Kodėl aviacijos ir kosmoso dalims taikomi ypač griežti terminio apdorojimo reikalavimai?

1. Ekstremalios darbo aplinkybės tikrina medžiagų veikimo ribas.
Šiluminio apdorojimo metodai sunkiai patenkina daugybę konkuruojančių aviacijos ir kosmoso dalių našumo poreikių tuo pačiu metu.
Atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas šliaužimui: Turbinos mentės turi išlikti tvirtos esant aukštai 1300 laipsnių temperatūrai. Terminis apdorojimas turi sudaryti fazinį kritulių stiprinimą kietu tirpalu ir senėjimo apdorojimu. Dėl to aukštos temperatūros nikelio-lydinių Pavyzdžiui, tam tikro tipo orlaivio variklio mentės atsparumas aukštai{6}}temperatūrai sumažėjo nuo 400 MPa iki 650 MPa po nukreipto sukietėjimo ir terminio apdorojimo.
Norint padidinti takumo ribą nuo 150 MPa iki 350 MPa, išlaikant tik vieną -trečdalį plieno tankio, aliuminio lydinio fiuzeliažo konstrukcijos dalys turi būti termiškai apdorotos T6 (kietas tirpalas ir dirbtinis sendinimas).. 7075 aliuminio lydinio savitasis stipris po terminio apdorojimo yra 200 MPa/(g/cm³). Štai kodėl tai yra labiausiai paplitęs aliuminio lydinys, naudojamas aviacijos pramonėje.
Važiuoklė turi atlaikyti 10 ⁷ apkrovos ciklų, o terminio apdorojimo procesas turi sukurti žemesnę bainito ir martensito dviejų fazių struktūrą, naudojant bainito izoterminį gesinimą. Tai padidina 40CrNi2MoA plieno nuovargio ribą nuo 450 MPa iki 650 MPa. Įkaitus tam tikro tipo lėktuvo važiuoklės lūžių plitimo greitis sumažėjo 60%, kai buvo naudojamos imituojamos eksploatacijos sąlygos.
2. Proceso valdymas yra ypač sunkesnis esant sudėtingoms struktūroms.
Sudėtingos aviacijos ir kosmoso komponentų geometrinės charakteristikos yra didelė kliūtis terminio apdorojimo nuoseklumui:
Plonasienių -konstrukcijų deformacijos kontrolė: plonasienės dalys (kurių sienelių storis nuo 0,5 iki 2 mm) variklio degimo kamerose gesinimo metu linkusios deformuotis, nes jos vėsta skirtingu greičiu. Vakuuminio aukšto slėgio dujų gesinimo technologija kruopščiai valdo azoto slėgį (2–6 barai), kad plonasienės dalys per daug nesusilenktų (nuo 0,3 % iki 0,05 %), o tai reikalinga tiksliam surinkimui.
Tam tikro tipo aviacijos variklio turbinos disko skersmuo yra 800 mm, o storis - 200 mm. Tai reiškia, kad visose patalpose šildymas yra tolygus. Kaitinant įprastoje oro krosnyje, temperatūros skirtumas tarp šerdies ir paviršiaus gali siekti 150 laipsnių Celsijaus. Perjungus į kelių zonų išmaniąją temperatūros valdymo vakuuminę krosnį, temperatūros vienodumas išlaikomas ± 5 laipsnių ribose. Taip siekiama sustabdyti ankstyvą nesėkmę, kurią sukelia netolygi organizacija.
Sunkiai apdorojami srauto kanalai vidinėje ertmėje: viso peilio disko vidinio ertmės aušinimo srauto kanalas yra vos 2–3 mm pločio, todėl įprastu terminiu apdorojimu sunku gauti vienodą organizaciją. Naudojant indukcinio šildymo ir purškimo gesinimo metodus, srauto kanalo paviršiaus ir šerdies kietumo skirtumas buvo sumažintas nuo 15 HRC iki 5 HRC. Dėl to srauto kanalas tapo daug atsparesnis terminiam nuovargiui.
