Gia công cánh quạt chính xác cho ngành hàng không vũ trụ

Cánh quạt chính xác cho ngành hàng không vũ trụ là các bộ phận quay được sử dụng trong động cơ, máy bơm hoặc hệ thống tuabin, chủ yếu được sử dụng trong động cơ máy bay, tên lửa đẩy hoặc hệ thống đẩy vệ tinh. Những cánh quạt này có hình dạng phức tạp (chủ yếu là cấu trúc nguyên khối thành mỏng), vật liệu chịu nhiệt độ cao và độ bền cao (chẳng hạn như hợp kim titan, hợp kim niken chịu nhiệt độ cao), yêu cầu độ chính xác gia công cực cao (dung sai ±0,01-0,05mm, độ nhám bề mặt Ra≤0,4μm), để đảm bảo hiệu suất khí động học và độ bền ở tốc độ cao (>10.000 vòng/phút).
 

1. Đặc tính vật liệu

Cánh quạt hàng không vũ trụ thường sử dụng hợp kim hiệu suất cao để đảm bảo độ tin cậy trong môi trường nhiệt độ cao, áp suất cao và ăn mòn:

• Hợp kim titan (Ti-6Al-4V): Nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn, thích hợp cho cánh quạt tuabin.
• Hợp kim niken chịu nhiệt độ cao (Inconel 718): Chịu nhiệt độ cao (>1000°C), chống oxy hóa, thích hợp cho cánh quạt nguyên khối của động cơ.
• Khác: Hợp kim nhôm hoặc vật liệu composite gốm, được sử dụng cho các ứng dụng tải nhẹ cụ thể.

2. Phương pháp gia công

Gia công cánh quạt chính xác nhấn mạnh độ chính xác cao, liên kết đa trục và kết hợp gia công phi truyền thống để đạt được các hình dạng hình học phức tạp (chẳng hạn như bề mặt cong của cánh, khoang bên trong thành mỏng). Các phương pháp phổ biến bao gồm:

• Gia công CNC 5 trục: Sử dụng máy công cụ liên kết 5 trục (chẳng hạn như DMG Mori hoặc Mazak), thích hợp cho cánh có bề mặt cong phức tạp. Thách thức: Lực cắt lớn dẫn đến rung động, giải pháp: dao cắt có độ cứng cao và phần mềm CAM tối ưu hóa đường dẫn. Thời gian gia công có thể giảm 30-50%.
• Gia công điện hóa (ECM): Không tiếp xúc dụng cụ, gia công phi nhiệt, thích hợp cho cấu trúc thành mỏng của hợp kim chịu nhiệt độ cao. Chất lượng bề mặt cao (Ra<0,2μm), không có ứng suất dư, đặc biệt thích hợp cho hình dạng hình học phức tạp trong ngành hàng không vũ trụ.
• Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS): Tích hợp nhiều máy công cụ CNC, thực hiện sản xuất hàng loạt tự động cánh quạt nguyên khối, kiểm soát độ chính xác trong khoảng ±0,02mm.
• Khác: Đúc chính xác + gia công sau (chẳng hạn như đúc sáp bị mất), hoặc gia công laser cho góc r và gợn sóng tinh xảo. Cánh quạt ly tâm nguyên khối thành mỏng có thể sử dụng phương pháp được cấp bằng sáng chế: gia công thô khoang bên trong trước, sau đó gia công tinh cánh, đảm bảo cánh siêu mỏng (độ dày <1mm) không bị biến dạng.