จากไฟสู่การบิน: การค้นพบความมหัศจรรย์ของเทคโนโลยีความร้อนในการผลิตเครื่องยนต์อากาศยานการแปรผลึกใหม่

เทคนิคการยับยั้ง

คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของซิงเกิลคริสตัลซูเปอร์อัลลอยด์นั้นมาจากสาเหตุหลักของการกำจัดขอบเมล็ดผลึกของใบพัดซิงเกิลคริสตัล และการรีคริสตัลไลเซชันจะลดความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของซิงเกิลคริสตัลอัลลอยด์เดิมอย่างมาก หลังจากการหล่อใบพัดซิงเกิลคริสตัล จะต้องดำเนินการขุดรูฟิล์มก๊าซ ขัดฟันเฟือง เจียระไนแผ่นด้านข้าง เชื่อมรูกระบวนการหล่อปลายใบพัด การอบร้อน การประกอบ และงานประมวลผลตามลำดับอื่นๆ ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ ใบพัดจะถูกกระทบโดยอากาศร้อนและเย็น อุณหภูมิสูง แรงโหลดมหาศาลและการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงในขณะหมุนเร็ว และอาจเกิดการรีคริสตัลไลเซชันได้ มีกรณีล้มเหลวของใบพัดเทอร์ไบน์หลายครั้ง ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศได้ใช้วิธีการอบร้อนก่อนฟื้นฟู การคาร์บไรด์ การเคลือบและการกำจัดชั้นผิวที่เกิดการแปรรูป เพื่อควบคุมการรีคริสตัลไลเซชันและเพิ่มธาตุเสริมความแข็งแรงให้กับขอบในการซ่อมแซมการรีคริสตัลไลเซชัน

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D

การพิมพ์ 3D หรือที่รู้จักกันในชื่อการผลิตแบบเพิ่มเติม (additive manufacturing) ผสานรวมเทคโนโลยี CAD, CAM, เมทาลลูร์จีแบบผง, การประมวลผลด้วยเลเซอร์ และเทคโนโลยีอื่น ๆ โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D เราสามารถเปลี่ยนความคิดจาก "สมอง" เป็นวัตถุสามมิติ และพิมพ์ภาพของชิ้นส่วนบนคอมพิวเตอร์ให้กลายเป็นชิ้นส่วนจริงได้ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ได้สร้างการเปลี่ยนแปลงอย่าง "ปฏิวัติ" ในเทคโนโลยีการผลิตและการประมวลผลแนวคิด มหาวิทยาลัยมอนแอชในออสเตรเลียได้ผลิตเครื่องยนต์เจ็ตแบบพิมพ์ 3D ตัวแรกของโลกสำเร็จแล้ว นอกจากนี้ยังกำลังร่วมมือกับโบอิ้ง, กรุ๊ปแอร์บัส และกรุ๊ปซาฟรอง เพื่อให้ต้นแบบเครื่องยนต์ที่พิมพ์ด้วย 3D กับโบอิ้งและบริษัทอื่น ๆ นำไปทดสอบการบิน นอกจากนี้ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D สามารถลดเวลาในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์จากสามเดือนเหลือเพียงหกวัน

ในประเทศจีน เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ถูกใช้เพื่อซ่อมแซมและนำส่วนปลายใบพัดที่สึกหรอของใบพัดโรเตอร์เครื่องอัดอากาศแรงดันสูงของเทอร์โบแฟนมาใช้ใหม่ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ได้ถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่ไม่รองรับน้ำหนักและชิ้นส่วนสถิตบนเครื่องยนต์ แต่ว่าคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วนเหล่านี้กำลังได้รับการประเมินอย่างเข้มข้น ในขณะเดียวกัน การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3D เพื่อผลิตชิ้นส่วนโรเตอร์ของเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนที่รองรับน้ำหนัก ฯลฯ ก็ได้ดำเนินการวิจัยอย่างกว้างขวาง

เทคโนโลยีการประมวลผลขอบปล่อยของใบพัด (ขอบหน้าและขอบหลัง)

คุณภาพของการกลึงขอบด้านเข้าและด้านออกของใบพัดเครื่องยนต์เจ็ทเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อสมรรถนะทางอากาศพลศาสตร์ของเครื่องยนต์เจ็ท ขอบด้านเข้าและด้านออกยังเป็นส่วนที่มีแนวโน้มจะเกิดข้อบกพร่องของใบพัด และเป็นพื้นที่ที่ไวต่อข้อบกพร่องของไทเทเนียม อุบัติเหตุการล้มเหลวของเครื่องยนต์จำนวนมากเกิดจากข้อบกพร่องจากการกลึงขอบด้านเข้าและด้านออกของใบพัด เนื่องจากขอบด้านเข้าและด้านออกของใบพัดเป็นส่วนที่บางที่สุดของใบพัดและเป็นขอบของใบพัด ความแข็งแรงของมันจึงต่ำและมีการเปลี่ยนรูปจากการกลึงมาก ซึ่งทำให้ขอบด้านเข้าและด้านออกของใบพัดที่ถูกกลึงมักปรากฏเป็นสี่เหลี่ยมหรือแหลม ในกระบวนการผลิตมวลชนของใบพัดเครื่องยนต์ ปัญหาทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการกลึงขอบด้านเข้าและด้านออกของใบพัดอย่างมีประสิทธิภาพสูงและคุณภาพสูงยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์

