विमान इंजन टर्बाइन ब्लेड और प्रवाह/कंप्रेसर ब्लेड के लिए वेल्डिंग मरम्मत और पुनर्निर्माण प्रौद्योगिकी

विमान के ड्राइव ब्लेड एक जटिल और कठिन कार्य परिवेश में लंबे समय तक काम करते हैं, और विभिन्न प्रकार की क्षति दोषों का शिकार होते हैं। ब्लेड को प्रतिस्थापित करना महंगा होता है, और ब्लेड की मरम्मत और पुनः निर्माण प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान करने से बड़े आर्थिक लाभ होते हैं। विमान के ड्राइव ब्लेड मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित हैं: टर्बाइन ब्लेड और फ़ैन/कंप्रेसर ब्लेड। टर्बाइन ब्लेड मुख्य रूप से निकल-आधारित उच्च-तापमान धातुओं का उपयोग करते हैं, जबकि फ़ैन/कंप्रेसर ब्लेड मुख्य रूप से टाइटेनियम धातुओं का उपयोग करते हैं, और कुछ निकल-आधारित उच्च-तापमान धातुओं का भी उपयोग करते हैं। टर्बाइन ब्लेड और फ़ैन/कंप्रेसर ब्लेड के उपयोगी पदार्थों और कार्य परिवेश के अंतर के कारण, उनके पास विभिन्न सामान्य क्षति प्रकार होते हैं, जिससे मरम्मत की विधियों और मरम्मत के बाद प्राप्त किए जाने वाले प्रदर्शन सूचकांकों में भी अंतर पड़ता है। इस लेख में विमान के ड्राइव ब्लेड के दो प्रकार की सामान्य क्षति दोषों के लिए वर्तमान में उपयोग की जाने वाली मरम्मत विधियों और महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों का विश्लेषण और चर्चा की गई है, जिसका उद्देश्य विमान के ड्राइव ब्लेड की उच्च-गुणवत्ता वाली मरम्मत और पुनः निर्माण के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करना है।

विमानों के इंजन में, टर्बाइन और फ़ैन/कमप्रेसर रोटर ब्लेड्स को अपनी उम्र के दौरान केंद्रीय बल, थर्मल स्ट्रेस और कॉरोशन जैसे कठिन परिवेश का सामना करना पड़ता है, और इनके पास अत्यधिक उच्च प्रदर्शन की मांग होती है। इन्हें विमान इंजन निर्माण में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, और इनका निर्माण पूरे इंजन निर्माण के कार्यों का 30% से अधिक बना देता है [1 –3]। एक कठिन और जटिल कार्य परिवेश में लंबे समय तक काम करने के कारण, रोटर ब्लेड्स में फिसड़े, ब्लेड टिप पहन और टूटने वाले क्षति जैसी खराबी आ सकती है। ब्लेड की修为 की लागत पूरे ब्लेड के निर्माण की लागत का केवल 20% होती है। इसलिए, विमान इंजन ब्लेड विसंगति प्रौद्योगिकी पर शोध ब्लेड की सेवा जीवन को बढ़ाने, निर्माण लागत को कम करने और बड़े पैमाने पर आर्थिक लाभ प्रदान करने में सहायक है।

विमान इंजन ब्लेड की मरम्मत और पुनर्निर्माण के लिए मुख्यतः निम्नलिखित चार चरण शामिल हैं [4]: ब्लेड प्रारंभिक संशोधन (जिसमें ब्लेड सफाई [5], तीन-आयामी जाँच और ज्यामितीय पुनर्निर्माण [6] शामिल हैं, [7], आदि); –सामग्री जमा (जिसमें अग्रणी वेल्डिंग और जोड़ने के प्रौद्योगिकी का उपयोग करके गायब सामग्री की भर्ती और जमा करना [8] शामिल है, [9], [10], आदि); –प्रदर्शन पुनर्जीवन ऊष्मा उपचार [11] शामिल है, [12], [13], आदि); –ब्लेड पुनर्निर्माण (जिसमें चाकू और पोलिश जैसी मशीनरी विधियां [14] शामिल हैं); पोस्ट-मरम्मत उपचार (जिसमें सतह परत [15] शामिल है –पिगुली 1 में दिखाया गया है, सामग्री जमावट [16] और मजबूती का उपचार [17] आदि। इनमें से, सामग्री जमावट मरम्मत के बाद पंखे के यांत्रिक गुणों को विश्वसनीय रखने के लिए कुंजी है। विमान इंजन पंखों के मुख्य घटक और सामग्रियों को चित्र 2 में दिखाया गया है। विभिन्न सामग्रियों और विभिन्न खराबी के रूपों के लिए, संगत मरम्मत विधि का अनुसंधान ख़राब पंखों की उच्च-गुणवत्ता वाली मरम्मत और पुन: निर्माण करने के लिए आधार है। यह लेख टिन-आधारित उच्च-तापमान संकर टर्बाइन पंखों और टाइटेनियम संकर फ़ैन/कम्प्रेसर पंखों को ऑब्जेक्ट के रूप में लेता है, वर्तमान में विभिन्न विमान इंजन पंख खराबी प्रकारों के लिए उपयोग की जाने वाली मरम्मत विधियों और मुख्य प्रौद्योगिकियों का चर्चा और विश्लेषण करता है, और उनके फायदे और नुकसान समझाता है।

