
В основном используются жаропрочные сплавы (никелевые жаропрочные сплавы), для некоторых опытных образцов применяется титановый сплав. Преимущества никелевых жаропрочных сплавов: высокая прочность при высоких температурах, сопротивление ползучести, окислению и коррозии, способность выдерживать воздействие горячих газов с температурой свыше тысячи градусов Цельсия внутри двигателя, что делает их основным материалом для турбинных лопаток.
Обрабатываемая деталь — лопатка турбинного диска, ключевой высокотемпературный компонент газотурбинного двигателя / авиационного двигателя. В собранном виде образует роторный узел турбинного диска.
В основном используются жаропрочные сплавы (никелевые жаропрочные сплавы), для некоторых опытных образцов применяется титановый сплав. Преимущества никелевых жаропрочных сплавов: высокая прочность при высоких температурах, сопротивление ползучести, окислению и коррозии, способность выдерживать воздействие горячих газов с температурой свыше тысячи градусов Цельсия внутри двигателя, что делает их основным материалом для турбинных лопаток.
1. Подготовка заготовки: прецизионное литьё (направленная кристаллизация / монокристаллическое литьё); также некоторые опытные образцы изготавливаются методом металлического 3D-печати (SLM — селективное лазерное плавление).
2. Чистовая обработка на 5-осевом фрезерном станке с ЧПУ: лопатки имеют сложную свободную поверхность, требуется обязательная 5-осевая обработка; на изображении видны специальные алмазные шлифовальные инструменты с гальваническим покрытием, в дальнейшем выполняется шлифовка и полировка.
3. Контрольные операции: измерение на координатно-измерительной машине (КИМ) — на изображении показан отчёт с результатами контроля по точкам, осуществляется поточечная проверка контура профиля лопатки.
4. Последующие специальные процессы: поверхностная полировка, нанесение термобарьерного покрытия, термическая обработка, неразрушающий контроль — весь процесс сложный и многоэтапный.
1. Чрезвычайно высокая точность: профиль лопатки представляет собой сложную пространственную поверхность, допуски по контуру обычно составляют сотые доли миллиметра, предъявляются жёсткие требования к поверхности, углу крутки и толщине. Большое количество контрольных точек на изображении служит для обеспечения точности поверхности.
2. Суровые условия эксплуатации: работа сопровождается воздействием высокотемпературных газовых потоков, огромными центробежными силами от высокоскоростного вращения, вибрациями и ударными нагрузками.
3. Высокая сложность изготовления: в тексте отмечено — "процесс сложный, требований много, точность высокая, технология многоступенчатая". Лопатки тонкие, с искривлёнными поверхностями, обработка подвержена деформации.
4. Функциональное назначение: высокотемпературный газ приводит лопатки во вращение, преобразуя тепловую энергию в механическую и приводя во вращение турбинный диск — это ключевой компонент для выработки мощности двигателя.
5. Комплектное применение: десятки лопаток устанавливаются на турбинный диск, образуя целый турбинный ротор; отдельная лопатка не может работать самостоятельно.