up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله توليد قطعات سوپرآلياژي PDF
QR code - توليد قطعات سوپرآلياژي

توليد قطعات سوپرآلياژي

قطعات سوپرآلياژي کاربردهاي متنوع و وسيعي در صنايع مختلف از جمله ايمپلنت­ها، صنايع زيردريايي، هوافضا و غيره دارند، اما کاربرد عمدة سوپر آلياژها، در پره­هاي توربين­هاي گازي است. اين توربين­ها در سه وزارتخانة دفاع، نفت و نيرو داراي اهميت فوق­العاده­اي مي­­­­­­باشند. ساخت پره­هاي اين توربين­ها نياز به توانايي بالايي از لحاظ تکنولوژي دارد. دکتر سيروس عسگري، عضو هيأت علمي دانشکدة مهندسي و علم مواد دانشگاه صنعتي شريف در گفتگوي با شبکه تحليلگران تکنولوژي ايران (ايتان) دربارة توليد قطعات سوپرآلياژي و وضعيت کنوني کشور در اين زمينه مطالبي را بيان کرد که خلاصه­اي از آن، در زير آورده شده است:
● روش­هاي توليد
قطعات سوپرآلياژي، به دو روش عمده توليد مي­شوند:
الف) روش ريخته­گري دقيق: اين روش، عمدتاً براي توليد پره­هاي ثابت و متحرک توربين استفاده مي­شود. به اين دسته از محصولات، قطعات سوپرآلياژي ريختگي (Cast Super alloy) مي­گويند.
ب) روش شکل­دهي: اين روش، شامل فرآيندهايي چون فورج و نورد است و محصولات آن از قبيل ديسک، ورق، ميلگرد، لوله و مفتول مي­باشد. به اين گروه از محصولات، قطعات سوپرآلياژي کارپذير (Wrought Super alloy) گفته مي­شود.
در روش ريخته­گري، مهم­ترين تجهيزات مورد نياز يک کورة تحت خلاء است، ولي در مورد روش شکل­دهي، معمولاً تجهيزات پيچيده­تر است. البته در حال حاضر امکانات وسيع شکل­دهي در سطح کشور وجود دارد و مشکل اصلي در اين بخش، ضعف در دانش فني است.
توليد قطعات سوپرآلياژي به روش ريخته­گري
براي توليد يک قطعة سوپرآلياژي به روش ريخته­گري به­خصوص پرة توربين که مهم­ترين قطعه سوپرآلياژي است، چهار مرحله بايد انجام شود:
۱) مهندسي معکوس (جهت تهية نقشه و مشخصات فني)
۲) ساخت قالب و ريخته­گري دقيق
۳) ماشين­کاري قطعات ريخته­شده
۴) پوشش­دهي
اين چهار مرحله براي توليد پره، به خصوص پره­هاي متحرک رديف اول و دوم بايد انجام شوند. البته پره­هاي ثابت ممکن است بخش پوشش­دهي را نداشته باشند. همچنين پره­هاي متحرک در رديف­هاي سوم و بالاتر در بعضي موتورها ممکن است از طريق فرايند فورجينگ توليد شده و پوشش نداشته باشند. همچنين براي ايجاد هر صنعت، سه عامل تجهيزات، نيروي انساني ماهر و دانش فني، لازم است که با توجه به اين سه عامل، مي­توان به بررسي وضعيت کشور در مورد مراحل چهارگانة فوق و نيز مشکلات آنها پرداخت:
۱) مهندسي معکوس
در اينجا منظور از مهندسي معکوس فرايندي است که در آن از تعدادي نمونه موجود، مشخصات فني و نقشه­هاي مورد نياز براي توليد و ساخت نمونه­هاي مشابه بدست آيد.
اين فرايند شامل اندازه­گيري­هاي ابعادي به وسيله CMM و دستگاه­هاي مخصوص ديگر و سپس تهية نقشه مي­باشد. تجهيزات لازم، تقريباً در کشور موجود بوده و CMM و نرم­افزارهاي مورد نياز نيز موجود است. نياز اصلي به نيروي انساني متخصصي است که توانايي Surface modeling با دقت کافي را داشته باشد.
مشکلي که در توليد پره­هاي توربين وجود دارد، اين است که پره، محصول نهايي نيست بلکه محصول نهايي توربين است و پره­ها بايد طوري دقيق ساخته شوند، تا وقتي تعداد زيادي پره در توربين نصب مي­شوند شرايط لازم را ايجاد نمايند. ممکن است قطعه توليد شده چيزي شبيه به پره اصلي باشد، اما رعايت تلرانس­هاي مجاز، بالاخص در نقاط حساس پره، نيازمند تجربه کافي است. تلرانس­هاي قسمت­هاي مختلف پره بالاخص در نقاط حساس بر توان خروجي موتور بويژه در موتورهاي هوايي تا ثير تعيين­کننده­اي دارد.
براي حل اين مشکلات و تربيت نيروهاي ماهر، بايد انتقال دانش فني لازم انجام شود و اين دانش فني بايد از شرکت­هايي انتقال يابد که داراي اعتبار بين­المللي در اين زمينه هستند. معمولاً شرکت­هايي توانايي اين کار را دارند که از اطلاعات OEM بهره­مند ­باشند؛ يعني با طراحي موتور آشنا بوده و تلرانس­ها را بدانند، حساسيت­ها را بشناسند و با پارامترهايي که بايد از نظر ابعادي کنترل شوند، آشنايي داشته باشند.
با توجه به مطالب بالا شايد اين تصور پيش آيد که بحث مهندسي معکوس منتفي است، چون نيازمند دانش طراحي و ساخت توربين است. اما بايد توجه کرد که در قطعات با حساسيت کم و نيز توربين­هايي که قدرت پاييني دارند، براحتي مي­توان مهندسي معکوس را پياده کرد. براي قطعات بزرگ و حساس و به­خصوص پره­هاي هوايي اين نکات قابل چشم­پوشي نيست و بايد با شرکتي که توان کافي را دارا باشد، همکاري شود. فعاليتي که در اين بخش در کشور انجام شده روي پره­هاي کوچک و ساده بوده که در آنها حفره­هاي خنک­کننده وجود ندارد.
۲) ريخته­گري دقيق
در ريخته­گري دقيق، ابتدا قالب موم ساخته­شده و سپس قطعات از جنس تزريق شده و پس از مونتاژ روي خوشه مومي پوسته سراميک ايجاد مي­شود. در مرحله بعد موم تبخير شده و پوستة سراميکي به­عنوان قالب عمل کرده و ريخته­گري انجام مي­گردد.
