W projektowaniu i użyciu Silniki Vane , wybór materiałów ma istotny wpływ na odporność na zużycie i oporność w wysokiej temperaturze. Ponieważ podstawowe elementy silników łopatkowych, ostrza i wirniki podlegają dużym naprężeniom mechanicznym i tarciu, więc jakość ich materiałów bezpośrednio określa żywotność serwisową i działalność silnika.
Odporność na zużycie jest ważnym wskaźnikiem wydajności silników łopatkowych w celu utrzymania wysokiej wydajności w długoterminowym stosowaniu, szczególnie przy dużych obciążeniach i szybkiej pracy. Twardość, chropowatość powierzchni i odporność na tarcia materiału wpłyną na odporność na zużycie silnika. Wpływ wspólnych materiałów na odporność na zużycie jest następujący:
Wysoka stal węglowa lub stal stopowa ma wysoką twardość i wytrzymałość, może wytrzymać duże obciążenia mechaniczne i odpierać uszkodzenie tarcia. Materiały te działają dobrze przy wysokich obciążeniach, szczególnie podczas biegania przy dużych prędkościach, co może skutecznie zmniejszyć zużycie.
Pomimo wysokiej twardości, nadal ma wpływ środowisko wysokiej temperatury, które może zwiększyć jego kruchość, dlatego należy je stosować w niskich temperaturach lub w układzie chłodzenia.
Stal nierdzewna ma nie tylko dobrą twardość, ale także ma doskonałą odporność na korozję i odporność na zużycie, i jest odpowiednia do stosowania w wilgotnych i wysoce korozyjnych środowiskach.
Jego twardość jest zwykle niższa niż w stali wysokiej węglowej, a jego odporność na zużycie jest stosunkowo słaba, ale jego odporność na zużycie można poprawić poprzez optymalizację składu stopu (takie jak dodanie elementów, takich jak molibdenu i nikiel).
Stop wolframowy ma bardzo wysoką odporność na twardość i zużycie i nadaje się do pracy w ekstremalnych warunkach, szczególnie przy wysokiej temperaturze, wysokim obciążeniu i dużej prędkości.
Jest to kosztowne i trudne do przetworzenia, więc jest wybierane tylko w niektórych aplikacjach wymagających wyższej wydajności.
Materiały ceramiczne mają bardzo wysoką twardość, dobrą odporność na zużycie i odporność na korozję, a szczególnie nadają się do stosowania w środowiskach o dużych stratach tarcia.
Ceramika jest stosunkowo krucha i łatwo łamie się przy nadmiernym uderzeniu, więc zwykle są stosowane tylko w zastosowaniach pod obciążeniami o niskim uderzeniu.
Niektóre wysokowydajne polimery i kompozyty, takie jak politetrafluoroetylen (PTFE) lub kompozyty z włókna węglowego, mają dobrą odporność na zużycie i właściwości smarowania. Mogą skutecznie zmniejszyć zużycie i utratę energii między powierzchniami tarcia.
Materiały te mają zwykle niską twardość i nadają się do stosowania w scenariuszach o niskim obciążeniu. Nie mogą wytrzymać ekstremalnego szoku mechanicznego.
Oporność w wysokiej temperaturze jest kluczowym czynnikiem, czy silniki łopatki mogą stabilnie działać w środowiskach o wysokiej temperaturze, szczególnie przy wysokim obciążeniu i długoterminowym działaniu. Odporność na wysoką temperaturę różnych materiałów jest następująca:
Elementy dodane do stali stopowej (takich jak chrom, molibden, nikiel itp.) Mogą skutecznie poprawić jego oporność w wysokiej temperaturze. Jest odpowiedni do stosowania w środowiskach średnich i wysokiej temperatury i może utrzymać twardość i wytrzymałość w określonym zakresie temperatur.
Chociaż stal stopowa ma dobrą oporność w wysokiej temperaturze, może zmiękczyć w środowiskach o wysokiej temperaturze powyżej 300 ° C, co powoduje degradację wydajności.
Wysoki skład stopowy w stali nierdzewnej zapewnia dobrą oporność w wysokiej temperaturze, szczególnie gdy temperatura otoczenia jest wysoka, stal nierdzewna może utrzymać wysoką stabilność i nie jest podatna na utlenianie.
Oporność w wysokiej temperaturze stali nierdzewnej zwykle nie jest tak dobra, jak w przypadku stopów o wysokiej temperaturze, a przy długoterminowej wysokiej temperaturze może powodować utlenianie lub hamowanie ziarna materiału, wpływając w ten sposób na właściwości mechaniczne.
Stopy w wysokiej temperaturze (takie jak stopy niklu, stopy na bazie kobaltu itp.) Mają wyjątkowo silną odporność na wysoką temperaturę i mogą działać w środowiskach powyżej 1000 ° C. Jest odpowiedni do stosowania w środowiskach o wyjątkowo wysokiej temperaturze i może utrzymać swoją twardość, wytrzymałość i odporność na korozję.
Stopy w wysokiej temperaturze są bardzo drogie i trudne do przetworzenia i zwykle są stosowane tylko w specjalnych branżach lub w aplikacjach wysokiej klasy.
Materiały ceramiczne są bardzo odporne na wysokie temperatury i mogą wytrzymać wyjątkowo wysokie temperatury (na przykład ponad 1000 ° C) bez zmiękczania lub deformowania w bardzo wysokiej temperaturze.
Materiały ceramiczne są kruche i nie nadają się do uderzenia lub silnych wibracji, więc ich zakres aplikacji jest stosunkowo wąski i zwykle są stosowane tylko w precyzyjnych zastosowaniach o niskim wpływie.
Niektóre odporne na wysoką temperaturę polimery (takie jak poliimid, PTFE itp.) Mogą utrzymać pewien stopień elastyczności i odporności na zużycie w środowiskach o wysokiej temperaturze. Materiały kompozytowe mogą zapewnić dobrą wydajność w określonych wysokich temperaturach poprzez połączenie różnych komponentów.
Większość polimerów ulegnie degradacji termicznej w środowiskach o wysokiej temperaturze powyżej około 250 ° C, więc nie nadają się do ekstremalnych warunków wysokiej temperatury.
Materiał wybór silników łopatkowych musi kompleksowo rozważyć takie czynniki, jak temperatura, obciążenie, korozyjność i oczekiwany żywotność środowiska użytkowania, aby upewnić się, że silnik może utrzymać dobrą wydajność i długoterminową stabilną obsługę w różnych warunkach pracy.