1. टिन-आधारित उच्च-तापमान संकर टर्बाइन पंख मरम्मत विधि

निकल-आधारित उच्च-तापमान सैंडीशन एलोय टर्बाइन ब्लेड लंबे समय तक उच्च-तापमान ज्वाला गैस और जटिल तन्य परिवेश में काम करती हैं, और ब्लेडों में थर्मल फ़ैटिग क्रॅक्स, छोटे-स्तर की सतही क्षति (ब्लेड टिप पहन और सांद्रण क्षति) और फ़ैटिग टूटने जैसी दोष आम तौर पर होती है। क्योंकि टर्बाइन ब्लेड के फ़ैटिग टूटने की मरम्मत की सुरक्षा काफी कम होती है, इसलिए जब फ़ैटिग टूटने की स्थिति आ जाती है तो उन्हें वेल्डिंग मरम्मत के बजाय आमतौर पर सीधे बदल दिया जाता है। टर्बाइन ब्लेड के इन दो सामान्य दोषों और मरम्मत की विधियों को चित्र 3 [4] में दिखाया गया है। निम्नलिखित में निकल-आधारित उच्च-तापमान सैंडीशन एलोय टर्बाइन ब्लेड के इन दो प्रकार के दोषों की मरम्मत की विधियाँ पढ़ाई जाएगी।

1.1 निकल-आधारित सुपरएलोय टर्बाइन ब्लेड क्रॅक मरम्मत

ब्रेजिंग और ठोस फ़ेज़ वेल्डिंग मरम्मत विधियां सामान्यतः टर्बाइन ब्लेड क्रैक दोषों को मरम्मत करने के लिए उपयोग की जाती हैं, जिनमें प्रमुख रूप से शामिल हैं: वैक्युम ब्रेजिंग, अनिश्चित तरल फ़ेज़ डिफ़्यूज़ बांडिंग, सक्रिय डिफ़्यूज़ वेल्डिंग और पाउडर मेटलर्गी रीमैन्यूफ़ैक्चरिंग मरम्मत विधियां।

शान एत अल. [18] ने ChS88 निकेल-आधारित सैन्य पंखों में फटलियों की मरम्मत के लिए किरण वैक्यूम ब्रेजिंग विधि का उपयोग Ni-Cr-B-Si और Ni-Cr-Zr ब्रेजिंग फिलर सामग्रियों के साथ किया। परिणामों ने दिखाया कि Ni-Cr-B-Si ब्रेजिंग फिलर मेटल की तुलना में, Ni-Cr-Zr ब्रेजिंग फिलर मेटल में Zr को फैलना मुश्किल है, सबस्ट्रेट को चारखाने से बहुत कम प्रभावित किया गया है, और वेल्डेड जॉइंट की कठोरता अधिक है। Ni-Cr-Zr ब्रेजिंग फिलर का उपयोग ChS88 निकेल-आधारित सैन्य पंखों में फटलियों की मरम्मत को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। ओजो एत अल. [19] ने Inconel718 निकेल-आधारित सैन्य के डिफ़्फ़्यूज़न ब्रेजिंग जॉइंट्स की रचना और गुणों पर अंतराल आकार और प्रक्रिया पैरामीटर्स के प्रभाव का अध्ययन किया। जॉइंट की शक्ति और कठोरता में कमी का मुख्य कारण अंतराल आकार के बढ़ने के साथ Ni3Al-आधारित इंटरमेटलिक यौगिकों और Ni-अधिक और Cr-अधिक बोराइड्स जैसे कड़े और तोड़ने योग्य घटकों का उपस्थित होना है।

