ก่อนที่จะออกแบบและผลิตช่องว่าง วิศวกรโครงสร้างจะสื่อสารกับวิศวกรกระบวนการเย็นและร้อนอย่างเต็มที่เพื่อกำหนดรูปร่างช่องว่างที่เหมาะสมที่สุด บรรลุ{0}การขึ้นรูปสุทธิในพื้นที่ใกล้เคียง ปรับปรุงการใช้วัสดุ ลดค่าเผื่อการตัดเฉือน และลดรอบการประมวลผลให้สั้นลง เทคโนโลยีการผลิตการขึ้นรูปช่องว่างที่มีความแม่นยำสูงโดยทั่วไปมี 5 ประเภทดังต่อไปนี้
การหล่อที่แม่นยำ
วิธีการประมวลผลที่ให้ความร้อนและละลายโลหะแข็ง เทลงในเปลือกแม่พิมพ์ขึ้นรูป และแข็งตัวลงในช่องว่างการหล่อ ปัจจุบัน เทคโนโลยีการหล่อแบบแม่นยำถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในใบพัดกังหัน และพื้นผิวเส้นทางการไหลนั้นไม่มีการหล่อตกค้างทั้งหมด- และโปรไฟล์พื้นผิวเส้นทางการไหลคือ ±0.2 มม.
การหล่อทราย
การตีขึ้นรูปที่แม่นยำ
วิธีการประมวลผลที่ใช้แรงกดบนแท่นพิมพ์เพื่อทำให้วัตถุดิบเกิดการเสียรูปแบบพลาสติกในแม่พิมพ์ ทำให้ได้การตีขึ้นรูปที่แม่นยำโดยใช้ค่าเผื่อเพียงเล็กน้อยหรือแทบไม่มีเลย กระบวนการนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายกับใบพัดคอมเพรสเซอร์ ซึ่งสามารถปรับปรุงการใช้วัสดุและลดหรือกำจัดการตัดเฉือนได้ ปัจจุบัน ตัวใบมีดของใบมีดฟอร์จที่แม่นยำใช้การตีขึ้นรูปที่มีสารตกค้างเป็นศูนย์- และอัตราการใช้วัสดุสูงถึง 80%
การปั่นที่แม่นยำ
วิธีการประมวลผลที่ประมวลผลแผ่นงานหรือช่องว่างรูปวงแหวนที่เตรียมไว้ให้เป็นวัตถุที่หมุนได้{0}}กลวงที่มีผนังบางโดยการหมุนด้วยความเร็วสูง-และใช้แรงกดบางอย่าง ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น แฟริ่ง กรวยห้องเผาไหม้ และปลอกคอมเพรสเซอร์ ปัจจุบัน การปั่นแบบร้อนสามารถควบคุมระยะขอบได้ 1-2 มม. และการปั่นแบบเย็นสามารถควบคุมระยะขอบได้ ±0.2 มม.
