Uçak motoru yüksek basınçlı türbin kanadının kusur tespit teknolojisinin analizi
Türbin kanadı, uçak motorunun önemli bir bileşenidir ve işlenmesi karmaşıktır, bu da çok yüksek kalitede inceleme gerektirir. Lazer doğrudan yazma (LDM), yerli yüksek basınçlı türbin kanatlarının üretiminde kullanılır. Yüksek hassasiyet, yüksek yoğunluk ve yüksek spektral çözünürlük özelliklerine sahiptir ve 3D ölçüm, tahribatsız muayene ve 3D ürünlerin 3D yeniden yapılandırılması için kullanılabilir. Yerli yüksek basınçlı türbin kanadı üreticilerinde lazer direkt yazma teknolojisinin uygulanmasıyla yüksek basınçlı türbin kanatları seri üretime geçmiştir. Bu makale, yerli yüksek basınçlı türbin kanatlarının lazerle doğrudan yazma şekillendirme sürecini ve kusur tespit teknolojisini tanıtmakta ve kusur tespit yöntemini ve yazılımını analiz etmektedir.
Uçak motoru teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, uçak motoru kanat kalitesi konusunda daha yüksek gereksinimler ortaya koyuyor. Türbin kanadının mukavemeti, yorulma ömrü ve yüzey kütlesinin karmaşıklığı, performansını ölçmek için önemli göstergelerdir. Yüksek basınçlı türbin kanatlarının karmaşık üretim süreci nedeniyle kanatların çoğu doğrudan lazer yazımı ile üretilmektedir. Lazer doğrudan yazma teknolojisi, işlenecek alandaki lazeri sürekli olarak ışınlamak için yüksek güçlü bir yarı iletken lazer kullanır, böylece işlenecek alanda lazer ışınlarının düzgün bir dağılımını oluşturur. Geleneksel test yöntemleri, yüksek işlem maliyeti, düşük algılama verimliliği ve insan tarafından rahatsız edilmesinin kolay olması gibi bazı sorunlara sahip olan talaşlı imalat ve tahribatsız muayeneyi içerir. Bu nedenle türbin kanatlarının mükemmel mekanik özelliklere, korozyon direncine ve yorulma direncine sahip olmasını sağlamak için bunların doğru ve hızlı bir şekilde test edilmesi gerekir.
1.LDM sürecine giriş
Lazer doğrudan yazma (LDM), alt tabaka yüzeyindeki direnç malzemesi üzerinde değişken doz maruziyeti uygulamak ve geliştirme sonrasında direnç yüzeyinde gerekli kabartma konturunu oluşturmak için değişken yoğunluğa sahip bir tür lazer ışınıdır. Ana içeriği şunları içerir: uygun seramik malzemeyi seçin, uygun işleme yöntemini seçin, lazer işleme parametrelerini optimize edin. LDM teknolojisi, seramik malzemeler üzerine farklı desenler yazmak için yüksek güçlü lazer kullanma yöntemidir. Karmaşık morfoloji, hiperspektral çözünürlük ve dijital ürün modelleme elde etmek için seramik malzemelerin yüzeyine mikro yapılar kazıdı ve uçak motorları gibi hassas ekipmanların yüksek hassasiyet ve yüksek stabilite gereksinimlerini karşılamak için zengin yüzey ayrıntıları oluşturmak üzere bunu LDM süreciyle entegre etti. Lazer doğrudan yazma teknolojisi, geleneksel işlemlerle karşılaştırıldığında yeni üretim teknolojilerinden birinde bir dizi lazer işleme, tahribatsız muayene, görüntü işleme, CAD/CAM'dir, teknolojinin aşağıdaki avantajları vardır: ① yüksek işleme doğruluğu; ② Hızlı işlem hızı; ③ Yüksek malzeme kullanım oranı; ④ İyi yüzey kalitesi; ⑤ kişiselleştirilmiş özelleştirme yapılabilir. LDM teknolojisi, seramik malzemelerin