على شكل مروحة من شفرات الجزء الثابت للضاغط عن طريق قطع سلك الشرارة الكهربائية.
رسم تخطيطي لتصنيع الشرارة الكهربائية
التصنيع الكهروكيميائي
معالجة خاصة تزيل مادة الشغل من خلال التفاعلات الكهروكيميائية. بعض المواد التي يصعب-معالجتها-، مثل الشفرات المتكاملة للسبائك ذات درجات الحرارة العالية-، يصعب تحقيقها من خلال المعالجة التقليدية، ويمكن معالجتها باستخدام تكنولوجيا المعالجة الكهربية.
معالجة شعاع -عالي الطاقة
استخدم أشعة الليزر أو أشعة الإلكترون أو الأشعة الأيونية عالية الكثافة-الطاقة- لإزالة مواد قطع العمل أو توصيلها. يمكن استخدام معالجة شعاع الليزر بشكل أساسي في الحفر والقطع واللحام ووضع العلامات. يعد الحفر بليزر الفيمتو ثانية إحدى طرق معالجة فتحات غشاء الهواء على ريش التوربينات.
تدفق جلخ
استخدم -وسيلة جلخ لزجة مرنة تحتوي على مواد كاشطة لإجبارها على التدفق فوق السطح المعالج تحت ضغط معين، وإزالة المواد المجهرية غير المستوية الموجودة على سطح قطعة العمل عن طريق عملية الكشط للجزيئات الكاشطة، وبالتالي تحقيق الغرض من تلميع السطح أو إزالة الأزيز. تم تطبيق تقنية التدفق الكاشطة على الشفرات المغلقة المتكاملة.
رسم تخطيطي لمعالجة التدفق الكاشطة
الانتهاء من الاهتزاز
ضع قطعة العمل والمواد الكاشطة والماء والمضافات الكيميائية في حاوية وفقًا لصيغة معينة. بالاعتماد على الاهتزاز المنتظم للحاوية، تنتج المادة الكاشطة وقطعة العمل حركة نسبية واحتكاكًا متبادلًا، وتطحن النتوءات البارزة من السطح ومحيط قطعة العمل، وتدور حول الحواف الحادة لقطعة العمل وتلميع السطح. إنها تقنية فعالة لتشطيب الأسطح، والتي تم استخدامها على نطاق واسع في الأجزاء ذات قوة الكلال العالية.
معالجة المياه النفاثة الكاشطة
باستخدام تدفق الماء عالي السرعة-كحامل، يتم دفع-تدفق جلخ عالي السرعة ومركّز للتأثير على السطح المراد تصنيعه، مما يحقق عملية إزالة منتظمة ويمكن التحكم فيها للمادة. نظرًا لخصائصه المتمثلة في عدم التشوه الحراري للقطع، والقدرة على قطع أي مادة، والمرونة العالية في اتجاه القطع وقوة القطع الصغيرة جدًا، يتم استخدامه على نطاق واسع في -المواد التي يصعب تشغيلها آليًا مثل السيراميك والمواد المركبة المقواة.
3. تكنولوجيا اللحام المتقدمة
يعد اللحام عملية -عالية الجودة وفعالة لربط المواد المعدنية. إنها تنتمي إلى تكنولوجيا عمليات التصنيع الهيكلي المتقدمة ذات التكلفة المنخفضة-وتعد أيضًا واحدة من تقنيات المعالجة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في صناعة التصنيع المتقدمة. تشمل تقنيات اللحام شائعة الاستخدام بشكل أساسي الأنواع الأربعة التالية.
لحام شعاع الإلكترون
عملية تستخدم أشعة الإلكترونات-ذات السرعة العالية وكثافة الطاقة العالية-كمصادر حرارة للحام. يتميز بخصائص نسبة العرض إلى الارتفاع الكبيرة، والتشوه المتبقي للحام الصغير، وسهولة التحكم الدقيق في معلمات عملية اللحام، واللحام النقي في بيئة مفرغة، والتكرار الجيد والاستقرار. من الصعب مطابقة هذه المزايا مع طرق اللحام بالصهر الأخرى، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع في لحام الهياكل المهمة مثل الدوار المتكامل والغلاف وعمود المحرك.
