Titanio para el ventilador de un turbofan (Valoración de 5.00 sobre 5, resultante de 1 votos)

Cuestiones relativas a máquinas, motores, piezas, componentes, tecnologías de fabricación, etc.
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#321319
Hola a todos,
Soy un estudiante de ingeniería industrial y estoy haciendo un trabajo sobre la fabricación de un motor turbofan para airbus a380. Diseñando el proceso de fabricación del ventilador me ha surgido una duda y no encuentro la información que necesito en ninguna parte:
Dicho ventilado será claramente de titanio, pero que aleación sería la más conveniente???

Gracias!
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#321322
Hola, hola, Pablo,

No sé si habrás mirado la siguiente norma. Imagino que, aunque sea de pago, la tendrás disponible.

ASME II, part B: SB-265 Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate.

Recoge, nada menos que 34 grados de titanios aleados y sin alear. La elección del que corresponde es cuestión de los detalles del diseño que vayas a hacer.

Salud colegas
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#321329
A que tensiones está sometida la pala?
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#321374
Tienes varias específicas para motores:

Ti6Al2Sn4Zr2Mo (6-2-4-2)
Ti6Al2Sn4Zr6Mo (6-2-4-6)
Ti4Al4Mo2Sn (550)
Ti5.5Al3.5Sn3Zr1Nb (829)
Ti5.8Al4Sn3.5Zr0.7Nb (834)
Ti5Al2Sn4Mo2Zr4Cr (Ti17)

Y por supuesto, Ti-6Al-4V (grados 5 y 23), aunque esta es de propósito general: armazón, tornillería, etc.

Un saludo.
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#321419
RDR escribió:A que tensiones está sometida la pala?


:yep :yep No tengo yo tan claro que sera necesario el titanio para un elemento cuya temperatura de trabajo puede estar en el rango -50º C/50º C. ¿Seguro que no es aluminio de alto módulo elástico?

Nota: En la jerga aeronáutica creo que se le llama soplante del motor, no ventilador.
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#321424
JORDIM escribió:
RDR escribió:A que tensiones está sometida la pala?


:yep :yep No tengo yo tan claro que sera necesario el titanio para un elemento cuya temperatura de trabajo puede estar en el rango -50º C/50º C. ¿Seguro que no es aluminio de alto módulo elástico?

Nota: En la jerga aeronáutica creo que se le llama soplante del motor, no ventilador.



Las etapas de turbofán, vamos lo que es el "fan" están fabricadas siempre (o casi) en Titanio, ahora bien según las tensiones puedes usar una aleación u otra.

El tema del titanio no se usa tanto en los motores como se cree. De hecho, por ejemplo en los J79 de General Electric, motores que hay a patadas aún, ni siquiera la mayoría alabes del compresor son de titanio (creo que sólo una etapa). En los motores modernos la/s primeras etapas si suelen ser de titanio. De hecho la descarga del compresor suele estar a temperatura peligrosa para tratar con titanio.
Para turbinas se usa siempre aleación refranctaria de níquel monocristal. De hecho el tema de los monocristales se empezo a tomar en serio por un accidente en el que se rompio el disco de la turbina por fallo intercristalino. Impresionante, el disco de la turbina se partio, atraveso el avión y se cargo el motor del lado contrario.

http://www.youtube.com/watch?v=UmnhospFtwM 3.25. Un motor en el medio oriente absorbiendo arena de la pista podría tener un efecto parecido.

P.D. JORDIM echale un ojo a ese canal de youtube, es buenísimo si te gustan los motores de avión :comunidad
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#321513
Vamos a ver RDR, ¿Hablamos de la soplante de un turbofan o de los álabes de las etapas del compresor? O no te he entendido o vas tú algo despistado. Me da la impresión que lo que has dicho es válido para tu avatar pero no para un turbofan con alta relación de derivación como el del A380.
No discuto que se hagan o no con titanio ya que no tengo orden de magnitud de las tensiones en la raíz del álabe, pero no acabo de entender porqué ya que las temperaturas de funcionamiento de la soplante son muy bajas y las velocidades de rotación moderadas. :pausa
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#321536
JORDIM escribió:Vamos a ver RDR, ¿Hablamos de la soplante de un turbofan o de los álabes de las etapas del compresor? O no te he entendido o vas tú algo despistado. Me da la impresión que lo que has dicho es válido para tu avatar pero no para un turbofan con alta relación de derivación como el del A380.
No discuto que se hagan o no con titanio ya que no tengo orden de magnitud de las tensiones en la raíz del álabe, pero no acabo de entender porqué ya que las temperaturas de funcionamiento de la soplante son muy bajas y las velocidades de rotación moderadas. :pausa


No era para ti el tocho! Es que me pongo a hablar de estas cosas y me lío, el tema del canal lo puse porque a lo mejor te interesaba, no era nada dirigido personalmente a nadie en plan explicación resabidilla. :comunidad

La velocidad periférica de las palas de la soplante es similar a la de los compresores, sólo que con mucha mayor masa, por lo tanto mayores tensiones. Ademas creo recordar que no presentan transición dúctil-frágil, mayor ventaja a bajas temperaturas; de hecho el titanio generalmente no se puede emplear a mas de 400ºC. Lo que si es seguro es que el aluminio no soporta las tensiones que se dan. :cheers
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#321549
Tu tranquilo esplayate lo que quieras, así puedo coger alguna idea de algo que me pilla tan lejano. Me parece muy interesante este tema.
Porque llevan más tensión las palas más pesada a igual velocidad periférica? sí estuviésemos hablando de aceleración aún me lo planteraría.
Que recubrimiento llevan los alaves para soportar la erosión de la arena? :surprise Imagínate un bicho de estos que no pare de hacer vuelos a Dubai :surprise

Edito: Te refieres a la fuerza centrífuga que no caí en la cuenta, solo imagine tensiones de flexión en la pala.
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#321579
Endurecimiento superficial de los Titanios.