ผงโลหะวิทยา
เทคโนโลยีกระบวนการที่ใช้ผงโลหะ (หรือส่วนผสมของผงโลหะและผงอโลหะ) เพื่อสร้างวัสดุและผลิตภัณฑ์ผ่านกระบวนการเผาผนึกและการขึ้นรูป กระบวนการนี้ส่วนใหญ่ใช้ในด้านเครื่องยนต์การบินเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่หมุนได้ เช่น จานกังหันที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงและการรับน้ำหนักสูง
แผนภูมิการไหลของโลหะผสมผง
การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว
การแยกย่อยชิ้นส่วนสามมิติ-ที่ซับซ้อนออกเป็นหลายชั้นของโครงสร้างสองมิติอย่างง่าย- และการสร้างชิ้นส่วนสามมิติที่ซับซ้อนขึ้นมาใหม่-โดยการผลิตโครงสร้างสองมิติอย่างง่าย-เป็นกระบวนการจาก "ซับซ้อน" เป็น "เรียบง่าย" แล้วจึงกลายเป็น "ซับซ้อน" หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีโครงสร้างค่อนข้างซับซ้อนในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ใช้เทคโนโลยีการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว
2. เทคโนโลยีการประมวลผลพิเศษ
การประมวลผลแบบพิเศษ (บางครั้งเรียกว่าการประมวลผลที่ไม่ใช่-แบบดั้งเดิม) หมายถึงกระบวนการที่ไม่ต้องใช้เครื่องมือที่แข็งกว่าชิ้นงาน และไม่ต้องใช้แรงทางกลที่ชัดเจน แต่จะใช้พลังงานไฟฟ้า พลังงานความร้อน พลังงานเคมี พลังงานแสง หรือพลังงานรวมกันโดยตรงเพื่อขจัดวัสดุชิ้นงานหรือเปลี่ยนประสิทธิภาพเพื่อให้ได้รูปร่าง ขนาด และคุณภาพพื้นผิวที่ต้องการ ปัจจุบันมีการใช้เทคโนโลยีการประมวลผลพิเศษ 6 รายการต่อไปนี้
การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า
การประมวลผลพิเศษที่ควบคุมการดึงวัสดุชิ้นงานออก และทำให้วัสดุเสียรูป และเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพผ่านการคายประจุระหว่างชิ้นงานและอิเล็กโทรดของเครื่องมือ ในปัจจุบัน รูฟิล์มอากาศบนใบพัดนำกังหันส่วนใหญ่ได้รับการประมวลผลโดยการสร้างรูเล็กด้วยไฟฟ้าสปาร์ค และส่วนที่เป็นรูปพัดลม-ของใบพัดสเตเตอร์ของคอมเพรสเซอร์ก็ได้รับการประมวลผลโดยการตัดด้วยลวดด้วยไฟฟ้าด้วย
แผนผังของการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า
เครื่องจักรกลไฟฟ้าเคมี
กระบวนการพิเศษที่เอาวัสดุชิ้นงานออกผ่านปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า วัสดุ-ในการประมวลผล-ที่ยากบางอย่าง เช่น ใบมีดอินทิเกรตโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง- นั้นทำได้ยากด้วยการประมวลผลแบบดั้งเดิม และสามารถแปรรูปได้โดยใช้เทคโนโลยีการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า
การประมวลผลลำแสงพลังงานสูง-
ใช้ลำแสงเลเซอร์ความหนาแน่นสูง-พลังงาน- ลำแสงอิเล็กตรอน หรือลำแสงไอออนเพื่อถอดหรือเชื่อมต่อวัสดุชิ้นงาน การประมวลผลลำแสงเลเซอร์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเจาะ ตัด เชื่อม และทำเครื่องหมาย การเจาะด้วยเลเซอร์ Femtosecond เป็นหนึ่งในวิธีการประมวลผลรูฟิล์มอากาศบนใบพัดกังหัน
การไหลของสารกัดกร่อน
ใช้ตัวกลางสำหรับขัดถูแบบยืดหยุ่นหนืด-ของเหลวที่มีสารกัดกร่อนเพื่อบังคับให้ไหลผ่านพื้นผิวที่ผ่านการแปรรูปภายใต้ความดันที่กำหนด และกำจัดวัสดุที่ไม่เรียบในระดับจุลภาคบนพื้นผิวชิ้นงานโดยการขูดอนุภาคของสารกัดกร่อน เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการขัดพื้นผิวหรือลบคม มีการใช้เทคโนโลยี Abrasive Flow กับใบมีดแบบปิดในตัว