لحام شعاع الإلكترون
لحام الاحتكاك بالقصور الذاتي
نوع من لحام الطور الصلب الذي يولد الحرارة من خلال الاحتكاك بين المواد المراد لحامها، ويتسبب في تعرض المواد لتشوه البلاستيك وتدفقها تحت تأثير القوة المزعجة، وبالتالي تحقيق اتصال المواد. إنها تتميز بمزايا جودة وصلة اللحام الجيدة، ودقة الأبعاد العالية، وتأثير التوصيل الجيد للمواد المختلفة. لقد أصبحت عملية اللحام الرئيسية لتوصيل أقراص مروحة محرك الطائرة، ومجموعات دوار الضاغط عالي الضغط-، ومجموعات عمود قرص التوربين عالي الضغط-.
مختلط
طريقة لتسخين المواد المراد لحامها عند درجة حرارة أقل من نقطة انصهار المادة الأم وأعلى من نقطة انصهار مادة اللحام، وملء الفجوة بمادة اللحام السائلة لتحقيق الاتصال. تتميز بخصائص التأثير الأقل على خصائص وبنية المادة الأم وتشوه اللحام الأقل. إنها مناسبة لمجموعة متنوعة من المواد والهياكل، بما في ذلك هياكل ختم قرص العسل لمحركات الطائرات، وشفرات التوربينات، وشفرات الضاغط، ومكونات غرفة الاحتراق. بالنسبة لبعض المكونات المعقدة، فإن اللحام بالنحاس هو طريقة الاتصال الوحيدة الممكنة.
مخطط مختلط
اللحام بقوس الأرجون
تحت حماية الغاز الخامل، يتم استخدام القوس المتولد بين القطب الكهربائي والمواد المراد لحامها لإذابة المواد المراد لحامها ومواد الحشو، وبالتالي تحقيق الاتصال. إنه يتمتع بمزايا كبيرة من حيث قابلية النقل والتكلفة، ويستخدم على نطاق واسع في لحام أغلفة المحركات وغرف الاحتراق.
4. تكنولوجيا المعالجة السطحية
من أجل تحسين الحالة السطحية للأجزاء، وتلبية المتطلبات الوظيفية الخاصة للأجزاء مثل مقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة الأكسدة ومقاومة درجات الحرارة العالية، وتحسين عمر خدمة الأجزاء، من الضروري إجراء معالجة سطحية للأجزاء. تشمل تقنيات معالجة الأسطح الشائعة الاستخدام في محركات الطائرات بشكل أساسي المعالجة الكيميائية وتقوية الأسطح وتكنولوجيا الطلاء.
المعالجة الكيميائية
عملية تعديل السطح تعمل على تحسين الحالة السطحية للمواد من خلال طرق المعالجة الكيميائية مثل التآكل والطلاء الكهربائي والأكسدة والتنظيف الكيميائي.
رش البلازما
تقوية السطح
من خلال التشوه البلاستيكي للطبقة السطحية، يتم تشكيل إجهاد عالي متبقي على سطح الجزء لزيادة عملية "التشوه البارد" لتركيز الإجهاد السطحي. يستخدم بشكل رئيسي في تقشير سطح الشفرة المدمجة.
طلاء
وفقًا للاستخدامات المختلفة، يمكن تقسيمها إلى طبقات مانعة للتسرب ومقاومة للاهتراء-وطبقة عازلة للحرارة وطلاءات أخرى. من بينها، يمكن استخدام طبقات منع التسرب لمكونات الغلاف، ويمكن استخدام طبقات مقاومة للتآكل- لأجزاء العمود، ويمكن استخدام طبقات العزل الحراري لشفرات التوربينات.
يمكن القول أن أجزاء محرك الطائرة "تعاني" تمامًا. بالنسبة لشفرات التوربين وحدها، يمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل إلى 1700 درجة - وهي درجة حرارة أعلى بحوالي 150 درجة من نقطة انصهار الحديد!
ومن أجل جعل هذه الأجزاء "صحية"، يتعين على الباحثين استخدام "التلسكوبات" للتركيز على طليعة التكنولوجيا. وفي الوقت نفسه، يتعين عليهم أيضًا استخدام "المجاهر" لاستكشاف التفاصيل الفنية والسعي لجعل التكنولوجيا تتكيف بشكل أفضل مع الاحتياجات. في رحلة "صب القلب"، لن ينتهي أبدًا سعي شعب Shangfa وراء الفن "المادي" المتفوق!