अस्थायी तरल चरण डिफ़्यूज़न वेल्डिंग को एकसमान तापमान प्रतिबंधों के अंतर्गत ठंडा होने वाला है और साम्य प्रतिबंधों के अंतर्गत क्रिस्टलीकरण का हिस्सा है, जो संघटना और संरचना के समानतापूर्णीकरण में मददगार है [20]। पूरानवरी [21] ने Inconel718 निकेल-आधारित उच्च-तापमान धातु के अस्थायी तरल चरण डिफ़्यूज़न वेल्डिंग का अध्ययन किया और पाया कि भर्ती में Cr विशिष्टता और मैट्रिक्स का विघटन दायरा समान तापमान पर ठंडा होने वाले क्षेत्र की ताकत पर प्रभाव डालने वाले मुख्य कारक हैं। लिन और उनकी टीम [22] ने GH99 निकेल-आधारित उच्च-तापमान धातु जोड़ों की अस्थायी तरल चरण डिफ़्यूज़न वेल्डिंग प्रक्रिया पैरामीटरों के छोटे ढांचे और गुणों पर प्रभाव का अध्ययन किया। परिणामों ने दिखाया कि जोड़ने के तापमान की बढ़ती संख्या या समय के विस्तार के साथ, विघटन क्षेत्र में Ni-समृद्ध और Cr-समृद्ध बोराइड्स की संख्या कम हो गई और विघटन क्षेत्र का अणु का आकार छोटा हो गया। कमरे के तापमान और उच्च तापमान तनाव शीर्ष बल बढ़ते समय के साथ बढ़ता है। वर्तमान में, अस्थायी तरल चरण डिफ़्यूज़न वेल्डिंग को निम्न तनाव क्षेत्रों में छोटी फटलियों को मरम्मत करने और अमूवेबल ब्लेड के शीर्ष की क्षति को बहाल करने के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है [23] –24]. हालांकि तरल फेज़ डिफ़्यूज़न वेल्डिंग को विभिन्न सामग्रियों पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है, यह छोटी फिसड़ियों (लगभग 250 मिमी) की मरम्मत के लिए सीमित है। म्यू मिमी).

जब फिसड़ी की चौड़ाई 0.5 मिमी से अधिक होती है और कैपिलरी कार्य क्षमता फिसड़ी को भरने के लिए पर्याप्त नहीं होती है, तो ब्लेड की मरम्मत एक्टिवेटेड डिफ़्यूज़न वेल्डिंग [24] का उपयोग करके की जा सकती है। सु और उनकी टीम [25] ने एक्टिवेटेड डिफ़्यूज़न ब्रेझिंग विधि का उपयोग IN738 निकेल-आधारित उच्च-तापमान एल्योइड ब्लेड की मरम्मत के लिए DF4B ब्रेझिंग सामग्री का उपयोग करके किया और एक उच्च-शक्ति, ऑक्सीकरण-प्रतिरोधी ब्रेझिंग जॉइंट प्राप्त किया। यह γ′ संधि में घनित फेज़ का प्रभाव मजबूती बढ़ाने वाला होता है, और खिंचाव ताकत मात्रक सामग्री की 85% पहुंच जाती है। संधि Cr-अधिकतम बोराइड की स्थिति पर टूटती है। हॉक एवं अन्य [26] ने भी सक्रिय डिफ़्यूज़न वेल्डिंग का उपयोग रेने 108 निकल-आधारित उच्च-तापमान धातु की पतली छेद की मरम्मत के लिए किया। पाउडर मेटलर्गी रिमैन्यूफ़ैक्चरिंग, उन्नत सामग्रियों की सतहों के मूल पुनर्निर्माण के लिए एक नए विकसित तरीके के रूप में, उच्च-तापमान धातु की ब्लेडों की मरम्मत में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। यह तीन-आयामी लगभग समानित बल की मरम्मत और पुनर्निर्माण कर सकता है (5 मिमी से अधिक) जैसे क्रॅक्स, अपघटन, स्फोट और छेद जैसे बड़े अंतर की खामियों [27] में। लिबर्डी, एक कनाडाई कंपनी, उच्च Al और Ti सामग्री वाली निकल-आधारित धातु की ब्लेडों की मरम्मत के लिए LPM (Liburdi powder metallurgy) विधि का विकास किया। प्रक्रिया को आकृति 4 [28] में दिखाया गया है। अभी-अभी, इस विधि पर आधारित ऊर्ध्वाधर लेमिनेशन पाउडर मेटलर्गी विधि 25 मिमी चौड़ाई की खामियों की एक बार में ब्रेझिंग मरम्मत कर सकती है [29]।

