Động cơ máy bay chạy ở nhiệt độ có thể làm mềm hầu hết các kim loại. Các cánh tuabin, cảm biến và vòng đệm đặt trong môi trường có nhiệt độ vài trăm độ có thể tạo ra sự khác biệt giữa hoạt động đáng tin cậy và hỏng hóc sớm. Trong nhiều thập kỷ, các kỹ sư đã đẩy siêu hợp kim tới giới hạn của chúng. Giờ đây, gánh nặng đó ngày càng tăng đang chuyển sang một loại vật liệu hoàn toàn khác: gốm sứ cao cấp.
Sự thay đổi không phải là cường điệu. Gốm sứ mang lại sự kết hợp các đặc tính mà không kim loại đơn lẻ nào có thể sánh được với - khả năng chịu nhiệt cực cao, độ cứng, cách điện, chống ăn mòn và mật độ thấp. Phần khó khăn là không quyết định sử dụng chúng. Nó đang gia công chúng theo yêu cầu dung sai mà ngành hàng không vũ trụ thực sự yêu cầu.
Tại sao gốm sứ giành được vị trí của họ trên bầu trời
Trường hợp hàng không vũ trụ đối với gốm sứ dựa trên bốn đặc tính quan trọng hơn bất kỳ con số nào.
Khả năng chịu nhiệt được đặt lên hàng đầu. Alumina, zirconia và silicon cacbua vẫn giữ được độ bền và độ ổn định kích thước ở nhiệt độ nơi kim loại bò và mềm. Lớp phủ cách nhiệt bằng gốm và các thành phần cấu trúc thường xuyên chịu được nhiệt độ 1.500 đến 1.600 độ, giúp động cơ chạy nóng hơn và đốt cháy nhiên liệu hiệu quả hơn.
Độ cứng và khả năng chống mài mòn theo sau. Vòng bi và vòng đệm bằng gốm có khả năng chống mài mòn lâu hơn nhiều so với các loại vòng bi bằng thép, đó là lý do tại sao chúng xuất hiện trong các bề mặt quay và trượt có ứng suất-cao. Zirconia-alumina cường lực, hay ZTA, đặc biệt được đánh giá cao ở đây - nó kết hợp độ cứng của alumina với độ bền khi gãy của zirconia, tạo ra vật liệu vừa cứng vừa có khả năng chống nứt.
Cách điện và ổn định hóa học nằm trong danh sách. Alumina là chất cách điện vượt trội, khiến nó trở thành lựa chọn mặc định cho vỏ cảm biến, đầu nối, dây dẫn điện và vỏ bọc cặp nhiệt điện. Và vì gốm sứ trơ về mặt hóa học và có ít-thoát khí nên chúng hoạt động có thể dự đoán được trong môi trường liền kề-chân không, kín của hệ thống điện tử hàng không và thiết bị đo đạc.info.
Không có điều này là mới. Điều đang thay đổi là độ chính xác mà các thành phần này hiện có thể được sản xuất.
Vấn đề gia công không ai nhắc đến
Đây là sự thật khó chịu về gốm sứ: chúng gần như không thể gia công bằng máy cắt thông thường. Chúng cứng, giòn và dễ hỏng do bị sứt mẻ hơn là bị cắt sạch. Vật liệu được loại bỏ bằng cách mài, không cắt - hạt mài mòn làm gãy các mảnh nhỏ trên bề mặt. Đó là lý do tại sao vật liệu mài kim cương chiếm ưu thế trong hoàn thiện gốm.
Chuỗi quy trình là mài, sau đó mài, sau đó đánh bóng. Việc mài làm cho chi tiết gần đạt kích thước. Lapping tạo ra các bề mặt phẳng, song song bằng cách gia công bộ phận giữa các tấm phẳng, cứng với chất mài mòn lỏng trong chuyển động hành tinh. Đánh bóng giúp cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và loại bỏ các vết nứt nhỏ do mài mòn để lại. Mỗi bước đều chậm, tốn kém và không thể tha thứ cho sai sót.
Đây là nơi trải nghiệm trực tiếp-phân biệt nhà cung cấp linh kiện với đại lý linh kiện. MỘTcuộc đua mang gốmhoặc vỏ cảm biến có chiều ngang vài mm có thể cần độ phẳng và độ song song được giữ ở mức micron hoặc dưới{0} micron. Đó không phải là vấn đề của chương trình CNC. Đó là một vấn đề về quy trình-kỷ luật.
Unparalleled Ltd. đến với gốm sứ từ một hướng khác thường: đá granite chính xác. Hoạt động kinh doanh cốt lõi của công ty là các tấm bề mặt đá granite và các bộ phận máy được hoàn thiện ở độ phẳng cấp độ nanomet{2}}, sử dụng máy mài cực lớn có khả năng làm việc trên các bệ dài tới 6.000 mm. Các kỹ năng chuyển giao là những kỹ năng quan trọng - mài kim cương, mài bằng tay và đo lường để xác minh những gì đã thực sự đạt được. Các kỹ thuật viên của công ty có kinh nghiệm mài hàng chục năm và các phòng đo, cách ly khỏi rung động và giữ ở nhiệt độ ổn định, được trang bị các dụng cụ có thể truy xuất nguồn gốc từ các viện đo lường quốc gia.
Nền tảng đó định hình cách Vô song tiếp cận các thành phần gốm. Công ty không khẳng định gốm sứ là dễ dàng. Nó khẳng định điều ngược lại: rằng nguyên tắc cần thiết để giữ dung sai micron trên đá granit cũng giống như nguyên tắc cần thiết để giữ chúng trên alumina hoặc zirconia.
Một cái nhìn đo lường về cuộc cách mạng
Sẽ là quá đáng khi nói rằng gốm sứ sẽ thay thế kim loại trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Chúng sẽ không - sớm, và không phải ở khắp mọi nơi. Kim loại vẫn là xương sống của cấu trúc chính, nơi độ bền và khả năng sửa chữa là không thể thay đổi được. Gốm sứ giành được vị trí của mình trong những ngóc ngách cụ thể và đòi hỏi khắt khe: cảm biến nhiệt độ-cao, vòng bi và vòng đệm quan trọng chống mài mòn-, rào cản nhiệt và các bộ phận điện cần có khả năng cách nhiệt và ổn định.
Điều mà ngành đang học là làm thế nào để sử dụng cả hai cùng nhau. Cấu trúc kim loại có lớp chắn nhiệt bằng gốm, cảm biến bằng gốm ở đầu nóng và ổ trục bằng gốm ở bề mặt-độ mài mòn cao là một hệ thống thông minh hơn bất kỳ vật liệu đơn lẻ nào.
Đối với người mua kỹ thuật hoặc người quản lý chất lượng đánh giá các thành phần gốm sứ, câu hỏi thực tế không phải là liệu gốm sứ có phải là "cách mạng" hay không. Vấn đề là liệu nhà cung cấp có thể gia công chúng theo thông số kỹ thuật - và chứng minh điều đó hay không. Đó là tiêu chuẩn mà Unparallegle tự đặt ra và là tiêu chuẩn mà họ tin rằng ngành hàng không vũ trụ nên mong đợi từ bất kỳ ai cung cấp các bộ phận gốm chính xác.