แผนผังของการประมวลผลการไหลแบบเสียดสี
การสั่นสะเทือนเสร็จสิ้น
ใส่ชิ้นงาน สารขัดถู น้ำ และสารเคมีลงในภาชนะตามสูตรที่กำหนด สารกัดกร่อนและชิ้นงานอาศัยการสั่นสะเทือนตามปกติของภาชนะ ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์และแรงเสียดทานซึ่งกันและกัน บดครีบที่ยื่นออกมาจากพื้นผิวและรอบนอกของชิ้นงาน จากนั้นปัดขอบคมของชิ้นงานแล้วขัดพื้นผิว เป็นเทคโนโลยีการตกแต่งพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายกับชิ้นส่วนที่มีความล้าสูง
เครื่องจักรกลเจ็ทน้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
การใช้-การไหลของน้ำความเร็วสูงเป็นตัวพา จะทำให้เกิด-การไหลของสารกัดกร่อนที่มีความเร็วสูงและเข้มข้นเพื่อส่งผลกระทบต่อพื้นผิวที่จะตัดเฉือน โดยตระหนักถึงกระบวนการกำจัดวัสดุที่สม่ำเสมอและควบคุมได้ เนื่องจากคุณลักษณะของการไม่เปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อน ความสามารถในการตัดวัสดุใดๆ ความยืดหยุ่นสูงในทิศทางการตัด และแรงตัดที่น้อยมาก จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายกับวัสดุ-ในการตัดเฉือน-ที่ยาก เช่น เซรามิก และวัสดุคอมโพสิตเสริมแรง
3. เทคโนโลยีการเชื่อมขั้นสูง
การเชื่อมเป็นกระบวนการที่มีคุณภาพและมีประสิทธิภาพสูงในการเชื่อมต่อวัสดุที่เป็นโลหะ เป็นของเทคโนโลยีกระบวนการผลิตโครงสร้างขั้นสูงที่มีต้นทุนต่ำ- และยังเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการประมวลผลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรมการผลิตขั้นสูง เทคโนโลยีการเชื่อมที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่มี 4 ประเภทดังนี้
การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน
กระบวนการที่ใช้ลำอิเล็กตรอนความหนาแน่นพลังงานสูง-ความเร็วสูง-เป็นแหล่งความร้อนสำหรับการเชื่อม มีลักษณะของอัตราส่วนกว้างยาว การเสียรูปที่เหลือจากการเชื่อมเล็กน้อย ง่ายต่อการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมอย่างแม่นยำ การเชื่อมบริสุทธิ์ในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ การทำซ้ำที่ดีและมีเสถียรภาพ ข้อดีเหล่านี้เทียบได้ยากกับวิธีการเชื่อมฟิวชันอื่นๆ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมโครงสร้างที่สำคัญ เช่น โรเตอร์ที่สำคัญ ท่อ และเพลาของเครื่องยนต์
การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน
การเชื่อมด้วยแรงเสียดทานความเฉื่อย
การเชื่อมเฟสของแข็งประเภทหนึ่งที่สร้างความร้อนผ่านการเสียดสีระหว่างวัสดุที่จะเชื่อม และทำให้วัสดุเกิดการเสียรูปและไหลแบบพลาสติกภายใต้การกระทำของแรงปั่นป่วน ทำให้เกิดการเชื่อมต่อของวัสดุ มีข้อดีคือคุณภาพของรอยเชื่อมที่ดี ความแม่นยำของมิติสูง และผลการเชื่อมต่อที่ดีของวัสดุที่แตกต่างกัน มันได้กลายเป็นกระบวนการเชื่อมหลักในการเชื่อมต่อจานพัดลมของเครื่องยนต์เครื่องบิน ชุดประกอบโรเตอร์คอมเพรสเซอร์แรงดันสูง- และชุดเพลาจานกังหันแรงดันสูง-
การประสาน