1.2 मरम्मत  निकेल-आधारित उच्च-तापमान सैंडीशन एलोय टर्बाइन ब्लेड की सतही क्षति की मरम्मत

जब निकेल-आधारित उच्च-तापमान सैंडीशन एलोय ब्लेड की सतह पर छोटे क्षेत्र की खुरदरी और संक्षारण की क्षति होती है, तो क्षतिग्रस्त क्षेत्र को आमतौर पर मशीनिंग द्वारा हटाया जा सकता है और ग्रोव्हिंग किया जा सकता है, फिर उपयुक्त वेल्डिंग विधि का उपयोग करके भरकर मरम्मत की जा सकती है। वर्तमान शोध मुख्य रूप से लेज़र मेल्टिंग डिपॉज़िशन और अर्गन आर्क वेल्डिंग मरम्मत पर केंद्रित है।

अमेरिका में डेलावेयर यूनिवर्सिटी के किम एट अल. [30] ने रेने80 निकल-आधारित संकर धातु पंखों पर, जिनमें उच्च Al और Ti की मात्रा होती है, लेज़र क्लैडिंग और हाथ से वेल्डिंग पार्श्व ठेल किया, और उन पार्श्वों की तुलना की जो पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट से गुजरे थे और जो पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट और हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) से गुजरे थे, और पाया कि HIP छोटे आकार के छेद दोषों को कुशलतापूर्वक कम कर सकता है। हुआझोंग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के लियू एट अल. [31] ने 718 निकल-आधारित संकर धातु टर्बाइन घटकों में ग्रोव और छेद दोषों को ठीक करने के लिए लेज़र क्लैडिंग प्रौद्योगिकी का उपयोग किया, और लेज़र शक्ति घनत्व, लेज़र स्कैनिंग गति और क्लैडिंग रूप पर पार्श्व प्रक्रिया पर प्रभाव का अध्ययन किया, जैसा कि आकृति 5 में दिखाया गया है।

आर्गन चाप वेल्डिंग मरम्मत के संदर्भ में, चीन की चीन एविएशन डेवलपमेंट शेनयांग लिमिंग एअरो इंजन (ग्रुप) कंपनी, लिमिटेड के क्व शेंग और उनकी टीम [32] ने DZ125 उच्च-ताप परिवर्तन धातु टर्बाइन ब्लेड्स के शीर्ष पर स्थित खस्ता और फटलें हल करने के लिए टंग्स्टन आर्गन चाप वेल्डिंग विधि का उपयोग किया। परिणाम दिखाते हैं कि पारंपरिक कोबाल्ट-आधारित वेल्डिंग सामग्री का उपयोग करके मरम्मत करने के बाद, गर्मी-प्रभावित क्षेत्र में तापीय फटलें होने की प्रवृत्ति होती है और वेल्ड की कठोरता कम हो जाती है। हालांकि, नए विकसित MGS-1 निकेल-आधारित वेल्डिंग सामग्री का उपयोग करने पर, उपयुक्त वेल्डिंग और गर्मी-उपचार प्रक्रियाओं के साथ, गर्मी-प्रभावित क्षेत्र में फटलें होने से अपनी रक्षा करने में सफलता हासिल की जा सकती है, और 1000 डिग्री पर तनावी बल में सुधार होता है। °C आधार सामग्री के 90% तक पहुँच जाता है। सोंग वेनकिंग और उनकी टीम [33] ने K4104 उच्च-तापमान यौगिक टर्बाइन गाइड ब्लेड के ढीले हिस्सों की मरम्मत वेल्डिंग प्रक्रिया पर एक अध्ययन किया। परिणामों ने दिखाया कि HGH3113 और HGH3533 वेल्डिंग तारों का उपयोग भर्ती धातु के रूप में करने पर उत्कृष्ट वेल्ड निर्माण, अच्छी प्लास्टिसिटी और मजबूत फटलेने से बचने की क्षमता प्राप्त होती है, जबकि Zr की मात्रा में वृद्धि के साथ K4104 वेल्डिंग तार का उपयोग करते समय, तरल धातु की प्रवाहशीलता खराब हो जाती है, वेल्ड सतह अच्छी तरह से नहीं बनती है, और फटलेने और गैर-संघटित दोष होते हैं। यह देखा जा सकता है कि ब्लेड मरम्मत प्रक्रिया में, भर्ती सामग्री का चयन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

