Napęd turbowentylatorowy z dyszą paliwową SLM wydrukowaną w 3D

Zaawansowana produkcja dodatków SLM do wtryskiwaczy paliwa lotniczego

Monolityczne konfiguracje dodatków zaprojektowane tak, aby wytrzymywały siły spalania-pod wysokim ciśnieniem.

Ta przemysłowa-dysza paliwa lotniczego jest produkowana przy użyciu zaawansowanej technologiiUsługa druku 3D w metaluprzy użyciu technologii selektywnego topienia laserowego (SLM). Proces ten łączy złożone, wieloczęściowe-zawirowacze paliwa, kryzy pomiarowe i ścieżki chłodzenia w jeden-element. Wykorzystując zastrzeżone profile parametrów dla superstopów Inconel 718 i CoCrMo, powstały komponent eliminuje połączenia lutowane i spawane, które w przeszłości były podatne na zmęczenie cieplne. Dysze te zostały zaprojektowane do ciągłej pracy w środowiskach o temperaturze gazu do 650 stopni i ciśnieniu wtrysku przekraczającym 5,0 MPa.

Arkusz danych technicznych i specyfikacje wydajności fizycznej

Sprawdzalne profile metalurgiczne, progi fizyczne i tolerancje wymiarowe.

Podstawowe-przyczyny techniczne Studia przypadków z poprzednich projektów Aerospace Engine

Praktyczne rozwiązania wywodzące się z-rzeczywistych niepowodzeń inżynierii napędowej.

Nasze procesy opierają się na prawdziwych informacjach zwrotnych od producentów. Zamiast przedstawiać przejrzyste profile korporacyjne, dokumentujemy techniczne rozwiązania problemów z awariami produkcyjnymi na-wczesnym etapie, aby zapewnić zespół inżynierów o naszej rygorystycznej metodologii.

Rozwiązanie problemu wirującego mikro-kanału utrudniającego przepływ

W 2021 r. opracowaliśmy dyszę do sprawdzania wirowania paliwa zawierającą 14 wewnętrznych, przecinających się spiralnych kanałów chłodzących z docelową wariancją przepływu mniejszą lub równą 3,0%. Standardowe wibracje mechaniczne i oczyszczanie-suchym powietrzem pod ciśnieniem pozostawiły mikro-aglomeraty drobnego proszku na przecięciu spiralnych kanałów. Podczas testów gorącego ognia 5 z 12 badanych artykułów wykazywało odchylenia natężenia przepływu do 18,2%, z częściowymi blokadami kanałów prowadzącymi do zlokalizowanych gorących punktów. Opóźniło to weryfikację projektu klienta o dwa tygodnie i kosztowało nas 16 500 dolarów-przesyłki lotniczej, części zamiennych i odszkodowania za opóźnienie.

Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy dedykowany trzystopniowy-system usuwania mokrego proszku, wykorzystujący zautomatyzowaną ultradźwiękową kąpiel chemiczną, a następnie obróbkę przepływową materiału ściernego (AFM) przy użyciu niestandardowych mediów polimerowych. Protokół ten zmniejszył poziom pozostałości-stopionego proszku do<0.01%, stabilizing subsequent flow deviations below 2.0%.

Eliminacja zniekształceń naprężeń termicznych w skonsolidowanych złożeniach

W 2022 r. zaprojektowano-jednoczęściowy skonsolidowany wtryskiwacz paliwa, który miał zastąpić 12-elementowy zespół lutowany w komercyjnej pochodnej turbowentylatora. Bezpośrednie tłumaczenie modeli 3D na pliki do druku bez symulacji skutkowało nadmiernymi naprężeniami termicznymi podczas drukowania. Kontrola wymiarowa po-obróbce cieplnej-wykazała odchylenie płaskości głównego kołnierza montażowego wynoszące 0,21 mm i bicie współosiowe wynoszące 0,15 mm na dyszy wlotu paliwa, co uniemożliwiało montaż części. Cały 18-częściowy cykl produkcyjny został złomowany, co spowodowało stratę 25 000 dolarów.

Aby rozwiązać ten problem, zintegrowaliśmy symulację procesu-z analizą elementów skończonych (FEA) w celu modelowania gradientów termicznych i naprężeń szczątkowych. Przeprojektowaliśmy konstrukcje wsporcze z dopasowanymi-ścieżkami odprowadzania ciepła i dodaliśmy naddatek na obróbkę 0,5 mm na krytycznych powierzchniach montażowych. Co najważniejsze, wdrożyliśmy stopniowy proces-wyżarzania odprężającego przed rozdzieleniem płytek drutem EDM. Ostateczna płaskość kołnierza jest teraz kontrolowana poniżej 0,05 mm.

