براي توليد يک قطعة سوپرآلياژي به روش ريختهگري بهخصوص پرة توربين که مهمترين قطعه سوپرآلياژي است، چهار مرحله بايد انجام شود:
- مهندسي معکوس (جهت تهية نقشه و مشخصات فني)
- ساخت- قالب و ريختهگري دقيق
- ماشينکاري قطعات ريختهشده
- پوششدهي
اين چهار مرحله براي توليد پره، به خصوص "پرههاي متحرک" رديف اول و دوم بايد انجام شوند. البته "پرههاي ثابت" ممکن است بخش پوششدهي را نداشته باشند. همچنين پرههاي متحرک در رديفهاي سوم و بالاتر در بعضي موتورها ممکن است از طريق فرايند فورجينگ توليد شده و پوشش نداشته باشند. همچنين براي ايجاد هر صنعت، سه عامل تجهيزات، نيروي انساني ماهر و دانش فني، لازم است كه با توجه به اين سه عامل، ميتوان به بررسي وضعيت کشور در مورد مراحل چهارگانة فوق و نيز مشکلات آنها پرداخت:
1-مهندسي معکوس
در اينجا منظور از مهندسي معکوس فرايندي است که در آن از تعدادي نمونه موجود، مشخصات فني و نقشههاي مورد نياز براي توليد و ساخت نمونههاي مشابه بدست آيد.
اين فرايند شامل اندازهگيريهاي ابعادي به وسيله CMM و دستگاههاي مخصوص ديگر و سپس تهية نقشه ميباشد. تجهيزات لازم، تقريباً در کشور موجود بوده و CMM و نرمافزارهاي مورد نياز نيز موجود است. نياز اصلي به نيروي انساني متخصصي است که توانايي Surface modeling با دقت کافي را داشته باشد.
مشکلي که در توليد پرههاي توربين وجود دارد، اين است که پره، محصول نهايي نيست بلکه محصول نهايي "توربين" است و پرهها بايد طوري دقيق ساخته شوند، تا وقتي تعداد زيادي پره در توربين نصب ميشوند شرايط لازم را ايجاد نمايند. ممکن است قطعه توليد شده چيزي شبيه به پره اصلي باشد، اما رعايت تلرانسهاي مجاز، بالاخص در نقاط حساس پره، نيازمند تجربه کافي است. تلرانسهاي قسمتهاي مختلف پره بالاخص در نقاط حساس بر توان خروجي موتور بويژه در موتورهاي هوايي تا‌ثير تعيينکنندهاي دارد.
براي حل اين مشکلات و تربيت نيروهاي ماهر، بايد انتقال دانش فني لازم انجام شود و اين دانش فني بايد از شرکتهايي انتقال يابد که داراي اعتبار بينالمللي در اين زمينه هستند. معمولاً شرکتهايي توانايي اين کار را دارند که از اطلاعات OEM بهرهمند باشند؛ يعني با طراحي موتور آشنا بوده و تلرانسها را بدانند، حساسيتها را بشناسند و با پارامترهايي که بايد از نظر ابعادي کنترل شوند، آشنايي داشته باشند.(رجوع شود به: نقد و بررسي روش انتقال تکنولوژي پرههاي توربين)
با توجه به مطالب بالا شايد اين تصور پيش آيد که بحث مهندسي معکوس منتفي است، چون نيازمند دانش طراحي و ساخت توربين است. اما بايد توجه کرد که در قطعات با حساسيت كم و نيز توربينهايي که قدرت پاييني دارند، براحتي ميتوان مهندسي معکوس را پياده كرد. براي قطعات بزرگ و حساس و بهخصوص پرههاي هوايي اين نکات قابل چشمپوشي نيست و بايد با شرکتي که توان کافي را دارا باشد، همکاري شود. فعاليتي که در اين بخش در کشور انجام شده روي پرههاي کوچک و ساده بوده که در آنها حفرههاي خنککننده وجود ندارد.
2-ريختهگري دقيق
در ريختهگري دقيق، ابتدا قالب موم ساختهشده و سپس قطعات از جنس تزريق شده و پس از مونتاژ روي خوشه مومي پوسته سراميک ايجاد ميشود. در مرحله بعد موم تبخير شده و پوستة سراميكي بهعنوان قالب عمل كرده و ريختهگري انجام ميگردد.
براي ساخت قطعات کوچک، دو کورة دوچمبره (Double chamber vim) موجود است. اما براي ساخت قطعات بزرگتر نياز به کورههايي با ظرفيت بالاتر است. در حال حاضر براي ظرفيتهاي بالا، در داخل كشور فقط دستگاه تکچمبره وجود دارد که معمولاً براي توليد شمش به صورت نيمهصنعتي بکار ميرود. تاکنون چند قطعه بهصورت آزمايشگاهي ريختهگري شده است. در اين راستا چند بازديد انجام شده و امکاناتي نيز وارد شده است ولي اين امکانات جهت توليد انبوه جوابگو نيست.
موضوع حايز اهميت ديگر اين است که در فرايند ريختهگري پارامترهاي بسياري از جمله پارامترهاي محيطي مثل رطوبت، دما و غيره دخيل است که تجهيزات خاصي را جهت كنترل نياز دارد. در شرکتهاي معتبر اين پارامترها از طريق سيستم کنترل مرکزي تنظيم ميشوند که بايد روي اين موارد کار شود. از نظر دانش فني قلب فرايند ريختهگري ساخت قالب سراميکي بويژه براي پرههاي نازک و ماهيچهخور است.