3. Kokybės atsekamumo reikalavimų turi būti laikomasi per visą gyvavimo ciklą.
Aviacijos ir kosmoso pramonė sukūrė visiškai uždarą{0}}ciklo sistemą terminio apdorojimo kokybei patikrinti:
Procesų duomenų bazės palaikymas: Viena aviacijos gamybos įmonė sukūrė terminio apdorojimo procesų duomenų bazę, kurią sudaro daugiau nei 2000 medžiagų rūšių. Kiekvienas procesas turi iškviesti tinkamus parametrus. TC4 titano lydinio beta fazių virsmo temperatūra yra 980 ± 5 laipsniai. Duomenų bazė tiksliai palaiko kieto tirpalo temperatūrą tarp 975 ir 985 laipsnių, kad būtų išvengta perdegimo ar mikrostruktūros sutirštėjimo.
Visiškas proceso įrašų atsekamumas: terminio apdorojimo proceso metu reikia užregistruoti daugiau nei 30 dalykų ir saugoti mažiausiai 15 metų. Tai apima šildymo kreivę, aušinimo greitį ir vakuumo laipsnį. Po penkerių metų naudojimo pradėjo lūžti tam tikro tipo raketinio variklio antgalis. Žvelgiant į terminio apdorojimo įrašus, nustatyta, kad gesinimo terpės koncentracijos nuokrypis buvo 0,5%. Galiausiai buvo nustatyta, kad tai yra pagrindinė įtrūkimo priežastis.
Neardomieji bandymai yra privalomi: visos svarbios dalys 100 % laiko turi būti išbandytos ultragarso bangomis, kurių jautrumas yra iki 0,2 mm plokščių -dugno skylių atveju. Po kaitinimo fazinio matricos ultragarsinis bandymas aptiko 0,1 mm mikroįtrūkimą ties konkretaus aviacinio guolio grūdelių riba. Pertvarkymas buvo atliktas laiku, kad būtų išvengta rimtų nelaimingų atsitikimų.
4. Konkretūs pramonės- poreikiai skatina nuolat tobulinti technologijas.
Aviacijos ir erdvėlaivių pramonė siekia tobulinti terminio apdorojimo technologijas „trijų aukštumų ir vieno žemumo“ kryptimi:
Aukšto vakuumo aplinka: Titano lydinys lengvai reaguoja su deguonimi aukštesnėje nei 600 laipsnių temperatūroje. Vakuuminis terminis apdorojimas gali išlaikyti deguonies lygį žemiau 10 ppm, todėl TC11 titano lydinys yra 25% stipresnis nuo nuovargio. Vakuuminis terminis apdorojimas padidino tam tikro tipo palydovo laikiklio eksploatavimo laiką orbitoje nuo 5 iki 8 metų.
Labai tikslus temperatūros valdymas: norint termiškai apdoroti specialaus tipo aviacijos variklio vieno kristalo mentę, temperatūra turi neviršyti ± 1,5 laipsnio. Naudojama infraraudonųjų spindulių temperatūros stebėjimo ir uždaros{2} kilpos valdymo sistema, siekiant sumažinti standartinį pradinės alfa fazės nuokrypį nuo 3 % iki 0,5 %. Dėl to peilio veikimas aukštoje{6}}temperatūroje yra daug stabilesnis.
Didelės energijos pluošto apdorojimas: Lazerinio paviršiaus stiprinimo technologija gali sukurti iki 0,5 mm gylio sukietėjusį sluoksnį. Tai padidina tam tikro tipo sraigtasparnio pavaros kontaktinį nuovargį nuo 10⁷ kartų iki 10⁸ kartų ir padaro jį 15 % lengvesnį.
Aviacijos terminis apdorojimas visiškai atsikratė gesinimo terpių, kuriose yra cianido, ir perėjo prie vandeninio polivinilo alkoholio (PVA) tirpalo. Dėl to nuotekų ChDS vertė sumažėjo nuo 5000 mg/l iki 200 mg/l, o tai atitinka aplinkosaugos taisykles.