La pregunta de Mr. Tornero ha sido: “¿Qué recubrimiento llevan los álabes para soportar la erosión de la arena? Imagínate un bicho de estos que no pare de hacer vuelos a Dubai .”

En este caso hay que mirar las propiedades que tiene que presentar este recubrimiento para hacerle frente a la erosión de la arena, despreciando, claro está la agresión química, en la base de la agresión química, cosa que no provoca la arena del desierto.

En primer lugar hay que mirar los parámetros de agresión a un álabe y luego decir cómo van con los titanios recubiertos. Estos parámetros son los siguientes.

- Coeficiente de fricción del recubrimiento, como un componente de dureza y rugosidad, siendo la dureza una defensa contra la fricción y la rugosidad un atacante,

- Espesor del recubrimiento, que, al tener que ser un material frágil (duro) frente a uno dúctil (el titanio), no aporta resistencia mecánica y, por tanto, convendrá que sea de un espesor mínimo para respetar la geometría de los álabes y

- Adherencia del recubrimiento, entendiéndola como su consolidación física con el sustrato (el titanio) en las condiciones de funcionamiento.

Por otra parte, hay que tener en cuenta que los anteriores, pueden ser factores de diseño que sólo se pueden completar con un buen sistema de inspección – mantenimiento.

Al final de lo que digo en el siguiente extracto (1º, 2º, 3º, …), está el documento de base (en enlace web), que me parece bastante explicativo y completo.

1º. El endurecimiento superficial del titanio se consigue mediante técnicas de nitruración.

2º. Mediante nitruración, se consigue reducir el coeficiente de fricción = f(dureza, rugosidad) a la mitad del coeficiente que presentaría de por sí el sustrato (titanio).

3º. El espesor del recubrimiento puede conseguirse en cuanto a ser pequeño: 3 micras según se dice en la página 35 del documento pdf que viene al final.

4º. En cuanto a la adherencia, página 57 del documento pdf, se pierde como consecuencia entre la gran diferencia entre la dureza y la recuperación elástica entre el recubrimiento y el sustrato, lo que podría provocar desprendimiento del recubrimiento duro.

5º. Se concluye, página 58 del documento pdf que en en la deposición de recubrimientos de TiN y (Ti, Al)N sobre un sustrato de una aleación Ti – 0,2 Pd previamente endurecido por nitruración gaseosa, permite mejorar la adherencia entre el recubrimiento y el sustrato.

El documento pdf es el siguiente:

http://www.tdx.cat/bitstream/10803/6041 ... 04de06.pdf
Salud colegas
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#321592
RDR escribió:aleación refranctaria

Tor_nero, yo me explayo! :comunidad
http://www.dauntless-soft.com/PRODUCTS/ ... /AAEngine/
Este era el enlace de la noticia que comentaba, sobre fallo intercristalino y por el que se empezó a emplear alabes monocristalinos.
http://aviation-safety.net/database/rec ... 20060602-0
Aquí comentan las causas.
El disco de la turbina salió del motor, perforó el ala, la cabina, y el segundo motor, amén de incendiar el avión.

Respecto a las turbinas, se están aplicando recubrimientos cerámicos, que permiten elevar la TIT (Turbine Inlet Temperature) mejorando el rendimiento de los motores y mejorando en mucho su comportamiento sobre erosión. Se pueden aplicar ademas a piezas que no tenían previsto llevar este tratamiento. En la empresa del tío de los vídeos (http://www.ssturbine.com/), se lo aplican a muchas de las turbinas que reparan o modifican para uso industrial. En uno de los vídeos, aparecía una de las cámaras de combustión anulares de un turbofán moderno con recubrimiento completo cerámico. Comentaba que su precio estaba por varios millones de $ (también comentaba la empresa que aplica los tratamientos).

Sobre los recubrimientos cerámicos: http://www.youtube.com/watch?v=1Vzbd3kO7kU (a partir de 1.00)
Test de ingestión de arena: http://www.youtube.com/watch?v=IMIkk-ZqUzM
:cheers
Edit, el tratamiento se aplica a álabes de 1953, para que os hagáis una idea.
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#321596
Cuando yo hacía mi humilde PFC me hubiera gustado tener un foro y unos foreros de este nivel (Reivi y RDR)

:majesty :majesty

:amo :amo
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#321606
JORDIM escribió:Cuando yo hacía mi humilde PFC me hubiera gustado tener un foro y unos foreros de este nivel (Reivi y RDR)

:majesty :majesty

:amo :amo

tor_nero escribió:Me uno a lo dicho por JordiM. :cheers


:comunidad

También da gusto leeros a vosotros, jaja sobre todo cuando os tocan la fibra!
:cheers
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