yüzeyini yazmak için lazerle doğrudan yazma yöntemini kullanır ve lazerin etkisi altında malzemenin iç mikro yapısında (atomlar, moleküller vb. gibi) fotokimyasal reaksiyonlar meydana gelir, böylece malzemenin yapısı ve özellikleri değişir. malzeme. Lazer doğrudan yazma teknolojisine ulaşmanın pek çok yolu vardır ve seramik malzemeler için esas olarak üç tip vardır: birinci tip geleneksel yöntemdir (kimyasal buhar biriktirme, eriterek hızlı söndürme, plazmayla zenginleştirilmiş CVD, vb. gibi); İkincisi, ileri teknoloji (3D baskı, lazerle doğrudan yazma vb.); Üçüncüsü, 3D baskı + lazer eritme kutbu teknolojisidir (örneğin: 3D baskı + lazer eritme kutbu kaydırma teknolojisi, vb.). Lazer seçici eritme şekillendirme teknolojisinin üç ana yöntemi vardır. Bunlardan biri, seramik malzemeleri lazerle soyup karmaşık üç boyutlu morfolojiye sahip hale getirmektir. İkincisi gravür, gravür; Üçüncüsü ise grafik işleme için seramik malzemelerin yüzeyine lazerle doğrudan aşındırma yönteminin kullanılmasıdır. LDM teknolojisinde kullanılan lazer enerji yoğunluğu yüksektir ve seramik malzemeleri aşındırmak için yüksek enerji yoğunluğu gerekir. Aynı zamanda lazer ablasyon derinliğinin de hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekmektedir.
2. Kusur tespit teknolojisi
Şu anda, bıçak kusurlarının endüstriyel tespiti esas olarak X-ışını yöntemi, ultrasonik yöntem ve X-ışını perspektif yöntemidir. X-ışını yöntemi, ultrasonik yöntem tahribatsız bir muayene yöntemidir, malzemenin iç kusurlarını tespit edebilir, X-ışını perspektif yöntemi, işlenmiş nesneyi ışınlamak için kaynak tarafından yayılan X-ışını veya gama ışınlarının kullanılmasıdır, Malzemenin içindeki küçük kusurları tespit etmek için, ancak ışının nüfuz etme yeteneği sınırlıdır, küçük kusurları tespit edemez. Bu nedenle pratik uygulamalarda X-ışını yöntemi ve ultrasonik yöntem ana tespit araçlarıdır. Ancak teknolojinin gelişmesiyle birlikte mikro odaklı endüstriyel CT tespiti, tahribatsız, yüksek verimli ve yüksek hassasiyetli olması nedeniyle türbin kanadı imalatı alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.
(a) Giriş kenarının radyografik transillüminasyonu
(b) Egzoz kenarının radyografik nüfuzu
(c) Giriş kenarı dijital radyografi ile aydınlatılır
2.1 X-ışını tespiti X-ışını tespiti, test edilen nesnenin yüzeyinde X-ışınları yaymak için bir X-ışını tüpü kullanmak, test edilen nesnenin yüzeyindeki kusurları gözlemlemek ve ardından niceliksel olarak belirlemek için görüntü kaydını kullanmaktır. ve nesneyi bulun. Farklı penetrasyon derinliğine göre X-ışını üç yönteme ayrılabilir: penetrasyon derinliği, penetrasyon genişliği ve penetrasyon kalınlığı. Transillüminasyon yöntemi, malzemenin iç kusurlarını tespit etmek amacıyla test edilen malzemenin yüzeyini ışınlamak için X-ışını tüpünü kullanır. Ekipman ve teknolojinin sınırlı olması nedeniyle, yöntemin karmaşık yapısal parçaların iç kusurlarının doğru bir şekilde ölçülmesini sağlamak zordur. Bu yöntem, pürüzsüz yüzeye ve eşit yoğunluğa sahip iş parçası için uygundur, ancak karmaşık iç bileşenlerin yerini doğru bir şekilde belirleyemez ve ölçemez.