براي ساخت قطعات کوچک، دو کورة دوچمبره (Double chamber vim) موجود است. اما براي ساخت قطعات بزرگتر نياز به کوره­هايي با ظرفيت بالاتر است. در حال حاضر براي ظرفيت­هاي بالا، در داخل کشور فقط دستگاه تک­چمبره وجود دارد که معمولاً براي توليد شمش به صورت نيمه­صنعتي بکار مي­رود. تاکنون چند قطعه به­صورت آزمايشگاهي ريخته­گري شده است. در اين راستا چند بازديد انجام شده و امکاناتي نيز وارد شده است ولي اين امکانات جهت توليد انبوه جوابگو نيست.
موضوع حايز اهميت ديگر اين است که در فرايند ريخته­گري پارامترهاي بسياري از جمله پارامترهاي محيطي مثل رطوبت، دما و غيره دخيل است که تجهيزات خاصي را جهت کنترل نياز دارد. در شرکت­هاي معتبر اين پارامترها از طريق سيستم کنترل مرکزي تنظيم مي­شوند که بايد روي اين موارد کار شود. از نظر دانش فني قلب فرايند ريخته­گري ساخت قالب سراميکي بويژه براي پره­هاي نازک و ماهيچه­خور است.
از نظر نيروي انساني، در اين ۱۰ سال خوب عمل شده است اما از نظر دانش فني بايد روي قطعات مورد نظر با دقت کار شود، چون توليد قطعات به اين روش دشواري خاص خود را دارد.
البته براي توليد قطعات ساده و با ضخامت­هاي زياد (توربين­هاي قديمي و صنعتي) که از نظر تلرانس­هاي ابعادي حساسيت کمتري دارند، مشکل چنداني وجود ندارد. اما در مورد قطعات نازک و قطعات ماهيچه­خور و سوراخ­دار پيچيدگي­ها و حساسيت­هاي خاص وجود دارد. از آنجا که در ريخته­گري دقيق، دانش پاية آن موجود است، در بحث دانش فني بايد بيشتر به نکات پيچيده و ظريف توجه شود. يعني بعد از اين بايد براي کسب دانش فني قطعات نازک، قطعات پيچيده و قطعات بزرگ داراي حساسيت بيشتر، تلاش شود. قطعات پس از ريخته­گري معمولاً بايد تحت عمليات HIP قرار گيرند. به دليل عدم وجود تجهيزات مورد نياز در حال حاضر قطعات ريختگي در خارج از کشور HIP مي­شوند.
۳) ماشين کاري
قطعات سوپرآلياژي بعد از ريخته­گري بايد ماشين­کاري شوند که نقشه­ها و دستورالعمل­هاي لازم از طريق مهندسي معکوس آماده مي­شود. ماشين کاري سوپرآلياژها صنعت مربوط به خود را دارد. سوپرآلياژها و به­خصوص آنهايي که ريخته­گري مي شوند، بسيار سخت و محکم مي­باشند. در ۱۰ سال گذشته براي تراشکاري هاي ساده، تجهيزات خوبي خريداري شده است و دانش فني آن در حال تکميل و توسعه مي باشد و تقريباً در تراشکاري پرة ريخته شده، مشکلي وجود ندارد.
اما تکنولوژي بعدي مورد نياز در اين قسمت، تکنولوژي سوراخکاري پره­ها به روش الکتروشيميايي جهت ايجاد سوراخ­هاي خنک­کننده هوا روي پره­ها مي باشد. در اين بخش فعلاً دانش فني و تجهيزات لازم موجود نيست و وزارت نيرو در حال وارد کردن تکنولوژي آن است. در حال حاضر شرکت هاي داخلي براي سوراخکاري قطعات، آنها را به خارج از کشور ارسال مي کنند.
۴) پوشش دهي
براي پوشش دهي در کشور، دو مرکز خوب موجود است. يک مرکز در صها است که پوشش دهي پره هاي هوايي را انجام مي دهد و با استانداردهاي ۳۰ سال پيش کار مي کند. مشکل اين مرکز، قطع ارتباط با صنعت مادر خود و عدم به­روزکردن استانداردهاي خود است. مرکزي نيز در کرج وجود دارد که روي پوشش­دهي پره هاي صنعتي وزارت نيرو مشغول فعاليت است.
مطلب قابل توجه در اينجا، حرکت به سمت پوشش هاي جديد است. در حال حاضر قطعاتي در داخل کشور وجود دارند که با پلاسما اسپري تحت خلاء، پوشش داده مي شوند. هرچند که تجهيزات آن قبلاً خريداري شده است، ولي به طور متمرکز روي آن کاري صورت نگرفته است، لذا برنامه­ريزي در اين زمينه نيز ضروري است.
● وضعيت کنوني کشور در رابطه با توليد توربين گازي
اقداماتي توسط وزارت­خانه­هاي نيرو و نفت، جهت تمرکز توليد توربين در حال انجام است. يکي از مشکلات مهم در بحث ساخت و تعمير توربين­ها، تنوع آنها مي­باشد که در نتيجه توجيه اقتصادي از بين مي­رود. بنابراين در اين وزارت خانه­ها تصميم گرفته شد که تنوع، پايين آورده شود و انتقال دانش روي موتور­هاي خاصي انجام گيرد.
در اين رابطه وزارت نيرو براي توليد ۳۰ عدد توربين گازي زيمنس که با استفاده از شرکت­هاي داخلي ساخته خواهد شد، قراردادي با شرکت Ansaldo ايتاليا منعقد کرده است که در اين راستا شرکت توگا تأسيس شده است. در اين قرارداد، تکنولوژي تمامي بخش­هاي توربين بجز پره­هاي آن انتقال داده مي­شود و اخيراً براي توليد پره­هاي اين توربين­ها با شرکت­هاي Non-OEM ارتباط برقرار شده است.
وزارت نفت نيز قراردادي با Alstom جهت ساخت ۵۰ دستگاه توربين، براي انتقال دانش فني به داخل کشور منعقد کرده است که البته در اينجا نيز پره­ها جزء قرارداد نيست.
در بخش هوايي اطلاعات دقيقي در مورد برنامه کلان ساخت موتورهاي توربين گازي در دسترس نيست. اما رشد صنعت پره­هاي هوايي در کشور نياز مبرم به برنامه­ريزي کلان و تعيين اهداف درازمدت در اين زمينه دارد.