Redukcja pęknięć spowodowanych wysokim-cyklicznym zmęczeniem cieplnym w otworach wylotowych dyszy

W 2023 r. wyprodukowaliśmy-produkcyjne końcówki dysz paliwowych do komercyjnej turbiny odrzutowej UAV-lecącej na dużych wysokościach, wymagającej żywotności wynoszącej co najmniej 1000 cykli termicznych. Części dostarczone przy użyciu podstawowych parametrów SLM pękły wokół otworów wylotowych paliwa po 420 godzinach na stanowisku testowym silnika. Ocena metalurgiczna wykazała, że ​​duża chropowatość powierzchni (Ra 6,3 μm) na powierzchniach wewnętrznych działała jak punkty koncentracji naprężeń, inicjując mikro-pęknięcia w wyniku silnych cykli termicznych. Ta awaria spowodowała roszczenie gwarancyjne w wysokości 14 000 USD i koszty przeprojektowania.

Aby rozwiązać ten problem, zmodyfikowaliśmy naszą procedurę-obróbki końcowej, włączając prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) w celu wyeliminowania-podpowierzchniowych mikroskopijnych pustek gazowych, w połączeniu z-ciśnieniowym polerowaniem przepływowym ścierniwa w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni wewnętrznej do Ra 1,0 μm. Testy wykazały, że zmiany te wydłużyły żywotność końcówki dyszy do ponad 5200 cykli termicznych bez degradacji strukturalnej.

Zastrzeżone protokoły-uwalniania, usuwania proszku i polerowania

Systematyczne metody eliminowania mikro-porowatości strukturalnej i zapewniania czystości ścieżki przepływu płynu.

Przebieg procesu chemicznego-fizycznego usuwania proszku

Aby rozwiązać problem gromadzenia się proszku w skomplikowanych geometriach, stosujemy wielo-etapową procedurę:

· Wieloosiowe rozformowywanie mechaniczne o wysokiej-częstotliwości-:Mechaniczne-dynamiczne wibracje płynu są dostrojone do naturalnej częstotliwości wewnętrznych wnęk, aby rozluźnić suchy proszek.

· Zanurzanie w ultradźwiękowym detergencie:Niestandardowy rozpuszczalnik chemiczny i kawitacja ultradźwiękowa rozluźniają pół{0}}spieczone cząstki graniczne.

· Obróbka przepływowa ścierna (AFM):Lepki nośnik ścierny na bazie-polimeru jest pompowany przez kanały pod ciśnieniem, wygładzając wewnętrzne powierzchnie do Ra 1,0 μm i usuwając wszelkie pozostałe cząstki proszku.

Prasowanie izostatyczne na gorąco w celu eliminacji mikro-porowatości

Optymalizujemy geometrię komponentów przed produkcją:

· Redukcja topologii MES:Materiał jest usuwany z obszarów zerowych-naprężeń, aby osiągnąć 25% redukcję masy przy zachowaniu marginesów bezpieczeństwa.

· Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP):Komponenty są podgrzewane do temperatury 1120 stopni pod ciśnieniem 100 MPa obojętnego gazu argonowego w celu zapadnięcia wewnętrznych mikro-porów i uzyskania gęstości metalurgicznej większej lub równej 99,9%.

· Obróbka cieplna rozpuszczająca i starzenie:Proces ten wytrąca wzmacniającą-podwójną-pierwotną gamma ( ′′) faza z Inconelu 718, odpowiadająca lub przewyższająca odporność zmęczeniową standardowych wariantów kutych.

Przemysłowe badania nieniszczące CT i kalibracja przepływu cieczy

Nasz protokół inspekcji nie jest-niszczący i opiera się-na danych:

· Przemysłowe skanowanie CT-o wysokiej rozdzielczości:Przeprowadzamy pełny skan wolumetryczny każdego bloku produkcyjnego, aby zmapować całą strukturę wewnętrzną, potwierdzając grubość ścianki kanału i identyfikując wszelkie puste przestrzenie podpowierzchniowe do 0,05 mm.

· Natryskiwanie hydrauliczne i natryskiwanie-Testowanie wzorców kątowych:Każda dysza poddawana jest testowi natężenia przepływu pod reprezentatywnym ciśnieniem roboczym, aby upewnić się, że charakterystyka przepływu i rozpylania mieści się w przewidzianym zakresie.

Porównanie wydajności strukturalnej: monolityczne zespoły SLM vs konwencjonalne zespoły lutowane

Jak jedno-konsolidacja konstrukcyjna zmniejsza podatność na ciężar i zmęczenie.

Matryca metalurgiczna materiałów nadstopowych: Inconel 718 i chrom kobaltowy

Wybór odpowiedniego nadstopu-wysokotemperaturowego do wymagających środowisk termochemicznych.