از نظر نيروي انساني، در اين 10 سال خوب عمل شده است اما از نظر دانش فني بايد روي قطعات مورد نظر با دقت کار شود، چون توليد قطعات به اين روش دشواري خاص خود را دارد.
البته براي توليد قطعات ساده و با ضخامتهاي زياد (توربينهاي قديمي و صنعتي) که از نظر تلرانسهاي ابعادي حساسيت کمتري دارند، مشکل چنداني وجود ندارد. اما در مورد قطعات نازك و قطعات ماهيچهخور و سوراخدار پيچيدگيها و حساسيتهاي خاص وجود دارد. از آنجا که در ريختهگري دقيق، دانش پاية آن موجود است، در بحث دانش فني بايد بيشتر به نکات پيچيده و ظريف توجه شود. يعني بعد از اين بايد براي کسب دانش فني قطعات نازک، قطعات پيچيده و قطعات بزرگ داراي حساسيت بيشتر، تلاش شود. قطعات پس از ريختهگري معمولاً بايد تحت عمليات HIP قرار گيرند. به دليل عدم وجود تجهيزات مورد نياز در حال حاضر قطعات ريختگي در خارج از کشور HIP ميشوند.
3-ماشين‌كاري
قطعات سوپرآلياژي بعد از ريختهگري بايد ماشينکاري شوند که نقشهها و دستورالعملهاي لازم از طريق مهندسي معکوس آماده ميشود. ماشين‌كاري سوپرآلياژها صنعت مربوط به خود را دارد. سوپرآلياژها و بهخصوص آنهايي كه ريختهگري ميشوند، بسيار سخت و محكم ميباشند. در 10 سال گذشته براي تراشكاري‌هاي ساده، تجهيزات خوبي خريداري شده است و دانش فني آن در حال تکميل و توسعه ميباشد و تقريباً در تراشكاري پرة ريخته شده، مشكلي وجود ندارد.
اما تكنولوژي بعدي مورد نياز در اين قسمت، تکنولوژي سوراخكاري پرهها به روش الکتروشيميايي جهت ايجاد سوراخهاي خنککننده هوا روي پرهها ميباشد. در اين بخش فعلاً دانش فني و تجهيزات لازم موجود نيست و وزارت نيرو در حال وارد كردن تكنولوژي آن است. در حال حاضر شركت‌هاي داخلي براي سوراخكاري قطعات، آنها را به خارج از كشور ارسال مي‌كنند.
4-پوششدهي
براي پوششدهي در كشور، دو مركز خوب موجود است. يك مركز در "صها" است كه پوششدهي پرههاي هوايي را انجام مي‌دهد و با استانداردهاي 30 سال پيش كار مي‌كند. مشكل اين مركز، قطع ارتباط با صنعت مادر خود و عدم بهروزكردن استانداردهاي خود است. مركزي نيز در کرج وجود دارد که روي پوششدهي پرههاي صنعتي وزارت نيرو مشغول فعاليت است.
مطلب قابل توجه در اينجا، حرکت به سمت پوشش‌هاي جديد است. در حال حاضر قطعاتي در داخل کشور وجود دارند که با "پلاسما اسپري" تحت خلاء، پوشش داده ميشوند. هرچند که تجهيزات آن قبلاً خريداري شده است، ولي به طور متمرکز روي آن کاري صورت نگرفته است، لذا برنامهريزي در اين زمينه نيز ضروري است.
وضعيت كنوني كشور در رابطه با توليد توربين گازي
اقداماتي توسط وزارتخانههاي نيرو و نفت، جهت تمركز توليد توربين در حال انجام است. يكي از مشكلات مهم در بحث ساخت و تعمير توربينها، تنوع آنها ميباشد كه در نتيجه توجيه اقتصادي از بين ميرود. بنابراين در اين وزارت خانهها تصميم گرفته شد كه تنوع، پايين آورده شود و انتقال دانش روي موتورهاي خاصي انجام گيرد.
در اين رابطه وزارت نيرو براي توليد 30 عدد توربين گازي "زيمنس" که با استفاده از شرکتهاي داخلي ساخته خواهد شد، قراردادي با شرکت Ansaldo ايتاليا منعقد کرده است كه در اين راستا شرکت "توگا" تأسيس شده است. در اين قرارداد، تکنولوژي تمامي بخشهاي توربين بجز پرههاي آن انتقال داده ميشود و اخيراً براي توليد پرههاي اين توربينها با شرکتهاي Non-OEM ارتباط برقرار شده است.
وزارت نفت نيز قراردادي با "Alstom" جهت ساخت 50 دستگاه توربين، براي انتقال دانش فني به داخل کشور منعقد کرده است که البته در اينجا نيز پرهها جزء قرارداد نيست.
در بخش هوايي اطلاعات دقيقي در مورد برنامه کلان ساخت موتورهاي توربين گازي در دسترس نيست. اما رشد صنعت پرههاي هوايي در کشور نياز مبرم به برنامهريزي کلان و تعيين اهداف درازمدت در اين زمينه دارد. 