वर्तमान शोध निकेल-आधारित टर्बाइन ब्लेड की मरम्मत पर दर्शाता है कि निकेल-आधारित उच्च-तापमान संकर धातुओं में ठोस समाधान बलवर्धक तत्व जैसे क्रोमियम (Cr), मोलिब्डेन (Mo), और एल्यूमिनियम (Al) और ट्रेस तत्व जैसे फॉस्फोरस (P), सल्फर (S), और बोरन (B) शामिल होते हैं, जो उन्हें मरम्मत की प्रक्रिया के दौरान अधिक फटलेनशील बनाते हैं। वेल्डिंग के बाद, ये संरचनात्मक विभाजन और कठोर Laves phase खराबी के रूप में विकसित हो सकते हैं। इसलिए, निकेल-आधारित उच्च-तापमान संकर धातुओं की मरम्मत पर आगे का शोध ऐसी खराबियों की संरचना और यांत्रिक गुणों को नियंत्रित करने की आवश्यकता पड़ती है।

2 टाइटेनियम संयुक्त फैन/कम्प्रेसर ब्लेड मरम्मत विधि

चालू रखरखाव के दौरान, टिटेनियम संगम उड़ान/संपीड़क पंखों को मुख्य रूप से बदलाव बल, वायु गतिक बल, और कंपन भार का सामना करना पड़ता है। इस्तेमाल के दौरान, टिटेनियम संगम पंखों के सतह पर क्षति दोष (झिरियाँ, पंखे के छोर पर खराबी आदि), स्थानीय टूटने वाले दोष, और बड़े-पैमाने पर क्षति (थक टूटना, बड़े-पैमाने की क्षति और संक्रमण आदि) अक्सर होते हैं, जिससे पंखों की पूरी तरह से बदलाव की आवश्यकता होती है। विभिन्न दोष प्रकार और सामान्य ठेलन विधियां चित्र 6 में दिखाई गई हैं। निम्नलिखित इन तीन प्रकार के दोषों की ठेलन की शोध स्थिति का परिचय देगा।

2.1 टिटेनियम संगम पंखे की सतह की क्षति की ठेलन

चालू रखरखाव के दौरान, टिटेनियम संगम पंखों में अक्सर सतह के फिसदे, छोटे क्षेत्र के खरोंच और पंखे का सहन जैसे दोष होते हैं। ऐसे दोषों की ठेलन निकेल-आधारित टर्बाइन पंखों की तरह होती है। खराब क्षेत्र को हटाने के लिए मशीनरी का उपयोग किया जाता है और लेज़र पिघलन जमाव या अर्गन चाप वेल्डिंग का उपयोग भरने और ठेलने के लिए किया जाता है।

लेज़र मेल्टिंग डिपॉज़िशन के क्षेत्र में, नॉर्थवेस्टर्न पॉलीटेक्निकल यूनिवर्सिटी के ज़हाओ ज़्यूअंग और अन्य [34] ने TC17 टाइटेनियम एलोइ के छोटे आकार के सतही खराबी (सतह का व्यास 2 मिमी, 0.5 मिमी गहराई वाले अर्धगोलाकार खराबी) पर लेज़र मरम्मत का अध्ययन किया। नतीजे दिखाए कि β लेज़र डिपॉज़िशन क्षेत्र में स्तंभाकार क्रिस्टल इंटरफ़ेस से एपिटैक्सियल रूप से बढ़े और क्रिस्टल की सीमाएं धुंधली हो गई। मूल सुइयों जैसी α चौड़ाई और द्वितीय α गर्मी-प्रभावित क्षेत्र में चरण बढ़े और सकरा हुआ। फोर्जड़ सैंपल की तुलना में, लेज़र-सुधारित सैंपल में उच्च ताकत और कम प्लास्टिसिटी की विशेषता थी। तनावजन की ताकत 1077.7 MPa से 1146.6 MPa तक बढ़ी, और अंतिमता 17.4% से 11.7% तक कम हुई। पान बो आदि [35] ने कोएक्सियल पाउडर फीडिंग लेज़र क्लैडिंग प्रौद्योगिकी का उपयोग ZTC4 टाइटेनियम एल्यूमिनियम के गोलाकार छेदाकार प्रारंभिक दोषों को कई बार सुधारने के लिए किया। परिणामों से पता चला कि मातृ सामग्री से सुधारित क्षेत्र तक माइक्रोस्ट्रक्चर परिवर्तन की प्रक्रिया शीतल थी α चरण और अंतरग्रेनुलर β चरण → बास्केटवीव संरचना → मार्टेनसाइट → विडमानस्टटेन संरचना। गर्मी-प्रभावित क्षेत्र की कठोरता निर्माणों की संख्या में वृद्धि के साथ थोड़ी बढ़ी, जबकि मातृ सामग्री और क्लैडिंग परत की कठोरता में कोई बहुत बदलाव नहीं आया।

