 |
|
En los motores de turbina de gas, se utiliza una gran cantidad de aire del compresor para enfriar el álabe y las paletas de la turbina. La cantidad de aire necesaria es determinada por la temperatura de la turbina y los materiales que deben ser enfriados. Si los materiales de la turbina necesitan menos refrigeración o se pueden hacer de materiales que puedan soportar temperaturas más altas, esto generaría una mayor cantidad de aire disponible para la propulsión. El aumento de la capacidad de la turbina de temperatura es por lo tanto clave para mejorar la eficiencia del motor. Sin embargo los motores se calentarán más al incrementarse la temperatura de procesamiento, y este aumento de calor tiende a degradar los metales.
Dentro de las turbinas, pre-sinterizados preformados (PSP) se utilizan para reparar paletas que se están rompiendo debido al calor excesivo y al desgaste. PSPs, con una pequeña cantidad de aleación de soldadura fuerte se mezcla con el metal de origen, se utiliza principalmente en la sección de la turbina para la reparación de grietas de paletas y las zonas de desgaste. Mientras las temperaturas siguen aumentando en estas zonas, los nuevos materiales y las tecnologías se están desarrollando para crear una mejor barrera térmica. Se espera que el mantenimiento se reduzca significativamente reduciendo los costos de reparación y revisión (MRO). Los ejemplos incluyen el desarrollo de aleaciones de una soldadura más fuerte y avanzada, el uso de cerámica sobre metal a alta temperatura para componentes de cerámica, y la introducción de la soldadura activa, que le permite al metal que se una directamente a la cerámica sin metalización.
Aleaciones de soldadura fuerte desarrolladas para aplicaciones a altas temperaturas
Aleaciones de soldadura fuerte se utilizan en una variedad de componentes en motores aeroespaciales de los aviones militares y comerciales más avanzados y se está desarrollando una mejor calidad directamente por la unión de cerámica y metal u otros materiales. Las composiciones de aleaciones varían e incluyen aquellas diseñadas para el uso funcional en aplicaciones a temperaturas muy altas (750-850°C).
Las aleaciones se seleccionan para satisfacer las condiciones de servicio específicas de temperatura, así como los requisitos de todos los componentes a unir. Los ejemplos incluyen aleaciones utilizadas en las nuevas secciones calientes de la turbina, soldadura cerámica de nitruro de silicio y las nuevas piezas de súper aleación del motor. Véase la Tabla 1 para un resumen de las aleaciones de de una soldadura mas fuerte disponibles, que muestra la parte del motor que se utiliza en el componente / material base.
La mayoría de los aviones modernos utilizan motores turbofan, debido a su alto empuje y la eficiencia de combustible. Un turboventilador tiene algo de su empuje desde el núcleo y algo del ventilador. El aire entrante es capturado en la entrada del motor. Parte del aire entrante pasa a través del ventilador y continúa en el compresor de núcleo y luego al quemador, donde se mezcla con el combustible y se produce la combustión. El gas de escape caliente pasa a través del núcleo y las turbinas del ventilador y luego fuera de la boquilla. El resto del aire entrante pasa a través del ventilador y pasa por el motor, similar al aire que pasa a través de una propela. El aire que pasa a través del ventilador tiene una velocidad ligeramente mayor. [1]
La Figura 1 es un diagrama de un motor de turboventilador típico, que muestra los lugares más comunes para el uso de aleaciones, incluyendo los utilizados para "zona fría" del motor (aire de entrada y compresor) su "sección caliente" (turbina y cámara de combustión).
El sitio de metales Morgan Technical Ceramics’s Wesgo en Hayward, CA, produce más de 15 composiciones de aleación de una soldadura más fuerte para uso en la sección del compresor. Nioro ® se utiliza en Inconel X750 o 718 para obtener una solución a la temperatura de recocido sin exceso de crecimiento de grano que se produce a partir de aleaciones basadas en níquel. Nioro ® es una aleación de alta pureza del oro / níquel para una soldadura fuerte al vacío. Las aleaciones de níquel de una soldadura más fuerte se utilizan en el compresor y la sección de soldadura de la turbina. En su forma de aluminio, puede ser utilizada para una soldadura fuerte en forma de panal y tiras de metal para sellado
En la sección de estator de un motor de turboventilador, el estator tira del aire frío y no pasa por el motor, creando el empuje extra. El estator tiene también un papel en la reducción de la turbulencia, para que el cabeceo y balanceo del aire se reduzca al mínimo.
En los sistemas de turboventilador de combustible, níquel oro y níquel oro platino se utilizan para una soldadura más fuerte en los tubos del sistema de combustión y boquillas. La boquilla de combustible, encuentra donde la primera y segunda etapa de combustión tienen lugar, presenta una cantidad considerable de calor. Es necesaria una ductilidad en las juntas con una soldadura más fuerte para ayudar con la expansión y vibración en la sección de combustión. Las aleaciones de oro y platino con una soldadura mas fuerte también presentan un contraste superior en la unión soldada, lo que permite el uso de la tecnología de rayos X para comprobar la integridad de la unión con una soldadura más fuerte. Además, estas aleaciones muestran una muy buena resistencia a la corrosión. Esta es una de las áreas donde los fabricantes de motores han expresado un enorme interés en los materiales que puedan soportar temperaturas muy extremas, donde supe aleaciones convencionales fallan.
Soldadura activa metálica reforzada
Un área de creciente interés es una soldadura activa metálica reforzada, que le permite al metal que se una directamente a la cerámica sin metalización, eliminando así varios pasos en el proceso de unión y creando un sello hermético extremadamente fuerte, que pueda alcanzar mayores temperaturas de operación. Las aplicaciones aeroespaciales incluyen boquillas aeroespaciales y motores industriales de turbina, nuevos sistemas para turbina de paletas y componentes de sensor del motor.
Una soldadura activa metálica reforzada se puede realizar con cualquier combinación de cerámica, carbono, grafito, metales y diamante. Aleaciones con una soldadura activa mas fuerte (ABAS) se utilizan para los sensores del motor que emplean tiras de metal-cerámica para controlar las funciones del motor. La soldadura reforzada se realiza con una ABA para temperatura elevada de manera que el sensor puede soportar 1000 ° C (1830 ° F) en servicio.
Una soldadura activa metálica facilita la unión de algunos de los materiales y componentes que nunca antes se habían podido lograr, y es especialmente beneficiosa en aplicaciones militares y aeroespaciales.
www.wesgo.com |
|