پره‌های توربین

پره‌های توربین

تیغه‌های روتور موتور جت

عملکرد

نحوه عملکرد و عملیات اجرایی

امروزه موتور های هواپیما معمولا از نوع توربوفن می باشند که دارای قسمت های اصلی: فن، کمپرسور های فشار بالا و فشار پایین، محفظه احتراق، توربین های فشار بالا و فشار پایین و اگزوز هستند. این موتور ها در قسمت های کمپرسور و توربین خود دارای پره هایی هستند که تحت شرایط عملیاتی دما و فشار بالا قرار می گیرند. هوای ورودی به موتور ابتدا پس از متراکم شدن توسط کمپرسور ها به فشار و دمای بالایی می رسد. این هوا پس از ورود به محفظه ی احتراق تحت دما و فشار بسیار بالا از آن خارج شده و توربین را به حرکت در می آورد و در نهایت پس از خروج از قسمت اگزوز نیروی پیشران هواپیما را تامین می کند. پره های توربین همانطور که گفته شد تحت دما و فشار بسیار بالایی قرار می گیرند و بایستی از خواص مکانیکی بسیار خوبی مانند مقاومت به خستگی و خزش  برخوردار باشند.

تعمیر تیغه های پره این موتور ها با استفاده از فناوری لیزر کلدینگ انجام می‌شود. در این روش، مقدار کمی از ماده پوششی روی نواحی آسیب‌دیده تیغه ذوب می‌شوند. این فرآیند تضمین می‌کند که بخش‌های تعمیرشده خواص مکانیکی اصلی تیغه، مانند مقاومت در برابر خستگی و خزش را حفظ کنند. این روش بسیار دقیق است و با کمترین میزان ورود حرارت انجام می‌شود، که به جلوگیری از آسیب به نواحی اطراف تیغه کمک می‌کند. پرتو لیزر باعث چسبیدن کامل ماده پوششی به تیغه می‌شود و هم‌زمان رشد دانه‌ها را کنترل می‌کند تا با ساختار اصلی مطابقت داشته باشد و استحکام و عملکرد تیغه بازیابی شود.

مشخصات فنی

مواد و ساختار

پره های توربین معمولا از جنس سوپر آلیاژ های پایه نیکل MAR-M-002، PWA 1426 و Rene alloys  می باشند که از مقاوت خوبی در برابر تنش های حرارتی و مکانیکی شدید برخودار هستند.  ساختار این پره ها به صورت تک کریستال (Single-Crystal) بوده که مقاومت بسیار بالایی را در برابر خستگی حرارتی و خزش در شرایط دمای بالا فراهم می کند.

ویژگی‌های محصول

طراحی و نوآوری

نوآوری کلیدی در فرآیند تعمیر، استفاده از فناوری لیزر کلدینگ است که با اعمال حرارت بسیار دقیق، ساختارهای دانه‌ای جهت‌گیری شده در ناحیه پوشش داده شده ایجاد می‌کند. این امر تضمین می‌کند که بخش‌های تعمیر شده تیغه خواص مکانیکی اصلی خود مانند استحکام و مقاومت در برابر خستگی را حفظ کنند. علاوه بر این، روش لیزر کلدینگ ناحیه تأثیر حرارتی بسیار کوچکی (HAZ) تا حدود ۱۰۰ میکرون ایجاد می‌کند که از آسیب احتمالی به مواد اطراف جلوگیری می‌نماید.

توانمندی‌های پیشرفته شرکت پژوهشی و صنعتی طاها قالب توس شامل ماشین‌کاری CNC پنج محوره است که با دقت بسیار بالا، تلرانس‌هایی تا ۰.۰۲ میلی‌متر را امکان‌پذیر می‌سازد و بازسازی دقیق هندسه تیغه را ممکن می‌کند. این ترکیب از کلدینگ دقیق و ماشین‌کاری، تضمین می‌کند که تعمیر انجام شده، یکپارچگی ساختاری تیغه را حفظ کرده، عملکرد آن را بازیابی و عمر مفید آن را افزایش دهد.

مزایای رقابتی

طراحی و نوآوری

فرآیند لیزر کلدینگ مزایای متعددی نسبت به روش‌های سنتی تعمیر مانند جوشکاری یا سنگ‌زنی ارائه می‌دهد. مهم‌ترین مزیت آن، کاهش ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) است که ریسک تغییر شکل تیغه و تضعیف ساختار آن را به حداقل می‌رساند. این کاربرد حرارت دقیق و موضعی باعث می‌شود خواص مکانیکی تیغه توربین به‌طور کامل بازیابی شده و تعمیر با کیفیت بالا و هزینه مقرون‌به‌صرفه انجام شود. علاوه بر این، لیزر کلدینگ زمان ازکارافتادگی تیغه‌ها را کاهش داده و امکان تعمیر سریع‌تر بدون افت عملکرد را فراهم می‌کند، که این امر آن را به روش ترجیحی برای نگهداری تیغه‌های موتور جت در شرایط حساس تبدیل کرده است.

