koncernu BMW) má vo svete firma Rolls-Royce, vyrábajúca prúdové motory pre civilné i vojenské lietadlá. Táto firma začala vyvíjať prúdové motory novej generácie, ktoré budú mať lepšiu účinnosť a teda nižšiu spotrebu než doterajšie motory. Motory budú pracovať pri vyšších prevádzkových teplotách, čo sa prejaví v znížení škodlivých emisií. Vyššie prevádzkové teploty si však vyžadujú použitie nových konštrukčných materiálov. Jedným z takýchto nových materiálov na výrobu turbín prúdových motorov je aj superzliatina na báze niklu. Časti turbíny, vyrobené z tejto zliatiny, však už nemožno dokopy spájať doteraz používaným spôsobom zvarovania. Doteraz sa jednotlivé kotúče turbíny spájali najmä zvarovaním pomocou elektrónového lúča Pri takomto spôsobe zvarovania dochádza v mieste zvaru k roztopeniu kovu. Tento spôsob spájania však nie je vhodný pre časti, vyrobené z komplexných zliatin nového typu. Firma Rolls-Royce tak stála pred problémom nájsť taký spôsob spájania, ktorý by neviedol k vzniku kvapalnej fázy v mieste spoja. Riešenie sa našlo v zvarovaní pomocou trenia. Hoci je tento spôsob, pri ktorom vzniká teplo vzájomným trením súčastí, ktoré sa majú spojiť, známy už dávnejšie, pri výrobe leteckých motorov sa doteraz neuplatňoval. O pomoc pri vývoji metódy zvarovania trením, vhodnej na spájanie súčastí turbíny prúdového motora, sa firma Rolls-Royce obrátila na odborníkov z Centra materiálového výskumu na univerzite v Manchestri. Výsledkom výskumu, ktorý sčasti financovala aj britská Rada na podporu výskumu v inžinierskych a fyzikálnych vedách, je metóda rotačného trecieho zvarovania. Táto metóda je vhodná na spájanie častí s rotačnou symetriou, akými sú aj kotúče turbín. Samotný princíp tejto metódy je veľmi jednoduchý. Jedná časť sa upevní na ťažký zotrvačník, ktorý sa roztočí. Druhá, pevná časť, sa prisunie k roztočenej časti. Vzájomným trením oboch častí (rotujúcej a pevnej) sa generuje značné množstvo tepla, ktoré spôsobí zmäknutie povrchovej vrstvy oboch častí. Trením sa ale roztočená časť postupne zabrzďuje, až sa celkom zastaví, pričom dôjde k spojeniu oboch častí. Celý proces treba riadiť tak, aby nedošlo k úplnému roztopeniu povrchu spájaných častí. To je pomerne jednoduché, pretože v podstate jedinými premennými veličinami celého procesu sú kinetická energia zotrvačníka (tá je určená jeho hmotnosťou a jeho otáčkami) a sila, pritláčajúca obe časti k sebe. Na univerzite v Manchestri už bol postavený prototyp zariadenia na rotačné frikčné (trecie) zvarovanie Teraz je cieľom univerzitného tímu dobre pochopiť vývoj mikroštruktúry a zvyškových pnutí v procese zvarovania i pri následnom tepelnom spracovaní. Mikroštruktúra je dôležitá preto, lebo určuje mechanické vlastnosti zvaru. Zvyškové napätia, ktoré sú prítomné aj vtedy, keď na súčiastku nepôsobí žiadne vonkajšie zaťaženie, sa zase môžu skombinovať s prevádzkovým zaťažením, čo môže viesť k nepredvídanému zlyhaniu (porušeniu) danej časti. Na nedeštruktívne určovanie zvyškových napätí sa používa metóda neutrónovej difrakcie. Výskumný tím už pracuje na rozšírení pôvodného projektu na vývoj lineárneho trecieho zvarovania, ktoré by sa uplatnilo pri spájaní turbínových lopatiek na nosný kotúč. Pri tejto metóde vzniká teplo kmitavým pohybom jednej súčasti voči druhej. Touto metódou by sa dosiahlo zníženie hmotnosti motora a zvýšenie jeho spoľahlivosti.
Zavedenie trecieho zvarovania v najbližších desiatich rokoch sa považuje za veľký krok smerom k zvyšovaniu účinnosti a výkonu leteckých prúdových motorov, a to pri súčasnom znižovaní ich škodlivých emisií.
Autor: rm
Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.