परिणाम दिखाते हैं कि ऊष्मा उपचार से पहले सुधार क्षेत्र और गर्मी-प्रभावित क्षेत्र अति-सूक्ष्म सुइयों जैसा है α चरण मातृ सामग्री में वितरित है β फेज मैट्रिक्स, और बेस सामग्री क्षेत्र एक सूक्ष्म बास्केट संरचना है। गर्मी के उपचार के बाद, प्रत्येक क्षेत्र की रूपरेखा लाथ-जैसी प्राथमिक होती है α फेज + β संरचना फेज परिवर्तन, और प्राथमिक फेज की लंबाई मरम्मत क्षेत्र में अन्य क्षेत्रों की तुलना में बहुत अधिक होती है। मरम्मत भाग की उच्च चक्र थकान सीमा 490MPa है, जो बेस सामग्री की थकान सीमा से अधिक है। अधिकतम गिरावट लगभग 7.1% है। α मैनुअल आर्गन आर्क वेल्डिंग को ब्लेड सतह के फिसड़े और टिप पहन के मरम्मत के लिए भी आम तौर पर उपयोग किया जाता है। इसकी खराबी यह है कि ऊष्मा इनपुट बड़ी होती है, और बड़े क्षेत्र की मरम्मत में बड़ी ऊष्मा तनाव और वेल्डिंग विकृति [37] हो सकती है।

वर्तमान शोध दर्शाता है कि मरम्मत के लिए चाहे लेज़र पिघलने जमावट या आर्गन आर्क वेल्डिंग का उपयोग किया जाए, मरम्मत क्षेत्र में उच्च ताकत और कम प्लास्टिसिटी की विशेषताएं होती हैं, और मरम्मत के बाद पंखे का थकान प्रदर्शन आसानी से कम हो सकता है। अगली शोध चरण पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए कि कैसे एल्युमिशन संघटन को नियंत्रित किया जाए, वेल्डिंग प्रक्रिया पैरामीटर्स को समायोजित किया जाए, और प्रक्रिया नियंत्रण विधियों को बेहतर बनाया जाए ताकि मरम्मत क्षेत्र की छोटी संरचना को नियंत्रित किया जा सके, मरम्मत क्षेत्र में ताकत और प्लास्टिसिटी में समायोजन किया जा सके, और उत्तम थकान प्रदर्शन को सुनिश्चित किया जा सके।

2.2 टाइटेनियम संयुक्ति पंखों की स्थानिक क्षति का मरम्मत

प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, टाइटेनियम एल्युमिनियम रोटर ब्लेड की क्षति खंडों की मरम्मत और टाइटेनियम एल्युमिनियम तीन-आयामी ठोस भागों के अभिवृद्धि निर्माण प्रौद्योगिकी के बीच कोई मौलिक अंतर नहीं है। मरम्मत को दूसरी बार जमा करने वाले अभिवृद्धि निर्माण की प्रक्रिया के रूप में देखा जा सकता है, जिसमें फ्रैक्चर खंड और स्थानीय सतह पर क्षतिप्राप्त भाग को मैट्रिक्स के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसा कि आंकड़ा 7 में दिखाया गया है। विभिन्न ऊष्मा स्रोतों के अनुसार, इसे मुख्य रूप से लेजर अभिवृद्धि मरम्मत और चार्क अभिवृद्धि मरम्मत में विभाजित किया गया है। ध्यान देने योग्य है कि अभी तक के कुछ वर्षों में, जर्मनी का 871 सहयोगी अनुसंधान केंद्र ने टाइटेनियम एल्युमिनियम इंटीग्रल ब्लेड के मरम्मत के लिए चार्क अभिवृद्धि मरम्मत प्रौद्योगिकी को अनुसंधान का मुख्य केंद्र बना दिया है [38], और न्यूक्लिएशन एजेंट्स और अन्य साधनों को जोड़कर मरम्मत क्षमता में सुधार किया है [39]।