2.2 Ultrasonik algılama Ultrasonik algılamanın temel prensibi, ultrasonik dalgalar yaymak için ultrasonik dedektörü ve probu kullanmaktır ve prob, konumlandırma için yankıyı alır. Ultrasonik algılama teknolojisi, yüksek hassasiyet, yüksek penetrasyon, yüksek hassasiyet ve sürekli algılama avantajlarından dolayı endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Metal malzemeler için genellikle düz kafa ve eğik kafa iki yöntem kullanılır, düz kafa algılama derinliği genellikle 1 mm'dir, eğimli kafa algılama derinliği genellikle 5 mm'dir, pratik uygulamalarda, farklı problar kullanılarak ölçülecek farklı nesnelere göre ultrasonik algılama cihazı. Türbin kanadı malzemesinin termal iletkenliği yüksektir, bu nedenle ultrasonik algılama için iyi termal performansa sahip prob seçilmelidir. Oda sıcaklığında cam seramik çubuk gibi düşük yoğunluklu ultrasonik sinyaller için, iyi termal özellikleri nedeniyle algılama gereksinimlerini tam olarak karşılayabilir. Yüksek yoğunluklu kusurlar veya kalıntılar içeren malzemeler için güçlü penetrasyona ve yüksek hassasiyete sahip bir prob seçilmelidir ve büyük boyutlu kusurlar içeren malzemeler için algılama için sürekli emisyon yöntemi ve darbe yansıma yöntemi kullanılabilir. Pratik uygulamada, tek uzunlamasına dalga, çift kayma dalgası ve uzunlamasına dalgadan oluşan birleştirme yöntemi kullanılabilir ve çatlaklar ve diğer kusurları içeren malzemeler için tek uzunlamasına dalga algılamanın kullanılması mümkün olur. Şu anda ultrasonik test teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak pahalı test ekipmanları nedeniyle saha testleri için uygun değildir.
2.3 Mikro odaklı Endüstriyel CT tespiti Mikro odaklı endüstriyel CT tespiti esas olarak bir ışın ışını oluşturmak için maddedeki X-ışını veya gama ışını iletimini ve yansımasını kullanır ve daha sonra dedektör, X-ışınına dönüştürülen enerjiyi absorbe etmek için tespit edilen nesne üzerindeki ışın ışınını alır. Işınlar veya gama ışınları ve daha sonra dedektör enerjiyi elektrik sinyallerine dönüştürür ve işlemden sonra nesnenin yapı görüntüsü elde edilebilir. Tespit sırasında öncelikle nesne X-ışını kaynağı üzerine yerleştirilir, ardından tarama yöntemiyle nesnenin içinden geçen X-ışını ışınının oluşturduğu sinyal alınır. Algılama nesnesi şeffaf olmayan bir durumda olduğunda, dedektör tarafından alınan sinyal noktasal olacaktır; Algılanan nesne iletildiğinde dedektör tarafından alınan sinyal tarafından benek üretilir. Nokta alanının büyük olması tespit edilen nesnede büyük bir kusur olduğunu gösterir. Nokta alanının küçük olması, tespit edilen nesnede küçük bir kusur olduğunu gösterir. Beneklenmenin görüntü kalitesi üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için, benek etkisini ortadan kaldıracak ve görüntü kalitesini iyileştirecek özel yöntemler kullanılabilmektedir. Örneğin, dedektör önüne renk filtresi eklenerek noktaların ortadan kaldırılması sağlanabilir, ayrıca dedektör parametreleri değiştirilerek beneklenme bastırılabilir ve küçük boyutlu kusurlar için doğrusal tarama yapılabilir; Büyük boyutlu kusurlar için yüzey taraması mümkündür. Yüksek basınçlı türbin kanatlarının tespiti için spesifik çalışma koşullarına göre uygun test yöntemleri ve test parametreleri seçilmelidir. Çok ışınlı ışık tespiti genellikle benimsenir ve görüntü edinme sisteminde ana tespit ünitesi olarak doğrusal dizi dedektörleri kullanılır. X-ışını ve gama ışınları esas olarak farklı bıçak malzemelerine göre tespit için kullanılır.
