无锡透平叶片中标的高温合金低压涡轮盘锻件是什么?


看到微博的一则新闻,这个涡轮盘锻件是什么?它很难加工吗?

推荐  (3) | 20人关注关注
10个答案
81 1

欲问涡轮盘锻件是什么,先要明白涡轮是什么。
现代大型燃气涡轮机的核心部件由压气机,燃烧室,涡轮三部分组成。当然,飞机发动机也是燃气涡轮机的一种,现代民航客机大多使用涡轮风扇发动机,其产生主要推力的风扇由低压涡轮部件驱动。

上图简明扼要的阐述了涡轮发动机的工作原理。(上上图为涡轮风扇发动机,主要动力由进气道那里的大风扇喷出的冷空气产生,上下图为涡轮喷气发动机,动力全部由喷口喷出的高温射流气体产生)

现在讲讲涡轮机,涡轮机由涡轮盘与涡轮叶片及其他附件组成。涡轮叶片的工作环境可谓冰火两重天,自身由合金制造而成,工作时一方面要承受上千摄氏度的高温灼烧,另一方面又要承受每分钟上万转,高达上万G重力加速度的离心力,另外,涡轮叶片并不是简单的叶片,其内部还有极其复杂的冷却管路,因此,涡轮叶片可以称得上人类文明中最为复杂的工业产品之一。

那么,承载这些工业结晶的涡轮盘,势必也不易制造。让我们先看看涡轮盘长什么样……

网上扒了一张涡轮盘的照片。

涡轮盘的生产需要经过锻造,车铣刨磨,拉刀等多种方法生产,其中锻造是第一步。
锻造,简单的理解就是用榔头捶打金属(当然现实中可没这么简单),锻件是金属被施加压力,通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。锻件过程建造了精致的颗粒结构,并改进了金属的物理属性。←_←百度百科。

因为涡轮盘工作时需要承受很高的蠕变载荷和交变应力,因此,对金属颗粒结构的要求极高(多高?飞机飞多高,要求就多高)。金属晶体颗粒的排列方向一致程度与密度均匀程度都会直接影响涡轮盘的性能,这也就是其锻造难度所在(鄙人不是学材料的,关于材料方面的知识还请专业人士解读)。此外,因为涡轮盘上需要安装几十、上百甚至几百个涡轮叶片,榫槽部位的金属性能同样至关重要。工作是,一旦有一个榫槽出现断裂,整个涡轮盘上叶片就会像梨花针一样四散飞出,威力巨大,所幸现代发动机对包容性的要求甚高,基本可以保证在压气机或者涡轮出现问题时不至于叶片飞出击伤外物。

原文提到的低压涡轮盘,是指驱动低压压气机或者风扇叶片的涡轮组件,其工作环境相对于直接承受从燃烧室中喷出的上千度高速射流的高压涡轮盘组件,工作环境相对不那么苛刻(但依然严峻),因此“重要等级排名第一”的措辞私以为是媒体惯用的夸张手法。

然而,英国罗尔斯罗伊斯航空动力公司作为世界顶级航空发动机公司,能将如此至关重要的发动机部件交给中国企业生产,说明了中国在该领域确实取得了很大的成就。另一方面也说明国家近些年在航空领域的巨大投资取得了成绩。

但是,这还不够说明我国在航空发动机整机设计、研制、生产上取得了显著的进步,这需要国家在航空发动机总体设计、材料、结构、气动、声、燃烧以及灵感(灵感真的很重要)等多方面取得均衡的进步。而且,尤其是大涵道比涡轮风扇发动机,我国在此依然是空白。(真希望装在我国自行研制生产的大型运输机上的过程大发动机早日服役……)

31 1

法国游客能源工程研究生 半专业工程师 生物学爱好者

2014-04-13 07:11

经常和公司里原料采购的那几个瑞士人打交道,按照他们的说法,简单说两句关于加工方面的事情。

国外公司,特别是欧洲的制造企业(不论大小)进口中国的成品零件或者毛坯件,或者委托国内公司代加工的理由无非两个:成本低和欧洲做不出来。

其中几乎所有的铸造件,以及 绝大部分的其他类型零件(比如锻压件)都是因为成本低,毕竟欧洲的加工成本太高了,换句话说就是欧洲的人力费太高了,相比之下中国的工人简直就像不要钱一样。我同事说,即便是废件率稍微高一点(这是事实,很多国内工厂都没法保证零件的关键尺寸,甚至是连必要的测量设备都没有),运输成本稍微高一点点(其实运输成本反而差得并不多),从国内买的零件仍然要比在欧洲订货要便宜,而且还不是一星半点。

那么国内生产的零件,是否有技术上欧洲人做不到的地方?还真有,这里跑题举另一个例子 :德国的铁路工程师(其实是几乎所有交通行业的工程师)基本上比较看不起中国在这个行业上的工业产品,但唯独一样东西他们看着眼红:车头外壳,因为中国高铁的车头外壳是用上海的世界最大的水压机,用一整块材料压出来的,而德国人的车头外壳则是用好几块材料焊接在一起才弄出来的,无论是美观程度还是实际的性能都比不上一块材料做出的外壳。而德国人做不出这种东西的原因很简单:他们没有那么大的锻压机。

像这类“欧洲工厂做不出来”的情况其实只是极少数,并且几乎限定在锻压领域(毛坯件,后面机械加工仍然还要另说)。考虑到 罗-罗要的零件可能确实个头比较大,所以不排除他们购买国内锻压毛坯件确实是因为技术上的原因,但是这可能性仍然很小,因为这个尺寸的涡轮盘欧洲人肯定能做出来,我亲眼见到的就有好几次。这东西从技术上讲,欧美几个工业大国都有企业能做出来。

