تصنيع الدفاعات الدقيقة لتطبيقات الفضاء الجوي

الدفاعات الدقيقة لتطبيقات الفضاء الجوي هي مكونات دوارة تستخدم في المحركات أو المضخات أو أنظمة التوربينات، وتستخدم بشكل أساسي في محركات الطائرات أو دافعات الصواريخ أو أنظمة دفع الأقمار الصناعية. تتميز هذه الدفاعات بأشكال معقدة (غالبًا ما تكون هياكل متكاملة ذات جدران رقيقة) ومواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية وعالية القوة (مثل سبائك التيتانيوم وسبائك النيكل فائقة الحرارة)، وتتطلب دقة تصنيع عالية للغاية (تفاوت ±0.01-0.05 مم، خشونة السطح Ra≤0.4μm) لضمان الأداء الديناميكي الهوائي والمتانة عند السرعات العالية (>10,000 دورة في الدقيقة).
 

1. خصائص المواد

تستخدم الدفاعات الفضائية سبائك عالية الأداء لضمان الموثوقية في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والضغط العالي والتآكل:

• سبائك التيتانيوم (Ti-6Al-4V): خفيفة الوزن وعالية القوة ومقاومة للتآكل، ومناسبة لدفاعات التوربينات.
• سبائك النيكل فائقة الحرارة (Inconel 718): مقاومة لدرجات الحرارة العالية (>1000°C) ومضادة للأكسدة، ومناسبة للدفاعات المتكاملة للمحركات.
• أخرى: سبائك الألومنيوم أو المواد المركبة الخزفية، تستخدم في تطبيقات معينة ذات أحمال خفيفة.

2. طرق المعالجة

يؤكد تصنيع الدفاعات الدقيقة على الدقة العالية والربط متعدد المحاور والجمع بين المعالجة غير التقليدية لتحقيق أشكال هندسية معقدة (مثل الأسطح المنحنية للشفرات والتجاويف الداخلية ذات الجدران الرقيقة). تشمل الطرق الشائعة:

• التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ذو 5 محاور (CNC): استخدام أدوات آلية ذات 5 محاور (مثل DMG Mori أو Mazak)، ومناسبة للشفرات ذات الأسطح المنحنية المعقدة. التحدي: تتسبب قوة القطع الكبيرة في حدوث اهتزازات، والحل: أدوات ذات صلابة عالية وبرامج CAM لتحسين المسار. يمكن تقليل وقت المعالجة بنسبة 30-50%.
• المعالجة الكهروكيميائية (ECM): بدون تلامس للأداة ومعالجة غير حرارية، ومناسبة للهياكل ذات الجدران الرقيقة من سبائك مقاومة لدرجات الحرارة العالية. جودة سطح عالية (Ra<0.2μm)، ولا توجد بقايا إجهاد، ومناسبة بشكل خاص للأشكال الهندسية المعقدة في مجال الفضاء الجوي.
• نظام التصنيع المرن (FMS): دمج العديد من الأدوات الآلية CNC لتحقيق الإنتاج الآلي على نطاق واسع للدفاعات المتكاملة، مع التحكم في الدقة عند ±0.02 مم.
• أخرى: الصب الدقيق + المعالجة اللاحقة (مثل صب الشمع المفقود)، أو معالجة الليزر للزوايا r الدقيقة. يمكن استخدام طريقة حاصلة على براءة اختراع للدفاعات الحلزونية المتكاملة ذات الجدران الرقيقة: المعالجة الخشنة للتجويف الداخلي أولاً، ثم المعالجة الدقيقة للشفرات، لضمان عدم تشوه الشفرات الرقيقة جدًا (سمك <1 مم).