مقدمه :

توربین گاز، یک موتور درون‌سوز از نوع ماشین‌های دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار می‌کند. هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترق‌کردن آن و یک توربین برای تبدیل انرژی درونی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولیدشده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است مولد الکتریکی را بچرخاند (توربوژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) و یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن). هرتوربين گازي برهمين اساس ولي بامتغيرهاي متفاوت كارمي كند.تعداد مراحل و يا آرايش آن مي تواند تغيير كند، ولي همواره مراحل فشار افزایي، احتراق (گرما افزایي) ودرانتها، انبساط سيال (هواي داغ فشرده) بدنبال هم وبه صورت همسان درتمامي توربينها موجب توليد قدرت مي شود . در حالت کلی  چینش های مختلف اجزای توربین به صورت های زیر است:  

• توربین گازی دو محوری به همراه یک توربین قدرت

• توربین گازی سه محوری به همراه یک توربین قدرت

• توربین گازی دو محوری

• توربین های گازی با چرخه بسته

شکل زیر نمونه ای از اجزای یک توربین دو محوره به همراه یک توربین قدرت را نشان می دهد:

همانطور که عنوان شد وظیفه توربین ایجاد توان جهت چرخاندن کمپرسور و در مواردی چرخاندن محورهای کمکی  می باشد توربین توان لازم را به وسیله استخراج انرژی از گازهای داغ آزاد شده از محفظه احتراق (1400-1500درجه سانتی گراد) که از میان پره های توربین منبسط می گردند بدست می آورد. جهت ایجادگشتاور لازم، توربین گازی چند مرحله ای بوده که هر طبقه دارای یک ردیف پره های ثابت (stator blades) و یک ردیف پره های متحرک  (rotor blades) می باشد.

پره های توربین ابتدا یک نیروی ضربه ای حاصل از ضربه ابتدایی گازهای داغ را متحمل شده و سپس یک نیروی عکس العمل ناشی از انبساط وشتاب گرفتن گاز در میان گذرگاه‌های بین پره ها را تحمل می کنند. درنتیجه تیغه توربین تحت شرایط شدید تنش های چرخشی و خمشی در دمای بالا و نیز بارهای سیکلی ترمودینامیک، دما و خوردگی فعالیت می کند. این سبب می شود انتخاب مواد اولیه قطعات پره توربین (که عمدتا از گروه سوپر آلیاژها می باشند) دستخوش محدودیت گردد این مولفه خود بر اساس روش تولید پره توربین تعیین می گردد بعنوان مثال مطابق ذیل برخی مواد پر کاربرد در تولید پره ها به روش ریخته گری دقیق نمایش داده شده است.

شایان ذکر است کشورهای تولید کننده شمش سوپرآلیاژ در دنیا انگشت شمار بوده و تولید آنها بصورت سفارشی می باشد لیکن در شرایط موجود جهت شرکت های سازنده داخلی همچون پایوران پارسیان بعلت حجم نیاز بازار که عمدتا داخلی می باشد واردات شمش سوپر آلیاژ به صرفه تر است.

      تولید قطعات سوپر آلیاژی پره توربین:

جهت تولید قطعه سوپر آلیاژی پره توربین در شرکت پایوران پارسیان از روش ریخته گری دقیق بهره گرفته شده و پروسه تولید شامل مراحل زیر است:

• مهندسی معکوس

• ریخته گری دقیق

• ماشین کاری

• پوشش دهی

              1. مهندسی معکوس:

   فرایندی است که بواسطه بررسی تعدادی نمونه موجود، نقشه ها و مستندات فنی را استخراج می نماید. این فرآیند شامل اندازه گیری های ابعادی بوسیله CMM، 3D Scanner و تجهیزات خاص این منظور

  و همچنین آزمایشات تعیین خواص متالوگرافی قطعات می باشد.

              2. ریخته گری دقیق(قالبگیری سرامیکی):

  

  • به منظور رفع محدودیت های سایر روش های تولیدی و با توجه به مزیتهای این روش که مشتمل بر:

    • توليد قطعات آلیاژی با اشكال پيچيده

    • امکان تكرار توليد قطعات با دقت ابعادي وصافي سطح يكنواخت

    • حداقل نياز به عمليات ماشينكاري و تمام كاري

    • امكان توليد قطعات با خصوصیات متالورژيكي بهتر

    • حذف خط جدایش قطعات از قالب

      این روش بعنوان فرآیند مورد اطمینان در تولید پره در شرکت پایوران پارسیان اجرا می گردد.

                       3.ماشین کاری:

قطعات سوپر آلیاژی به منظور پیاده سازی نهایی الزامات نقشه ها و مستندات فنی پس از ریخته گری می بایست ماشینکاری شوند. ماشینکاری سوپر آلیاژهای ریخته گری شده به علت بالا بودن خواص مکانیکی تجهیزات خاص خود را نیازمند است. در شرکت پایوان پارسیان با بهره گیری از دستگاه های CNC چند محوره و همچنین تخلیه الکتریکی سیمی (wire cut) این مرحله از توسعه قطعه صورت می پذیرد.

                     4. پوشش دهی:

• پره‌ هاي متحرک توربين هاي گازي بسته به شرايط کاري همواره در معرض بارهاي ترمومکانيکي و محيط ‎هاي خورنده قرار دارند. استفاده از پوشش ‎هاي محافظ براي پره ‎هاي متحرک توربين‎ هاي گازي براي افزايش مقاومت آنها در برابر خوردگي و اکسيداسيون، لازم و ضروري مي‎باشد. شرکت پایوران پارسیان به مدد دارا بودن واحد پیشرفته آبکاری و پوشش دهی قادر به انجام فرآیند پوشش دهی با کیفیت بسیار بالا می باشد.