เทคโนโลยีการประมวลผลแบบปรับตัว

เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบปรับตัวแบ่งออกเป็นสามรูปแบบ ได้แก่ การวางแผนตำแหน่งเครื่องมือที่ปรับตัวได้ การควบคุมระบบซีเอ็นซีที่ปรับตัวได้ และการขึ้นรูปแบบปรับตัวที่รวมกับการตรวจสอบดิจิทัล [3] ในประเทศจีน เทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบปรับตัวได้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการขึ้นรูปใบพัดด้วยการอัด/กลิ้งอย่างแม่นยำ การซ่อมแซมใบพัดที่เสียหาย และการขึ้นรูปจานใบพัดแบบชิ้นเดียวโดยการเชื่อมแรงเสียดทานเส้นตรง แม้ว่าเทคโนโลยีการขึ้นรูปแบบปรับตัวจะมีความก้าวหน้าและพัฒนาในเชิงทฤษฎีและการปฏิบัติ แต่การประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมของเทคโนโลยีนี้ยังคงเป็นเทคโนโลยีที่กำลังได้รับความสนใจในวงการผลิตเครื่องยนต์เจ็ต

เทคโนโลยีการผลิตต้านการ-fatigue

ความเหนื่อยล้าของวัสดุและข้อบกพร่องจากการกลึงผิวหน้าได้กลายเป็นสาเหตุหลักของการเสียหายของชิ้นส่วนในเครื่องยนต์อากาศยาน และการเสียหายนี้มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้น "การผลิตต้านความเหนื่อยล้า" จึงกลายเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความสนใจในวงการการผลิตเครื่องยนต์อากาศยาน การผลิตต้านความเหนื่อยล้าหมายถึงกระบวนการผลิตที่ปรับปรุงอายุการใช้งานจากความเหนื่อยล้าของชิ้นส่วน โดยการเปลี่ยนโครงสร้างและการกระจายแรงของวัสดุในระหว่างกระบวนการผลิต โดยไม่เปลี่ยนแปลงวัสดุหรือขนาดส่วนตัด อายุการใช้งานจากการความเหนื่อยล้าจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น การบำบัดความร้อน การกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อม คุณภาพผิวหน้า การรวมศูนย์ของแรง แรงบนผิวหน้า และอื่น ๆ วิธีหลักของการผลิตต้านความเหนื่อยล้าคือการลดการรวมศูนย์ของแรงและเพิ่มความแข็งแรงของผิวหน้าของชิ้นส่วน การลดการรวมศูนย์ของแรงคือการรักษาความสมบูรณ์ของผิวที่ถูกกลึง ส่วนวิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มความแข็งแรงของผิวหน้าของชิ้นส่วนคือการยิงลูกแก้ว (Shot Peening) ในกระบวนการผลิตต้านความเหนื่อยล้าของเครื่องยนต์อากาศยาน มีการพัฒนาสื่อกลางใหม่หลายชนิดสำหรับกระบวนการยิงลูกแก้วแบบดั้งเดิม และเทคโนโลยีใหม่ เช่น การยิงลูกแก้วด้วยเลเซอร์ การยิงลูกแก้วด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง และการยิงลูกแก้วด้วยน้ำแรงดันสูง ก็ได้รับการประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลาย

เทคโนโลยีการป้องกันการชนของนก

การเกิดเหตุการณ์การชนของนกบ่อยครั้งได้กลายเป็นปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในพัฒนาการของเครื่องยนต์อากาศยาน และมีการวิจัยอย่างกว้างขวางทั้งในและต่างประเทศ ในเดือนกรกฎาคม 2015 สหรัฐอเมริกา FAA ได้ออกประกาศ "ข้อกำหนดการชนของนกสำหรับอากาศยานขนส่ง" ซึ่งไม่เพียงแต่กำหนดข้อกำหนดและความระมัดระวังเฉพาะสำหรับการป้องกันการชนของนกและการบาดเจ็บจากวัตถุแปลกปลอมในเครื่องยนต์อากาศยานในอนาคต แต่ยังชี้ให้เห็นแนวทางการวิจัยใหม่อีกทางหนึ่งสำหรับการพัฒนาวัสดุเครื่องยนต์รุ่นใหม่และเทคโนโลยีการผลิตโครงสร้างแบบใหม่อีกด้วย