วิธีการให้ความร้อนวัสดุที่จะเชื่อมที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุหลักและสูงกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุประสาน และเติมช่องว่างด้วยวัสดุประสานของเหลวเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อ มีคุณลักษณะที่มีผลกระทบต่อคุณสมบัติและโครงสร้างของวัสดุหลักน้อยกว่าและมีการเสียรูปในการเชื่อมน้อยกว่า เหมาะสำหรับวัสดุและโครงสร้างที่หลากหลาย รวมถึงโครงสร้างการปิดผนึกรังผึ้งของเครื่องยนต์อากาศยาน ใบพัดกังหัน ใบพัดคอมเพรสเซอร์ และส่วนประกอบห้องเผาไหม้ สำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนบางชนิด การบัดกรีเป็นวิธีการเชื่อมต่อเดียวที่เป็นไปได้
แผนภาพการประสาน
การเชื่อมอาร์กอนอาร์ก
ภายใต้การป้องกันของก๊าซเฉื่อย ส่วนโค้งที่สร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดและวัสดุที่จะเชื่อมจะถูกใช้เพื่อหลอมวัสดุที่จะเชื่อมและวัสดุตัวเติม ดังนั้นจึงทำให้เกิดการเชื่อมต่อ มีข้อได้เปรียบอย่างมากในด้านความสะดวกในการพกพาและต้นทุน และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมปลอกเครื่องยนต์และห้องเผาไหม้
4. เทคโนโลยีการรักษาพื้นผิว
เพื่อปรับปรุงสภาพพื้นผิวของชิ้นส่วน ตอบสนองความต้องการการทำงานพิเศษของชิ้นส่วน เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานต่อออกซิเดชัน และทนต่ออุณหภูมิสูง และปรับปรุงอายุการใช้งานของชิ้นส่วน จำเป็นต้องดำเนินการรักษาพื้นผิวบนชิ้นส่วน เทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องยนต์เครื่องบินส่วนใหญ่ได้แก่ เทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวด้วยสารเคมี การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว และเทคโนโลยีการเคลือบ
เคมีบำบัด
กระบวนการปรับเปลี่ยนพื้นผิวที่ปรับปรุงสถานะพื้นผิวของวัสดุด้วยวิธีการบำบัดทางเคมี เช่น การกัดกร่อน การชุบด้วยไฟฟ้า อโนไดซ์ และการทำความสะอาดด้วยสารเคมี
การพ่นพลาสม่า
การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิว
จากการเสียรูปพลาสติกของชั้นพื้นผิว ความเค้นตกค้างสูงจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นส่วน เพื่อเพิ่มกระบวนการ "การเปลี่ยนรูปเย็น" ของความเข้มข้นของความเค้นพื้นผิว ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการขัดผิวของใบมีดรวม
การเคลือบผิว
ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน มันสามารถแบ่งออกเป็นการปิดผนึก การสึกหรอ- แผงกั้นความร้อน และการเคลือบอื่นๆ ในบรรดาผลิตภัณฑ์เหล่านี้ สามารถใช้สารเคลือบซีลสำหรับส่วนประกอบของปลอก, สารเคลือบ-ที่ต้านทานการสึกหรอสามารถใช้กับชิ้นส่วนเพลา และสารเคลือบป้องกันความร้อนสามารถใช้กับใบพัดกังหันได้
ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ของเครื่องบินเรียกได้ว่าค่อนข้าง "ทรมาน" เลยทีเดียว สำหรับใบพัดกังหันเพียงอย่างเดียว อุณหภูมิในการทำงานอาจสูงถึง 1,700 องศา - ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวของเหล็กเกือบ 150 องศา!
ในการที่จะทำให้ชิ้นส่วนเหล่านี้ "ดีต่อสุขภาพ" นักวิจัยต้องใช้ "กล้องโทรทรรศน์" เพื่อมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีระดับแนวหน้า ในขณะเดียวกัน พวกเขายังต้องใช้ "กล้องจุลทรรศน์" เพื่อสำรวจรายละเอียดทางเทคนิคและพยายามทำให้เทคโนโลยีปรับให้เข้ากับความต้องการได้ดีขึ้น ในการเดินทาง "หล่อหัวใจ" การแสวงหางานศิลปะ "วัสดุ" ที่เหนือกว่าของชาวชางฟาจะไม่มีวันสิ้นสุด!
