การตัดเฉือนใบพัดความแม่นยำสำหรับอวกาศ

ใบพัดความแม่นยำสำหรับอวกาศหมายถึงชิ้นส่วนหมุนที่ใช้ในเครื่องยนต์ ปั๊ม หรือระบบกังหัน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องยนต์อากาศยาน เครื่องยนต์จรวด หรือระบบขับเคลื่อนดาวเทียม ใบพัดเหล่านี้มีรูปร่างที่ซับซ้อน (ส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างโดยรวมแบบผนังบาง) และวัสดุมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและความแข็งแรงสูง (เช่น โลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก) ความแม่นยำในการตัดเฉือนสูงมาก (ค่าความคลาดเคลื่อน ±0.01-0.05 มม. ความหยาบผิว Ra≤0.4μm) เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพตามหลักอากาศพลศาสตร์และความทนทานที่ความเร็วสูง (>10,000 รอบต่อนาที)
 

1. คุณสมบัติของวัสดุ

ใบพัดอวกาศมักใช้โลหะผสมประสิทธิภาพสูงเพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อน:

• โลหะผสมไทเทเนียม (Ti-6Al-4V): น้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับใบพัดกังหัน
• โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก (Inconel 718): ทนต่ออุณหภูมิสูง (>1000°C) ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน เหมาะสำหรับใบพัดกังหันโดยรวมของเครื่องยนต์
• อื่นๆ: โลหะผสมอลูมิเนียมหรือวัสดุผสมเซรามิก ใช้สำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักเบาโดยเฉพาะ

2. วิธีการตัดเฉือน

การตัดเฉือนใบพัดที่มีความแม่นยำเน้นความแม่นยำสูง การเชื่อมโยงหลายแกน และการรวมกันของการตัดเฉือนแบบไม่ดั้งเดิม เพื่อให้ได้รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน (เช่น พื้นผิวโค้งของใบมีด ช่องภายในผนังบาง) วิธีการทั่วไป ได้แก่:

• การตัดเฉือน CNC 5 แกน (CNC): ใช้เครื่องมือกลเชื่อมโยง 5 แกน (เช่น DMG Mori หรือ Mazak) เหมาะสำหรับใบมีดที่มีพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อน ความท้าทาย: แรงตัดขนาดใหญ่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน แนวทางแก้ไข: เครื่องมือที่มีความแข็งแกร่งสูงและซอฟต์แวร์ CAM ที่ปรับเส้นทางให้เหมาะสม สามารถลดเวลาในการตัดเฉือนได้ 30-50%
• การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (ECM): ไม่มีการสัมผัสเครื่องมือ การตัดเฉือนแบบไม่ใช้ความร้อน เหมาะสำหรับโครงสร้างผนังบางของโลหะผสมที่ทนต่ออุณหภูมิสูง คุณภาพพื้นผิวสูง (Ra<0.2μm) ไม่มีแรงเค้นตกค้าง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนในอวกาศ
• ระบบการผลิตแบบยืดหยุ่น (FMS): รวมเครื่องมือกล CNC หลายเครื่องเข้าด้วยกัน เพื่อให้เกิดการผลิตใบพัดโดยรวมแบบอัตโนมัติเป็นชุด การควบคุมความแม่นยำอยู่ที่ ±0.02 มม.
• อื่นๆ: การหล่อที่มีความแม่นยำ + การตัดเฉือนภายหลัง (เช่น การหล่อแบบขี้ผึ้งหาย) หรือการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์สำหรับมุม r ที่ละเอียดอ่อน ใบพัดแบบแรงเหวี่ยงโดยรวมแบบผนังบางสามารถใช้วิธีการที่ได้รับการจดสิทธิบัตร: การตัดเฉือนหยาบช่องภายในก่อน จากนั้นจึงตัดเฉือนใบมีดอย่างละเอียด เพื่อให้มั่นใจว่าใบมีดที่บางเป็นพิเศษ (ความหนา <1 มม.) ไม่มีการเสียรูป