Tkellem dwar l-applikazzjoni tal-liga tat-titanju fil-magni tal-inġenji tal-ajru

Tkellem dwar l-applikazzjoni tal-liga tat-titanju fil-magni tal-inġenji tal-ajru

Fis-sittinijiet, meta r-Renju Unit kien qed jiżviluppa l-ġlied P1127, wieħed mill-prototipi tiegħu, XP972, kien fuq titjira tat-test fit-30 ta’ Ottubru 1962. it-titjira tat-test, ix-xafra tal-kompressur tal-liga tat-titanju fil-magna Pegasus użata ħabat mal-kisi tal-liga tat-titanju, u kkawża li l-kompressur jieħu n-nar. (Dan il-fenomenu tan-nar jissejjaħ "nar tat-titanju"), li wassal biex il-magna tisfija u tieqaf, l-inġenju tal-ajru ġġarraf, u l-pilota kien imqabbad b'paraxut u salvat b'suċċess.

Ftit snin wara, fl-aħħar tas-snin 1960s, meta Pratt & Whitney tal-Istati Uniti żviluppaw magna F100 bi proporzjon ta' thrust-to-weight ta' 8.0 għall-ġlied tat-tielet ġenerazzjoni F-15 , matul il-proċess ta 'kummissjonar, magna ħabtet max-xafra ta' liga tat-titanju ta 'kompressur ta' pressjoni għolja u l-kisi tal-liga tat-titanju waqt ġirja ta 'test fuq l-art, u kkawża li l-kompressur jaqbad in-nar ("nar tat-titanju"), il-fjammi jinfirxu kullimkien , u eventwalment il-magna kollha nqerdet f'nar (Figura 2).

Figura 1. Il-prototip tal-ajruplan "Harrier" ġġarraf minħabba "nar tat-titanju" fil-magna waqt it-titjira tat-test.

Dawn iż-żewġ fallimenti kbar kienu l-ewwel fallimenti fid-dinja li kkawżaw li titanju jieħu n-nar minħabba l-ħabta ta 'żewġ partijiet ta' liga tat-titanju, iżda ma ttieħdux bis-serjetà dak iż-żmien, sabiex aktar tard dehru ħafna drabi f'ħafna magni. Skont l-istatistika fl-1979, fis-17-il sena mill-1962 sal-1979, kien hemm total ta '144 inċident tan-nar tat-titanju f'magni tal-avjazzjoni fil-pajjiżi tal-Punent, li minnhom 59 maħruqa permezz tal-kisi tal-kompressur.

Fl-aħħar tas-snin ħamsin, dehru ligi tat-titanju li jistgħu jintużaw fil-magni tal-avjazzjoni. Minħabba l-ħeffa ta 'din il-liga, il-gravità speċifika tagħha hija 40 fil-mija inqas minn dik tal-azzar illigat (il-gravità speċifika tat-tnejn hija 4.5g/cm3 u 7.8g/cm3, rispettivament), u 50 fil-mija inqas minn nikil (l-ispeċifiċi il-gravità tan-nikil hija 8g/cm3), u għandha reżistenza tajba għall-korrużjoni. Peress li l-magni tal-ajru għandhom indikatur-ħeffa importanti ħafna, il-ligi tat-titanju malajr ġew adottati b'mod wiesa 'f'magni tal-ajru.

F'dak iż-żmien, liga tat-titanju kienet użata fid-disinn tal-magna sakemm il-kundizzjonijiet tat-temperatura kienu jippermettu, inklużi x-xfafar tax-xogħol ta 'fannijiet u kompressuri, roti tar-roulette, xfafar statiċi, chassis, u apparati tas-siġillar.

Madankollu, fl-użu, instab li minħabba kundizzjonijiet anormali aċċidentali waqt it-tħaddim tal-magna, żewġ partijiet tat-titanju (bħal xfafar tax-xogħol u xfafar statiċi, xfafar tax-xogħol u chassis) ħabtu u art. Taħt il-kundizzjonijiet ta 'pressjoni u temperatura ambjentali xierqa, se jiġu ġġenerati xrar u l-partijiet jinħarqu. Dan il-fenomenu jissejjaħ "nar tat-titanju." Ladarba l-partijiet tat-titanju jieħdu n-nar, il-proċess tal-kombustjoni jiżviluppa malajr ħafna. Jieħu biss ftit sekondi biex jinħarqu x-xfafar u l-kisi, u l-grad ta 'ħsara huwa serju ħafna. Il-Figura 3 turi l-fdalijiet tax-xafra tax-xogħol maħruqa min-nar tat-titanju.