लेजर अभिवृद्धि मरम्मत के क्षेत्र में, गोंग शिनयोंग और उनकी टीम [40] ने TC11 एल्युमिनियम पाउडर का उपयोग करके TC11 टाइटेनियम एल्युमिनियम की लेजर मेल्टिंग डिपॉजिशन मरम्मत प्रक्रिया का अध्ययन किया। मरम्मत के बाद, डिपॉजिशन क्षेत्र में  पतली दीवार के नमूने और इंटरफ़ेस पुन: पिघलने के क्षेत्र में टाइपिकल विडमानस्टैटन संरचना की विशेषताएं थीं, और मैट्रिक्स गर्म प्रभावित क्षेत्र संरचना विडमानस्टैटन संरचना से दो-राज्य संरचना में परिवर्तित हुई। जमा क्षेत्र की खिंचाव ताकत लगभग 1200 MPa थी, जो इंटरफ़ेस ट्रांजिशन क्षेत्र और मैट्रिक्स की तुलना में अधिक थी, फिर भी रूपांतरण था मैट्रिक्स की तुलना में थोड़ा कम। खिंचाव प्रयोगशालीय नमूने सब मैट्रिक्स के अंदर टूट गए। अंत में, वास्तविक प्रणोदक को बिंदु-द्वारा-बिंदु पिघलने जमाव की विधि से मरम्मत किया गया, उपर-गति परीक्षण मूल्यांकन पास हो गया, और स्थापना अनुप्रयोग की रियलाइज़ेशन हुई। बियान होंग्योउ आदि [41] ने TA15 पाउडर का उपयोग करके TC17 टाइटेनियम एल्यूमिनियम के लेज़र अपचयन मरम्मत का अध्ययन किया, और विभिन्न एनेलिंग गर्म प्रइलेमेंट तापमान (610 ℃, 630 ℃ और 650 ℃) अपनी रिक्त संरचना और गुणों पर। परिणामों ने दिखाया कि लेज़र डिपॉज़िशन द्वारा मरम्मत की गई TA15/TC17 धातु की खिंचाव ताकत 1029MPa तक पहुंच सकती है, लेकिन रूपांतरण काफी कम है, केवल 4.3%, जो क्रमशः TC17 फोर्जिंग का 90.2% और 61.4% है। विभिन्न तापमानों पर ऊष्मा उपचार के बाद, खिंचाव ताकत और रूपांतरण में महत्वपूर्ण सुधार होता है। जब शोधन तापमान 650 ℃, सबसे अधिक खिंचाव ताकत 1102MPa है, जो TC17 फोर्जिंग का 98.4% है, और टूटने के बाद लंबाई में 13.5% वृद्धि होती है, जो डिपॉज़िशन की स्थिति की तुलना में चरम सुधार है।

चाप जोड़ने वाली मरम्मत के क्षेत्र में, लियू एट अल. [42] ने एक खोये हुए TC4 टाइटेनियम संकर पंखे के नमूने पर मरम्मत का अध्ययन किया। जमा की गई परत में समान आकार के क्रिस्टल और स्तंभाकार क्रिस्टल के मिश्रण के रूप में एक ग्रेन मोर्फोलॉजी प्राप्त की गई, जिसकी अधिकतम तनावी शक्ति 991 MPa और 10% अतिरिक्त लम्बाई थी। झुओ एट अल. [43] ने TC17 टाइटेनियम संकर पर TC11 वेल्डिंग तार का उपयोग करके चाप जोड़ने वाली मरम्मत का अध्ययन किया और जमा की गई परत और गर्मी-प्रभावित क्षेत्र के लिए छोटे संरचना के विकास का विश्लेषण किया। गर्मी के बिना तनावी शक्ति 1015.9 MPa थी और अतिरिक्त लम्बाई 14.8% थी, जिससे अच्छी समग्र प्रदर्शन थी। चेन एट अल. [44] ने विभिन्न अन्ने करण तापमान के प्रभाव का अध्ययन TC11/TC17 टाइटेनियम संकर मरम्मत नमूनों की छोटी संरचना और यांत्रिक गुणों पर किया। परिणाम दिखाए कि उच्च अन्ने करण तापमान मरम्मत नमूनों की अतिरिक्त लम्बाई में सुधार करने के लिए लाभदायक था।

तितनियम संयुक्ति के पंखों में स्थानीय क्षति दोषों को मरम्मत करने के लिए धातु अपवर्धन निर्माण प्रौद्योगिकी का उपयोग करने पर शोध बस शुरू हुआ है। मरम्मत किए गए पंखों को न केवल जमा परत के यांत्रिक गुणों पर ध्यान देना चाहिए, बल्कि मरम्मत किए गए पंखों के इंटरफ़ेस पर यांत्रिक गुणों का मूल्यांकन बराबर महत्वपूर्ण है।