3.Defect tespit yazılımı tanıtımı
Bu makale, yüksek basınçlı türbin kanadı kusur tespiti için uygun bir mikrofokal CT tarama yazılımını tanıtmaktadır. Yazılım temel olarak aşağıdaki işlevleri yerine getirir: (1) tarama verilerinin okunması; ② Görüntü ölçümü ve analizi; ③ Kusurların otomatik tespiti; ④ Veri yönetimi; ⑤ Kalite kontrol; ⑥ Üç boyutlu rekonstrüksiyon. Bunlar arasında tarama verilerinin okunması, görüntünün orta noktasının sayısını, konumunu, şeklini, boyutunu ve diğer bilgilerini belirleyen çok önemli bir veridir. Tespit sonuçlarına göre CT taraması sonuçları farklı gereksinimlere göre ayarlanabilir. Veri işlemeyi taramak için yazılımda kusurların sınıflandırılması, kusurların filtrelenmesi, kusurların kaydedilmesi, kusurların düzeltilmesi, kusurların yeniden yapılandırılması ve diğer işlevler bulunur. Tablo 1 CT tarama parametreleri.
4.LDM bıçak algılama testi araştırması
Karıştırma öncesi ve sonrası gerçek çalışma verileri Tablo 6'da gösterilmektedir. Tablo 6'dan test koşullarında %100 doğal gaz yakıldığında gaz türbininin çıkış gücünün 179,8 MW olduğu görülmektedir. ve verimlilik %35,49'dur. Gaz türbininin çıkış gücü 169,0MW olup verimliliği %35,81 olup, bu da temel olarak hesaplanan değerle tutarlıdır.
4.1 İkincil işlem kusurları İkincil işlem, bıçak onarımı, taşlama, cilalama ve diğer işlem süreçlerini ifade eder; ikincil işlem sürecinde aşağıdaki sorunlar ortaya çıkabilir: (1) yüzey pürüzlülüğü standartlara uygun değil: parlatma işleminde parlatma ekipmanı üretecektir Belli bir gürültü, böylece cilalama sonrası yüzey pürüzlülüğü gereksinimleri karşılayamıyor. Bu tür gürültüyü ortadan kaldırmak için üreticiler genellikle ultrasonik, elektroliz ve diğer yöntemleri kullanırlar, ultrasonik, elektroliz yüzey pürüzlülüğünü ortadan kaldırabilir, ancak ultrasonik, toz veya yağın bıçağın yüzeyine etkisine karşı daha hassastır, bu nedenle ister ultrasonik ister elektroliz olsun, bıçağın yüzey pürüzlülüğünün giderilmesi için uygun değildir. Gerçek üretimde bıçağın yüzey pürüzlülüğü gereksinimleri karşılamadığında taşlama kullanılabilir. Kusurlar etkili bir şekilde ortadan kaldırılabilse de, taşlamadan sonra hala ikincil işleme ihtiyaç duyulmaktadır. (2) Niteliksiz yüzey kalitesi: Yüksek basınçlı türbin kanatlarının üretim sürecinde, kanatların yüzey kalitesi standardı karşılamıyorsa, sorunu çözmek için cilalama, cilalama gibi önlemler alınabilir. Bu yöntem kusurları ortadan kaldırabilse de bıçakların performansını düşürür. Performansını arttırmak için üreticiler genellikle üretim sürecinde birçok kez parlatıp cilalarlar, ancak taşlama ve cilalama sırasında ikincil işlem kusurlarının oluşması kolaydır.