Figura 3. Ix-xafra tax-xogħol tal-kompressur maħruqa bin-nar tat-titanju

In-nar tat-titanju mhux biss seħħ bejn it-titanju u l-partijiet tat-titanju, iżda wkoll wara li x-xafra tat-titanju u l-kisi tal-azzar ġew jingħorok b'mod sever, ix-xafra tat-titanju inħarqet, u l-fjamma ħarqet ukoll il-kisi minn kanal annulari, kif muri fil-Figura 4. Fil-magna, il-pressjoni tal-fluss tal-arja u t-temperatura fil-komponenti tal-fann huma baxxi, li mhux faċli li tipproduċi nar tat-titanju. Għalhekk, fallimenti kkawżati minn nar tat-titanju rari jseħħu fil-fann.

Figura 4. Il-kisi tal-azzar inħaraq bin-nar tat-titanju, u ark kien nieqes.

Fis-snin sebgħin u tmenin, xi magni famużi, BĦAL Pratt & Whitney's PW4000, CF6 u F404 ta' GE, British Rolls-Royce's RB211, u HK－8, HK-86, Д{{8} ta' dik li kienet l-Unjoni Sovjetika. } u АИ-25 kollha KELLHA ħsarat tan-nirien tat-titanju.

Skont statistika Sovjetika, bejn l-1977 u l-1988 biss, kien hemm aktar minn 30 inċident tan-nirien tat-titanju fuq magni Sovjetiċi bħal HK－8, HK－86, Д－30 u АИ-25. Eżempju ieħor huwa l-magna F404 użata mill-Istati Uniti għall-ġlied GE ibbażat fuq it-trasportatur F/A-18. Minħabba x-xfafar tax-xogħol tal-kompressur ta 'pressjoni għolja tal-liga tat-titanju, ħabat mal-kisi tal-liga tat-titanju, u wassal biex it-titanju jieħu n-nar. Il-fjamma mhux biss inħarqet mill-kisi tal-kompressur ta 'pressjoni għolja, iżda wkoll inħarqet mill-kisi tal-qoxra ta' barra, u kkawża li l-magna tieħu n-nar u taħraq l-inġenju tal-ajru, u kkawża li l-US Navy titlef 4 inġenji tal-ajru F/A-18 f'sena waħda fl-1987. Hija wkoll il-magna CF-6 ta' GE. Mill-1976, l-inċidenti tan-nirien tat-titanju seħħew kontinwament, u laħqu l-quċċata f'nofs -1979. Kien hemm 14-il inċident tan-nirien tat-titanju f'sena waħda, b'konsegwenzi serji.

Sussegwentement, minbarra li jittieħdu miżuri biex jipprevjenu n-nar tat-titanju fil-magni żviluppati ġodda, id-disinji ta 'xi magni li ilhom jintużaw għal ħafna snin ġew modifikati wkoll. Pereżempju, il-magna F404 bidlet il-kisi ta 'pressjoni għolja multi-kompressur ta' liga tat-titanju għal casing tal-azzar liga, u fl-istess ħin, il-kisi ta 'barra ta' liga tat-titanju nbidel għal kompost PMR15 ta 'piż eħfef materjal. Wara t-titjib, il-piż tal-magna żdied b'0.5 kg.

Is-CFM56, li huwa l-mudell oħt tal-F404 (il-magni tal-qalba taż-żewġ magni huma żviluppati mill-magni tal-qalba tal-F101 ta 'GE), ġie mtejjeb ukoll kif xieraq. Ix-chassis tal-kompressur ta 'pressjoni għolja CFM56 kien oriġinarjament magħmul minn liga tat-titanju. Sabiex jiġi evitat li x-xafra tax-xogħol tal-liga tat-titanju taħbat max-chassis u tikkawża nar tat-titanju, sett ta 'kompartimenti b'ħafna saffi li jirreżistu l-ilbies u reżistenti għan-nar tat-titanju kumplessi ħafna ġew miżjuda maċ-ċinturin taċ-ċirku tax-xafra tax-xogħol korrispondenti f' ix-chassis.

Wara li F404 biddel il-kisi tat-titanju għal azzar illigat, fl-1978, CFM56 biddel ukoll il-kisi tal-kompressur bi pressjoni għolja minn liga tat-titanju għal azzar illigat. Fl-istess ħin, il-kisi ta 'barra tal-liga tat-titanju nbidel ukoll għal materjal kompost PMR15. Dan it-titjib naqqas in-numru ta 'partijiet tal-magna b'140 biċċa, iżda l-piż żdied b'5.64 kg.

Fl-istadju inizjali tal-magni tas-serje CF6 ta 'GE, il-kisi tal-kompressur bi pressjoni għolja kien magħmul minn liga tat-titanju, iżda mill-1979, minflok intuża azzar liga.