اختراعات ثبت‌شده
  1. س. ف. نبوی، ا. فرشیدیان‌فر، ا. افشارفرد، «دستگاه برداشت‌کننده انرژی امواج دریا با شناور فرکانس‌پذیر»، شماره ثبت اختراع: 139750140003003217، سال ۲۰۱۹.
  2. ا. فرشیدیان‌فر، م. سادات، ا. نوروزی، «صفحه بهینه‌شده مبدل حرارتی صفحه‌ای PH063»، شماره ثبت اختراع: 102732، سال ۲۰۲۰.
  3. ا. فرشیدیان‌فر، م. سادات، ا. نوروزی، «مبدل حرارتی صفحه‌ای با صفحات منحنی شِورون»، شماره ثبت اختراع: 102482، سال ۲۰۲۰.
  4. ا. فرشیدیان‌فر، م. ح. فرشیدیان‌فر، س. ح. قراشی، م. علی‌آبادی، س. مرندی، «سیستم مدولار MDCMD»، شماره ثبت اختراع: 103299، سال ۲۰۲۱.
  5. ا. فرشیدیان‌فر، م. ح. فرشیدیان‌فر، س. ح. قراشی، م. علی‌آبادی، ش. شکری، «مبدل حرارتی صفحه‌ای پلیمری»، شماره ثبت اختراع: 103844، سال ۲۰۲۱.
  6. ا. فرشیدیان‌فر، م. ح. فرشیدیان‌فر، س. ف. نبوی، ا. ر. فرشیدیان‌فر، ج. جهانپور، ا. خطیبی، «آشکارساز ترک پرسرعت برای صفحات شکل‌داده‌شده و تخت با آرایه‌های زاویه‌دار»، شماره ثبت اختراع: 104838.
  7. ا. فرشیدیان‌فر، م. ح. فرشیدیان‌فر، ح. قراشی، س. ف. نبوی، م. علی‌آبادی، «تقطیر غشایی تماس مستقیم»، ثبت اختراع آمریکا: NA0029-9911039.
  8. ا. فرشیدیان‌فر، م. ح. فرشیدیان‌فر، س. ف. نبوی، «جوشکاری لیزری مواد ناهمگون آلومینیوم-استنلس استیل-مس»، شماره ثبت اختراع: 106692، سال ۲۰۲۲.
  9. ا. فرشیدیان‌فر، س. ف. نبوی، م. ح. فرشیدیان‌فر، «پایش و کنترل آنلاین یکپارچه ویژگی‌های هندسی، متالورژیکی، مکانیکی و عیوب در فرآیندهای حرارتی مواد با قابلیت کالیبراسیون خودکار»، شماره ثبت اختراع: 108499، سال ۲۰۲۲.
  10. ا. فرشیدیان‌فر، س. ف. نبوی، م. ح. فرشیدیان‌فر، س. نجاتی، م. مولایی، م. حاجی‌زاده، «برش‌دهنده چرخشی سیستم پلتایزر با استفاده از ساخت افزایشی لیزری با انرژی مستقیم»، شماره ثبت اختراع: 108969، سال ۲۰۲۳.
کتاب‌ها
کتاب‌ها (به زبان انگلیسی)

1. الف. فرشیدیان‌فر، س. ف. نبوی و م. ه. فرشیدیان‌فر، «فرآیند ساخت با لیزر: مبانی فرآیند و کاربردها»، انتشارات CRC، گروه تیلور و فرانسیس، ۲۰۲۵.

کتاب‌ها (به زبان فارسی)

1. الف. فرشیدیان‌فر، «مقاومت پیشرفته و الاستیسیته کاربردی»، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، شماره انتشار ۲۰۴، مشهد، ایران، ۱۹۹۶.

2. الف. فرشیدیان‌فر، ح. دلیر، «راهنمای مهندسی: MATLAB 6.5 و SIMULINK همراه با کاربردها»، انتشارات نغوس، تهران، ایران، ۲۰۰۴.

3. اردشیر فرشیدیان‌فر، انوشیروان فرشیدیان‌فر، ا. فنودی، «تهویه مطبوع مدرن»، انتشارات استاد، مشهد، ایران، ۲۰۰۴.

4. اردشیر فرشیدیان‌فر، انوشیروان فرشیدیان‌فر، «تهویه مطبوع مدرن، طراحی بنیادی مبدل حرارتی صفحه‌ای»، چاپ دوم، انتشارات استاد، مشهد، ایران، ۲۰۰۸.

5. الف. فرشیدیان‌فر، ح. دلیر، س. شایان، «سنتز، خواص مکانیکی و کاربرد نانولوله‌های کربنی»، انتشارات دانشگاه فردوسی، شماره انتشار ۵۱۳، مشهد، ایران، ۲۰۰۸.

6. الف. فرشیدیان‌فر، ن. نیک‌مهر، «ارتعاشات مکانیکی – جلد اول»، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، شماره انتشار ۵۴۳، مشهد، ایران، ۲۰۰۹.

7. الف. فرشیدیان‌فر، ن. نیک‌مهر، «ارتعاشات مکانیکی – جلد دوم»، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، شماره انتشار ۵۴۹، مشهد، ایران، ۲۰۱۰.

8. انوشیروان فرشیدیان‌فر، هادی کلانی، نادر دولتابادی، «کاربرد سیمولینک در مهندسی»، شرکت نشر کیان‌رینه ثبت، ۲۰۱۲.

9. انوشیروان فرشیدیان‌فر، اردشیر فرشیدیان‌فر، «مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای، طراحی، کاربرد و عملکرد»، شرکت نشر نما، ۲۰۱۳.

10. اردشیر فرشیدیان‌فر، انوشیروان فرشیدیان‌فر، «بهینه‌سازی انرژی با استفاده از مبدل حرارتی صفحه‌ای (PHE)»، شرکت نشر خانه پژوهش، ۲۰۱۵.

11. انوشیروان فرشیدیان‌فر، سیده فاطمه نبوی، «آسمان ارتعاش»، شرکت پرتو نگار توس، ۲۰۱۹.

12. س. ف. نبوی، الف. فرشیدیان‌فر و م. ه. فرشیدیان‌فر، «جهان لیزر در صنایع»، شرکت پرتو نگار توس، ۲۰۲۲.