4.2 Malzeme tabakalaşması Yüksek basınçlı türbin kanatlarının üretim prosesinde, proses parametrelerinin uyumsuzluğu nedeniyle kanatların içine bir veya daha fazla ham madde veya yabancı madde girerek malzeme tabakalaşmasına neden olur. Gerçek testte, delaminasyon kusurlu yüksek basınçlı türbin kanadı numune diskine yerleştirilebilir ve numune diski, malzemenin delaminasyon kusurlarını bulmak için sıradan numune diskiyle karşılaştırılabilir. Konumlandırma işlemi sırasında bir sorun varsa, spesifik kusur tipini belirlemek amacıyla spesifik konumunu belirlemek için daha fazla inceleme yapılması gerekir.
4.3 Gözeneklilik ve Cüruf içerme kusurları, gözeneklilik ve cüruf içerme gibi kusurlar, yüksek basınçlı türbin kanatlarının üretiminde yaygın olarak görülen kalite sorunlarıdır. Gözeneklilik kusuru, yüksek basınçlı türbin kanatlarının performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olan malzeme mukavemetindeki düşüşün ana nedenidir. Gerçek üretimde kusurlar genellikle iç kısımdaki küçük kabarcıklarla karakterize edilir. Diğer katı maddelerle karşılaştırıldığında kabarcığın boyutu diğer katı maddelerle karşılaştırıldığında çok küçüktür, kabarcığın iç duvarı büyük strese maruz kaldığında çatlaklar meydana gelir, ayrıca kabarcığın iç duvarı nispeten zayıftır, dış stresin etkisi altında yırtılması kolaydır. Yüksek basınçlı türbin kanatlarının işlenmesinde belli ölçüde yanma olayına neden olacak ısı transfer sorunları yaşanmaktadır. Ablasyon kısmı zamanında çıkarılmazsa kalıntılar oluşabilir. Cüruf kalıntıları, kalıntıların yaygın bir şeklidir ve cüruf kalıntıları, gözeneklilik kusurlarından daha ciddidir; bu, yalnızca yüksek basınçlı türbin kanatlarının servis performansını ve ömrünü ciddi şekilde etkilemekle kalmaz, aynı zamanda kanat gücünde düşüşe ve hatta arızaya da yol açabilir. Gerçek üretimde, yüksek basınçlı türbin kanatlarının cüruf içerme alanı büyük değilse, bunu tespit etmek için geleneksel endüstriyel CT yöntemi kullanılabilir; cüruf alanı büyükse veya belirgin kusurlar varsa, tespit ve analiz için mikrokok endüstriyel CT'si kullanılmalıdır. Mikro odaklı endüstriyel CT tespiti sürecinde, görüntü bulanıklığını önlemek amacıyla, net ve doğru kusur bilgisi elde etmek için görüntü ön işleme tabi tutulabilir ve bölümlere ayrılabilir.
Özetle, uçak motoru teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, yüksek basınçlı türbin kanatlarının kalite tespiti giderek daha önemli hale geliyor. Bu makale, çeşitli yaygın yüksek basınçlı türbin kanadı kusur tespit teknolojilerini tanıtmaktadır. Pratik uygulamalarda farklı kusur tespit teknolojileri farklıdır. Farklı kusur tespit teknolojilerini uygularken kanatların özel koşullarına göre bunları seçip birleştirmek gerekir. Yüksek basınçlı türbin kanadı kusur tespit teknolojisinin geliştirilmesi hâlâ birçok zorluk ve zorlukla karşı karşıyadır. Gelecekte, uçak motoru yüksek basınçlı türbin kanadı kusur tespitinin gerekliliklerini daha iyi karşılamak için ekipman doğruluğunun, veri işleme kapasitesinin ve algoritma performansının daha da geliştirilmesi gerekmektedir.