دو انقلاب در ابتدا و انتهاي قرن 20 رخ داد. انقلاب آغازين ظهور انبوه و پايان عصر توليد دستي بود و انقلاب دوم پايان، ظهور ناب و خاتمه عصر توليد انبوه اس ...

توليد مثل از به اشتراک گذاشتن سلول هاي جنسي نر و ماده اتفاق مي افتد . سلول هاي جنسي حامل صفات وراثتي هستند که خصوصيات فردي هر شخص در ژن هاي موجود در ک ...

روشهاي توليد برق DC: 1- باطري 2- ژنراتور برق DC 3- مبدل AC-DC( يكسو ساز): Reactifair *مصرف كنندگان برق DC در پست: 1- لامپها وآلامهاي هشدار دهنده 2- رل ...

حدود سي سال پيش، يکي از مديران شرکت هاي دارويي، سخنان راه گشايي را بيان کرد. آقاي هانري گادسدن، مدير پرکار شرکت دارويي Merck که در آن زمان نزديک سن با ...

ديد کلي نيروگاه هسته اي مانند هر مرکز مولد برق با هدف توليد برق ايجاد مي شود. توليد برق کار مشکلي به نظر نمي رسد. هر يک از شما احتمالا تکمه فلاش عکاسي ...

موتور هاي چند فاز موتورهاي چند فازه موتورهاي متناوبي هستند که به صورت دو يا سه فاز کار مي کنند . هر دو از لحاظ ساختماني مشابه بوده و فقط اتصال داخلي ک ...

در هر حال نگهداري و تعميرات (نت) نمي تواند باعث افزايش طول عمر طراحي شده شود ، ولي نگهداري و تعميرات مي تواند عملكرد تجهيزات را براي كارخانه شما حفظ ن ...

صنعت کامپوزيت يکي از صنايع رو به رشد در عرصه مواد مهندسي است. امروزه به خاطر مزايايي که کامپوزيت ها نسبت به فلزات دارند، توسعه زيادي پيدا کرده اند. از ...

دانلود نسخه PDF - توليد قطعات سوپرآلياژي