国产工业重器有了新突破,助力提高航空发动机和燃气轮机的寿命!

敲开智慧之门 2024-07-23 17:30:35

国产工业重器取得了较大的突破,可大幅度提高航空发动机、燃气轮机等设备的使用寿命。

也可以用于制造航空航天、电力能源领域所需要的多种部件和设备。

日前,据报道称:中国钢研科技集团有限公司正式发布了,我国首台套超大型热等静压装备HIPEX1850。

HIPEX1850是目前国内最大、世界上第二大尺寸的热等静压装备。

其主要就是应用于航空航天,能源,工业,发动机等领域中的大型核心零部件的热加工处理。

所谓的热等静压技术,就是指在一个容器内,对放入里面一些零部件的各个方向上,同时施加相同的压力,同时再辅以高温。

目的就是让该零部件的内部结构,在高温高压下实现100%的致密化。

一般而言,那自然是温度越高,压力越大时,零部件的内部结构越密实,那整体的机械性能自然就越强。

一旦零部件内部实现100%的致密化之后,便可以极大的提高其整体的力学性能。

主要就是通过高温高压,将物体内部的小孔、裂纹、偏析等缺陷完全的消除掉了。

这样的零部件就达到了传说中的内外合为一体,因此其耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性能便可以获得极大提升。

整体的抗疲劳寿命可比未进行热等静压处理之前提高10倍~100倍。

而零部件拥有较高的使用寿命,在如今的工业中还是有着较大的优势。

主要就是未经过热等静压处理的零部件受制于传统的铸造方法,零部件的补缩和散热方面条件较差又不均匀。

尤其是在铸造大型复杂薄壁精铸件时,因为融化后的金属液体在模具中的流动时间长。

因此先流入模具金属液体的温度下降的,要比后流入模具金属液体的温度下降的快,这就容易出现少铸、冷隔等铸造件的缺陷。

另外,在冷却阶段,因铸件各部位散热条件不一致,散热时间不同,导致铸件容易发生形变、产生疏松缺陷。

所以说,热等静压机在工业领域有着重要的应用,这就是为了来解决传统铸造件所无法避免的问题。

铸造之后的零部件再通过热等静压机的热处理之后,其内部就会达到致密化,从而提高了其整体性能。

像用来制造航空发动机的高压涡轮盘、压气机涡轮盘、钛合金风扇盘、运载火箭的舵面、火箭发动机的喷管吼衬。

同样也可以用于提高高温合金涡轮叶片、铸钛机匣、涡轮增压器的铝合金铸件的使用寿命等等。

此外,热等静压技术还可以用于不同金属之间,陶瓷与金属之间的扩散连接。

由此可见,热等静压机在航空航天中应用还是相当的广泛。

而HIPEX1850是全球第二大热等静压机,第一大的乃是瑞典Avure Techno Logies公司生产的设备。

虽然说,HIPEX1850并非是全球最大的热等静压机,但是作为国内最大的热等静压机时,还是有很多重要的作用。

最典型的就是来提升航空发动机、燃气轮机的寿命。

因为航空发动机和燃气轮机都是对整体寿命有着较高的要求,而这两型发动机的整体寿命,也是与国际先进水平存在着差距较大的一个方面。

例如说:国产涡扇-10航空发动机的寿命也就4000小时左右,而国外F110-GE系列航空发动机的寿命可达6000小时,F-119航空发动机的寿命可达10000小时。

在燃气轮机的使用寿命上也同样如此。

像意大利贝休斯公司生产的LT-16型燃气轮机大修时间就高达70000小时;QC-70小型燃气轮机的规定大修前的寿命为5000小时,总寿命也仅仅只有15000小时。

由此可见,在航空发动机和燃气轮机的使用寿命上,我国现有的技术水平距离国外还有不小的差距。至于像推力和功率上的差距,与国外先进水平相比差距反而没有那么大,甚至微微有反超的趋势。

因此而言,如今最为重要的就是提升航空发动机和燃气轮机的使用寿命。

而在航空发动机和燃气轮机中,主要就是一些热端部件影响其使用寿命。

而热端部件主要就是指“航空发动机的高低压涡轮叶片,高低压涡轮盘,燃烧室;以及燃气轮机的涡轮盘涡轮叶片,涡轮盘,燃烧室”。

毕竟这些热端部件是紧邻着燃烧室,会受到从燃烧室出来得高温高压高速气流的冲击,因此才会工作在比较苛刻的环境中。

而这些热端部件的工作的环境比较苛刻,就是因为是在高温、高压、强离心力、强氧化性、高转速的环境中运行的。

在这样的环境下,航空发动机和燃气轮机的热端部件就必须要具备抗蠕变、耐高温、抗氧化等多种性能。

也正因为热端部件工作的环境如此严苛,才会导致其疲劳寿命不够长,大修间隔时间太短。

在超期运行的过程中,往往会发生形变、破裂等故障,从而最终影响航空发动机的整体大修时间间隔和使用寿命。

而热端零部件经过热等静压机的处理之后,就可以让其内部达到100%的致密化,让其合为一体。

便不会出现因内部的细孔、裂纹、偏析等制造瑕疵,导致热端部件出现破碎等故障。

因此,便可以提升热端部件的使用寿命,从而影响力整个航空发动机和燃气轮机的使用寿命。

尽管航空发动机和燃气轮机的使用寿命并非全由热端部件决定,像轴承、主轴等也会有一定的影响。

但是热端部件是最重要的一部分。

所以说,当HIPEX1850热等静压机被研发完成之后,那就可以明显提升国产航空发动机和燃气轮机热端部件的使用寿命,最后提高整个发动机的寿命。

这就是有了HIPEX1850热等静压机之后对国产航空发动机增寿的好处。

而燃气轮机,也算是航空发动机的变种,热等静压机对航空发动机的寿命有提升作用。

那么对燃气轮机自然也有较大的裨益,依旧可以提升燃气轮机的使用寿命。(图源网络,侵删)

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评论列表
  • 2024-07-24 20:23

    用来做把大马士革户外刀岂不飞起?[呲牙笑]

    欢声笑语 回复:
    那个锻造就好了。要求高的,特别是空心叶片,喷球或者激光强化,很难完全强化到内部,绝对的宝贝,想用的挤破头,怎么也轮不到户外刀
  • 2024-07-26 23:01

    我个人认为,要想提高我国航空发动机的使用寿命,一是发动机的设立制造,二是材料的更新换代,三是各种零件的热处理!

  • 2024-07-25 05:24

    路正,成果大。

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