其实求证这个问题的答案,最好的办法就是直接联系罗-罗的采购人员,或者无锡透平叶片那边的人,最好能看到零件图纸(虽然这几乎不太可能)。报道里所能给出的信息太少了,甚至连罗-罗买的是成品还是毛坯件都没说,看不到具体信息,就没法准确说这个订单到底是技术上的因素更多,还是低成本的影响更大。

总体上讲,我个人倾向于认为:在这个问题下,国内的零件在技术与质量上已经能达到西方企业的要求,而价格(特别是人力成本)却远远低于同行,因此具有更强的竞争力。我们应该看到,我们在加工技术上并不是领先,而很可能是仅仅能追上欧洲发达国家的水平,但是我们有着欧洲人做梦都不敢想的低成本——也就是说,我们的人力资源不值钱

18 0

我读书的时候是做这方面的材料的,不过已经脱离科研好多年了,凭印象写一写吧。
飞机发动机的高温合金材料根据用途分为四类:涡轮叶片,涡轮盘,燃烧室,导向叶片。每一种用途都有一大批专门的合金。其中前两类是关键。
早期的时候涡轮叶片和涡轮盘都是用锻造成型的,但涡轮叶片因为主要受轴向力,采用消除横向晶界的柱晶或单晶铸造叶片能大大提升抗蠕变性能,提高使用温度,所以现在锻造已经不占主流了。
但涡轮盘所受的应力复杂,内部必须是等轴晶。而金属材料的特点是,晶粒越小,强度和韧性就越高。直接铸造成型的合金铸锭,心部晶粒直径能达到几个厘米,同时内部的缩孔和缩松也比较严重,不能直接使用。锻造的意义不仅仅在于成型,更重要的是通过锻造达到压实缩孔和细化晶粒的作用,同时锻造前热处理、锻造过程和锻后热处理对合金中起主要强化作用的γ‘相尺寸和形态的调整、主要有害相Laves相的消除、元素偏析的消除、晶界强化相的析出和有害元素富集的消除都是关键性的。只有经过这一系列的调整,合金才能达到可用的状态。
锻造问题是限制涡轮盘合金发展的最主要障碍,因为这里面存在一个基本矛盾。从细化晶粒的角度来说,要求锻造的变形量尽可能大。而为了提高使用温度、高温强度、抗蠕变性能,强化元素越加越多,在锻造温度下的合金强度越来越高,塑性越来越差,温度窗口越来越小,开裂倾向越来越大。所以说锻造是很难的。我当年就是怕开裂,迟迟不开锻,弄得课题后半段非常紧张。
现在有一个思路是发展粉末冶金涡轮盘,直接用粉末烧结成型,避开锻造问题。我不是做这方面的,了解不多,不过似乎国内没啥进展,国际上进展也不大。
在飞机发动机方面,罗罗公司是我们仰望的对象,能拿到他们的订单,应该说值得高兴吧。不过这个订单的技术含量,个人认为不应过高估计。

PS:看了前面某些人的评论,说什么“毛坯而已”、“揉面团”,顿时觉得自己人生中那一段极为宝贵的时光被深深侮辱了。你们啊,too simple

10 0

就一点,记得老师原来说过,热表处理16次左右(渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铝、渗鉻、渗硅、渗硼、渗硫、硫氮共渗、淬火、喷丸、滚压等)

2 1
支持者: 北斗摇光 woqu

“低压涡轮盘”,飞机发动机里高压涡轮盘肯定比低压涡轮盘要高级些吧。。。

1 0
支持者: 林讷

不管是高科技还是低科技,总比以前强了,进步就是胜利,虽然速度和效率有点低了。

9 9

西湖船家电气控制工程师

2014-04-13 08:54

这条微博的信息量真的很少,具体有多少含金量真不好说。这个盘的材料是国产的吗?估计是来料加工吧。既然的锻件,工件的很多技术参数要求都不会太高。通俗的讲,就是在设定温度范围内把一块金属反复用力敲击,类似揉面团吧。成型后的锻件只是后道加工的毛坯。这其中的工艺要求和技术含量真的不高。人家把低附加值的东西给你做,就放出来给自己脸上贴金了。
个人估计,这就是宣传的噱头,没有实质的东西。

10 10

基本上没什么实质意义。
航空发动机的重要性和复杂性不言而喻
放在中国做的这个锻件多半只是单纯的成本低而已
注意这还是个锻造件
也就是说只是个毛坯而已
冲一个大致外形出来
精密加工的部分还是要弄回去再自己关起门来做
我在这里揣测原料多半都是对方提供的
核心的技术不会让你掌握的
顺便说个题外话
罗尔斯罗伊斯在航空界之外有个更出名的译名——劳斯莱斯
——————————————编辑——————————
我很想知道反对的人都是哪些人
大家都希望祖国强大
但是事实就是事实
在航空发动机领域
我们的技术还差得太远太远

0 0

果然这种技术含量一般的大块头还是国产省钱
话说为什么造飞机引擎就叫罗尔斯罗伊斯造车就叫劳斯莱斯

查看更多

添加回答

登录 后回答问题,你也可以用以下帐号直接登录

相关问答

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 家长监控 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©果壳网    京ICP证100430号    京网文[2018] 6282-492号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:18612934101    网上有害信息举报专区    儿童色情信息举报专区