قطع محرك القسم الساخن من سبائك TMS-75 فائقة القوة المصبوبة اتجاهياً

التكنولوجيا الأساسية للصب الاتجاهي لـ TMS-75 لمكونات القسم الساخن

1. تصنيع نمط الشمع يتم تشكيل أنماط الشمع للريش، والشفرة، وقطع البطانة بدقة ±0.05 مم، مما يضمن سلامة السطح الديناميكي الهوائي والسطح المحكم.

2. بناء قالب القشرة يتم بناء قوالب القشرة الخزفية عالية القوة (6-10 مم) لتحمل درجات حرارة التصلب الاتجاهي والحفاظ على الدعم الهيكلي أثناء السحب.

3. دمج موجه الحبوب توجه الموجهات الحلزونية أو البادئة نمو الحبوب [001] على طول محور الإجهاد الرئيسي للجزء، مما يقلل من تكوين حدود الحبوب.

4. الصهر بالحث الفراغي يتم صهر TMS-75 تحت الفراغ (≤10⁻³ باسكال) عند درجة حرارة ~1450°م، مما يضمن النقاء الكيميائي ويقلل من الانفصال.

5. التصلب الاتجاهي يتم سحب القالب بمعدل 2-4 مم/دقيقة عبر تدرج حراري مضبوط بدقة لإنتاج حبوب عمودية موجهة [001].

6. إزالة القشرة وتنظيف السطح تتم إزالة القشور باستخدام التفجير عالي الضغط والترشيح الكيميائي، مع الحفاظ على ميزات التبريد المعقدة وتعريف الجدار.

7. المعالجة الحرارية والتشيخ تعمل علاجات المحلول والتشيخ على تحسين توزيع طور γ′ واستقرار البنية المجهرية للخدمة طويلة الأمد.

8. التشغيل النهائي والتفتيش يتم إنهاء المكونات عبر التشغيل الآلي CNC، والتشغيل بالتفريغ الكهربائي EDM، والتحقق من خلال جهاز القياس الإحداثي CMM والتفتيش بالأشعة السينية.

خصائص مادة TMS-75 لأجزاء المحرك المصبوبة اتجاهياً

• أقصى درجة حرارة تشغيل: ~1150°م

• قوة الشد: ≥1250 ميجا باسكال

• قوة زحف الكسر: ≥250 ميجا باسكال عند 1100°م (1000 ساعة)

• التوصيل الحراري: أقل من CMSX-4، مما يحسن أداء الحاجز الحراري

• محتوى طور جاما برايم: ~70%

• مقاومة الأكسدة: ممتازة في بيئات غاز الاحتراق

• بنية الحبوب: عمودية [001]، انحراف <2° تم التحقق منه عبر EBSD

دراسة حالة: ريش توربين TMS-75 وقطع الانتقال لمحرك طائرة نفاثة عسكرية

خلفية المشروع

قامت Neway AeroTech بتصنيع ريش المرحلة الأولى وقطع واجهة غرفة الاحتراق من TMS-75 لمحرك طائرة نفاثة عسكرية من الجيل التالي. طلب العميل مقاومة عالية للزحف، وتحكم في الحبوب الاتجاهية، وأداء متسق للإجهاد الحراري تحت ظروف تتجاوز 1100°م.

التطبيقات

• ريش توجيه فوهة التوربين أسطح انسيابية ثابتة تتعرض لأحمال ديناميكية هوائية وتدرجات حرارية.

• قطع انتقال غرفة الاحتراق عناصر قنوات ذات جدار رقيق تتعرض للاهتزاز ودورات حرارية سريعة.

• قطع البطانة والحواجز تحمي الهيكل الداخلي للمحرك من التعرض للغازات الساخنة وتتطلب مقاومة للأكسدة.

• قطع الحشو والأغلفة أجزاء ثابتة تتطلب سلامة الإحكام وأداء زحف عالي في درجات الحرارة المرتفعة.

سير عمل التصنيع في Neway AeroTech

1. تصميم القالب القائم على المحاكاة توجه نمذجة ديناميكا الموائع الحسابية والتصلب وضع الموجه، والبوابة، وتوجيه المبرد لنمو مستقر [001].

2. تنفيذ الصب الفراغي يتم إجراء الصب الاتجاهي تحت الفراغ، مع معدلات سحب مضبوطة لمحاذاة موحدة للحبوب وتجنب العيوب.

3. المعالجة الحرارية وتحسين البنية المجهرية تعزز المعالجات الحرارية بعد الصب توزيع γ′ الموحد والاستقرار طويل الأمد تحت الحمل.

4. التشغيل الدقيق والتفتيش يضمن التشغيل الآلي CNC والتشغيل بالتفريغ الكهربائي EDM الامتثال للأبعاد، يليه التحقق بواسطة جهاز القياس الإحداثي CMM و EBSD.

التحديات الرئيسية في التصنيع

• الحفاظ على محاذاة الحبوب في الأشكال المنحنية المعقدة

• منع التمزقات الساخنة وهجرة حدود الحبوب في مناطق الجدار الرقيق

• موازنة معدل التبريد واستقرار البنية المجهرية

• التحكم في التشوه أثناء المعالجة الحرارية بعد الصب

النتائج والتحقق

• تم تأكيد اتجاه [001] عبر جميع الأجزاء بانحراف <2° عبر EBSD

• تجاوزت قوة الزحف 250 ميجا باسكال عند 1100°م

• تم تأكيد عدم وجود مسامية بعد الصب عبر الفحص غير الإتلافي بالموجات فوق الصوتية والإشعاعي

• تم الحفاظ على التسامح البعدي ضمن ±0.03 مم

• تم توفير إمكانية التتبع الكاملة ووثائق AS9100

الأسئلة الشائعة

1. لماذا يستخدم TMS-75 في الصب الاتجاهي لأجزاء القسم الساخن؟

2. ما هي الحدود الحرارية والميكانيكية لـ TMS-75؟

3. كيف يتم التحكم في اتجاه الحبوب أثناء التصلب الاتجاهي؟

4. ما هي شهادات الجودة التي تدعم إنتاج مكونات TMS-75؟

5. هل يمكن إصلاح مكونات TMS-75 أو لحامها في الميدان؟