Inconel 718 (nadstop-chromu i niklu)

Materiał ten charakteryzuje się doskonałą plastycznością, wytrzymałością na rozciąganie i pełzanie-w temperaturach do 650 stopni. Jest odporny na utlenianie i korozję podczas długich czasów ekspozycji. Nasz zakład wykorzystuje specjalistyczne parametry obróbki i druku Inconelu, aby zoptymalizować właściwości materiału na potrzeby napędu lotniczego. Najlepiej nadaje się do dysz paliwowych głównej komory spalania, zapłonników pomocniczych jednostek napędowych (APU) i silników turboodrzutowych UAV napędzanych standardową naftą/JP-8.

Uwaga techniczna:Unikaj stosowania w środowiskach narażonych na działanie silnie redukujących mieszanin gazów siarkowych w podwyższonych temperaturach, ponieważ siarka może z czasem powodować degradację matrycy niklowej.

Stop CoCrMo (kobalt-chrom-molibden)

Ten superstop zapewnia wysoką twardość, odporność na kawitację i stabilność termiczną do 800 stopni. Najlepiej nadaje się do biopaliw o wysokiej-siarce-, zaworów dozujących płyny ścierne i operacji narażonych na erozję cząstek stałych.

Uwaga techniczna:CoCrMo wiąże się z wyższymi kosztami-narzędzi do obróbki końcowej-, co oznacza, że ​​należy go wybierać przede wszystkim w przypadku przekroczenia limitów zużycia Inconel.

Przemysłowe zastosowania lotnicze i testy porównawcze stanowisk testowych silników

Sprawdzone w praktyce-działanie w lotnictwie komercyjnym, obronnych UAV i placówkach badawczych.

Komercyjne silniki turbowentylatorowe

Wstawiane-wtryskiwacze paliwa do głównych stopni komory spalania, zapewniające-standardowe w branży rozpylanie i-wysoką niezawodność komponentów lotniczych.

Napędy turboodrzutowe UAV

Idealny do kompaktowych dronów-o dużym ciągu, w których przestrzeń montażowa jest ograniczona, a każdy gram suchej masy wpływa na zasięg lotu.

Pomocnicze jednostki zasilania (APU)

Zapewnia szybki zapłon i stałe dozowanie paliwa w warunkach-rozruchu zimnego-na dużych wysokościach.

Badania napędów lotniczych

Umożliwia laboratoriom uniwersyteckim i rządowym szybkie prototypowanie i testowanie eksperymentalnych komór spalania.

Uzyskaj wycenę dyszy paliwowej SLM wydrukowanej w 3D w przemyśle lotniczym

Proces produkcji części lotniczych i harmonogram kamieni milowych

Przejrzysta, dziesięcioetapowa sekwencja produkcyjna od wstępnej symulacji do końcowej dostawy.

1,Przegląd techniczny:Analiza inżynierska modeli 3D (STEP/IGS) i rysunków technicznych 2D.

2, DFM i symulacja:Modelowanie naprężeń MES i termicznych w celu optymalizacji konstrukcji wsporczych i orientacji druku.

3, opinia klienta:Klient podpisuje-parametry kompilacji i kroki-przetwarzania końcowego.

4, druk laserowy SLM:Monitorowana budowa przy użyciu skalibrowanych partii proszku Inconel 718 lub CoCrMo.

5, odprężanie termiczne:Wyżarzanie-w piecu przed zdjęciem części z płyty roboczej.

6, cięcie drutem EDM:Precyzyjne oddzielanie części od płyty roboczej.

7, Przetwarzanie pocztowe HIP-:Prasowanie izostatyczne na gorąco w celu zamknięcia mikro-porów i uzyskania pełnej gęstości [1].

8, obróbka i wykańczanie:Wieloosiowe-frezowanie CNC do interfejsów i obróbka przepływowa materiału ściernego do kanałów wewnętrznych.

9, Kontrola i skanowanie:Wymiary zweryfikowane przez CMM i struktury wewnętrzne zweryfikowane przez przemysłowe tomografię komputerową.

10, dostawa przesyłki:Części zapakowane z pełną identyfikowalnością materiałów i raportami z inspekcji.

Systemy jakości dostawców z branży lotniczej i standardy audytu dotyczące identyfikowalności komponentów

Rygorystyczne protokoły weryfikacji i-testy nieniszczące sprzętu-o krytycznym znaczeniu dla lotu.

· Kontrola surowców:Każda partia proszku metalu-zatomizowanego gazem jest testowana pod kątem rozkładu wielkości cząstek i zawartości tlenu (weryfikowana poniżej 0,02%). Dostarczamy oryginalne certyfikaty testów młyna i nie używamy proszku z recyklingu do zamówień z branży lotniczej.