3 बड़े क्षेत्र की क्षति वाले तितनियम संयुक्ति के पंख प्रतिस्थापन और मरम्मत

कंप्रेसर रोटर स्ट्रक्चर को सरल बनाने और वजन कम करने के लिए, आधुनिक विमान इंजन पंखों में अक्सर एक एकीकृत पंख डिस्क स्ट्रक्चर का उपयोग किया जाता है, जो एक एकल खंड स्ट्रक्चर है जो कार्यात्मक पंखों और पंख डिस्क को एक एकीकृत स्ट्रक्चर में बदल देता है, टेनन और मोर्टाइस को खत्म करता है। वजन कम करने के उद्देश्य को पूरा करते हुए, यह टेनन और मोर्टाइस के सामान्य स्ट्रक्चर में होने वाले सहन और वायुगति हानि को भी रोक सकता है। कंप्रेसर एकीकृत पंख डिस्क की सतही क्षति और स्थानिक क्षति की मरम्मत क्रिया ऊपर उल्लिखित अलग-अलग पंख मरम्मत विधि से मिलती-जुलती है। एकीकृत पंख डिस्क के टूटने या टुकड़े होने की मरम्मत के लिए, रेखीय सघनन वेल्डिंग का उपयोग इसकी विशेष ऑपरेशनल विधि और फायदों के कारण बहुत ज्यादा किया जाता है। इसकी प्रक्रिया चित्र 8 [45] में दर्शाई गई है।

मैटियो एत अल. [46] ने रैखिक संक्षेपण वाल्डिंग का उपयोग करके Ti-6246 टाइटेनियम धातु की मरम्मत का सिमुलेशन किया। परिणामों ने दिखाया कि तीन बार तक की मरम्मत की गई समान क्षति में छोटा हीट-अफेक्टेड जोन (HAZ) और सूक्ष्म वेल्ड ग्रेन संरचना प्राप्त होती है। तनावी बल 1048 MPa से 1013 MPa तक कम हो जाता है, मरम्मत की संख्या के साथ बढ़ने पर। हालांकि, तनावी और थकान नमूनों को वेल्ड क्षेत्र से दूर आधार सामग्री क्षेत्र में तोड़ दिया गया।

मा एत अल. [47] ने विभिन्न हीट ट्रीटमेंट तापमानों (530 °सेल्सियस + 4 घंटे हवा संकलन, 610 °सेल्सियस + 4 घंटे हवा संकलन, 670 °सेल्सियस + 4 घंटे हवा संकलन) का ​​ tC17 टाइटेनियम एलायंस रैखिक संक्षेपण वाल्डिंग जॉइंट्स की सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों पर प्रभाव अध्ययन किया। परिणाम दिखाते हैं कि हीट ट्रीटमेंट तापमान के साथ बढ़ने पर, α फेज़ और β फेज़ की पुनर्जीवन की डिग्री में महत्वपूर्ण रूप से वृद्धि होती है। तनावी और प्रभाव नमूनों का टूटने का व्यवहार ब्रिट्टल फ्रैक्चर से डक्टाइल फ्रैक्चर में बदल जाता है। 670 पर हीट ट्रीटमेंट के बाद °C, तनाव परीक्षण में भंग आधार सामग्री में हुआ। तनाव क्षमता 1262MPa थी, लेकिन अंतिम विस्तार आधार सामग्री का केवल 81.1% था।

वर्तमान में, घरेलू और विदेशी अनुसंधान दर्शाता है कि रैखिक सघनन चाकू जोड़ने की प्रौद्योगिकी में ऑक्साइड स्वचालित रूप से सफाई करने की क्षमता होती है, जो बांधने वाली सतह पर ऑक्साइड को पिघलने से निर्मित धातु खराबी के बिना प्रभावी रूप से हटा सकती है। एक साथ, यह विभिन्न पदार्थों को जोड़ने की क्षमता रखती है जिससे दो प्रकार के धातु/दो प्रकार के गुणों वाले एकीकृत चाकू-डिस्क प्राप्त होते हैं, और यह विभिन्न पदार्थों से बने एकीकृत चाकू-डिस्क के टूटने या छिन्न-भिन्न होने की तेजी से मरम्मत कर सकती है [38]। हालांकि, रैखिक सघनन चाकू जोड़ने की प्रौद्योगिकी का उपयोग एकीकृत चाकू-डिस्क की मरम्मत के लिए कई समस्याओं को हल करने की आवश्यकता है, जैसे कि जोड़ों में बड़ा अवशेषी प्रतिबल और विभिन्न पदार्थों के जोड़ की गुणवत्ता को नियंत्रित करने में कठिनाई। एक साथ, नए पदार्थों के लिए रैखिक सघनन चाकू जोड़ने की प्रक्रिया को और भी अधिक अन्वेषण करने की आवश्यकता है।

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