Many engines in the Soviet Union also changed their titanium alloy parts materials to alloy steel a few years after they were put into use. For example, the grade 6 working blades and static blades of the high－pressure compressor of the HK-8 engine were originally all made of titanium alloy, but since 1987, the Grade 4 to 6 static blades (operating temperature exceeds 300℃) have been replaced with alloy steel. In the original design of the HK－86 engine, the 6-stage working blades and static blades, grate ring and static sealing ring of the high-pressure compressor were all made of titanium alloy, but since 1981, 4 to 6 sets of static blades (operating temperature>300 grad), iċ-ċirku tal-gradilja u ċ-ċirku tas-siġillar kollha ġew sostitwiti bl-azzar illigat.

Ix-xfafar shizuko ta 'grad 4-6 tal-kompressur ta' pressjoni għolja tal-magna A4-25 kienu oriġinarjament magħmula minn liga tat-titanju, iżda wara t-tmeninijiet, ġew mibdula minn liga tat-titanju għal azzar illigat. Fid-disinn oriġinali tal-kompressur ta 'pressjoni għolja għall-magna A30, ħlief għall-azzar liga għax-xfafar statiċi tal-10 stadju, il-liga tat-titanju ntużat għall-bqija tax-xfafar statiċi fil-livelli kollha. Fis-snin tmenin, il-5 sad-9 gruppi ta 'xfafar statiċi u ċ-ċirku tanbur bejn ir-roti wara l-Istadju 4 ġew kollha mibdula b'azzar illigat. Azzar.

Il-partijiet tal-liga tat-titanju se jkollhom rekwiżiti speċjali fl-ipproċessar u l-manifattura wkoll. Meta pajjiżna pproċessa l-ewwel lott ta 'xfafar tal-fann tal-liga tat-titanju, iltaqa' ma 'fallimenti ta' proċessar bla preċedent.

L-aħħar proċess tax-xafra tal-fann huwa li jillustra l-korp tax-xafra. L-hekk imsejjaħ illustrar huwa meta x-xfafar togħrok ma 'xulxin fuq rota tal-illustrar li ddur b'veloċità għolja, u l-wiċċ tax-xfafar huwa illustrat biex mhux biss jissodisfa r-rekwiżiti tad-daqs tad-disinn, iżda wkoll biex il-wiċċ ikun qawwi. Meta x-xafra tkun illustrata, il-wiċċ tax-xafra u r-rota tat-tħin togħrok kontra xulxin, li se tipproduċi ammont kbir ta 'mars luminuż, li se jiġu sprejjati fuq l-art bħal logħob tan-nar fis-sema bil-lejl. Meta x-xafra ta 'l-azzar tkun illustrata, dawn il-mars jiġu sprejjati 'l isfel, imkessħa bl-arja, jibdlu gradwalment minn aħmar għal griż, u finalment jinbidel f'ċipep suwed b'temperatura aktar baxxa, li mhux se jkollhom xi effetti ħżiena fuq il-partijiet ipproċessati. Għalhekk, fil-workshop tal-illustrar tax-xafra, il-kaxxa tal-partijiet b'ħafna kompartimenti li fiha x-xfafar ġeneralment titqiegħed taħt ir-rota tal-illustrar. Ix-xfafar li jkunu waslu biex jiġu illustrati u x-xfafar li ġew illustrati jiddaħħlu fl-ispazju fejn huma installati x-xfafar, u l-parti ta 'fuq tax-xfafar mhix mgħottija b'għatu.

Meta pproċessajna l-ewwel lott ta 'xfafar tal-fann tal-liga tat-titanju, aħna segwejna l-prattika l-antika. Bħala riżultat, meta x-xfafar tal-fann intbagħtu lejn is-sezzjoni tal-assemblaġġ tal-komponenti, sibna li kien hemm punti multipli ta 'ablazzjoni fuq il-wiċċ ta' ħafna xfafar, li kien jistaqsi. Wara analiżi u spezzjoni bir-reqqa, il-misteru ġie skopert.

Jirriżulta li meta x-xfafar tal-liga tat-titanju jiġu illustrati, il-mars prodott mill-ċana, matul il-proċess ta 'waqgħa, jassorbi kontinwament l-ossiġnu mill-arja, u jagħmel il-mars akbar u akbar, u t-temperatura hija ogħla. Meta dawn il-mars b'temperatura għolja titjir fuq il-wiċċ tax-xfafar imdaħħla fil-kaxxa tal-partijiet, jiġu kkawżati xi punti ta 'ablazzjoni. Wara li nstabet il-kawża, ġie installat għatu fuq il-kaxxa tal-partijiet fejn ġew installati x-xfafar, li solviet din il-problema kbira.