· Monitorowanie kompilacji w-procesie:Nasze drukarki stale śledzą moc lasera, poziom tlenu (<0.1%), and chamber temperature, keeping log records for audit purposes.

· Certyfikacja termiczna po-procesie:Każdy przebieg obróbki cieplnej obejmuje śledzenie podwójnej termopary. Powstałe wykresy są dostarczane klientom w celu sprawdzenia wytrącania się właściwości mechanicznych.

· Raporty dotyczące metrologii i identyfikowalności:Standardowe dostawy obejmują pełne raporty CMM, mapy odchyleń skanowania laserowego 3D i dane z przemysłowych kontroli CT.

Często zadawane pytania dotyczące komponentów napędu lotniczego i kosmicznego związane z produkcją przyrostową

 

 

01. Czy możecie wyprodukować zespół dyszy paliwa wydrukowany w 3D do silnika LEAP?

Tak, produkujemy skonsolidowane zespoły dysz zaprojektowane tak, aby pasowały do ​​wymiarów powłoki i geometrii wewnętrznego zawirowania paliwa w architekturach turbowentylatorowych, takich jak silnik LEAP. Nasz proces SLM zmniejsza liczbę części i suchą masę, zachowując jednocześnie wymaganą dynamikę przepływu i trwałość zmęczeniową w wysokiej-temperaturze.

02. Jakie są główne zalety stosowania wtryskiwaczy paliwa wytwarzanych metodą przyrostową w przemyśle lotniczym?

Podstawowymi zaletami są konsolidacja części i elastyczność projektowania. Wtryskiwacz paliwa wytwarzany metodą przyrostową do zastosowań w przemyśle lotniczym łączy wielo-elementowe zespoły w jeden komponent, eliminując punkty awarii połączeń, zmniejszając wagę o 25% i umożliwiając utworzenie złożonych wewnętrznych kanałów chłodzących, które poprawiają atomizację paliwa.

03. Jakie tolerancje można zachować w przypadku wewnętrznych kanałów dyszy paliwowej SLM Inconel 718?

W-druku nasze wewnętrzne kanały dyszy paliwowej SLM Inconel 718 zachowują tolerancję wymiarową ±0,05 mm. W połączeniu z po-obróbką przepływową materiału ściernego możemy udoskonalić krytyczne-kryzy ograniczające przepływ do tolerancji ±0,02 mm i wykończenia powierzchni poniżej Ra 1,0 μm.

04. Czy masz kwalifikowane parametry drukowania 3D dyszy paliwowej z chromu kobaltowego?

Tak, utrzymujemy kwalifikowane zestawy parametrów dla stopu CoCrMo (ASTM F75). Nasze parametry druku 3D dysz paliwowych z chromu kobaltowego są zoptymalizowane pod kątem minimalizacji mikro-pęknięć i osiągnięcia gęstości metalurgicznej większej lub równej 99,9%, wspartej niestandardowymi-cyklami odprężania termicznego, aby zapobiec deformacji.

05. W jaki sposób technologia druku 3D dysz paliwowych do zastosowań lotniczych i kosmicznych zmniejsza ryzyko?

Standardowe dysze wieloczęściowe- wykorzystują lutowanie próżniowe lub spawanie, które może powodować mikro-pęknięcia i erozję spoin. Druk 3D dyszy paliwa lotniczego konsolidującego części integruje te komponenty w jedną solidną część, eliminując tryby awarii połączeń i poprawiając ogólną niezawodność operacyjną.

06. Czy możesz przeprowadzić optymalizację topologii projektów dysz paliwowych wydrukowanych w 3D?

Tak, nasi inżynierowie używają oprogramowania FEA do optymalizacji topologii wydrukowanych w 3D modeli dysz paliwowych. Usuwamy materiały nie-konstrukcyjne w oparciu o obciążenia termiczne i ciśnieniowe, redukując masę zestawu nawet o 25% przy zachowaniu wymaganych marginesów bezpieczeństwa.

Prześlij swoje modele CAD już dziś, aby uzyskać szybką ocenę i wycenę komercyjną w ciągu jednego dnia roboczego.

Przyspiesz cykl rozwoju, zmniejszając złożoność montażu. Prześlij swoje rysunki techniczne 2D i pliki 3D CAD (STEP/IGS) na nasz bezpieczny serwer.

Nasz zespół inżynierów przeprowadzi pełną,-kosztową ocenę projektu pod kątem wykonalności (DFM) i formalną wycenę handlową w ciągu 24 godzin roboczych.

Skontaktuj się z nami

Popularne Tagi: Dysza paliwa wydrukowana w 3D, wtryskiwacz paliwa lotniczego, SLM Inconel 718, dysza paliwa z chromu kobaltowego, wtryskiwacz paliwa wytwarzany metodą przyrostową