Aviācijas dzinēja augstspiediena turbīnas lāpstiņas defektu noteikšanas tehnoloģijas analīze
Turbīnas lāpstiņa ir galvenā aviācijas dzinēja sastāvdaļa, un tās apstrāde ir sarežģīta, kas prasa ļoti augstas kvalitātes pārbaudi. Lāzera tiešo rakstīšanu (LDM) izmanto sadzīves augstspiediena turbīnu lāpstiņu ražošanai. Tam ir augstas precizitātes, augsta blīvuma un augstas spektrālās izšķirtspējas īpašības, un to var izmantot 3D mērījumiem, nesagraujošai pārbaudei un 3D produktu 3D rekonstrukcijai. Izmantojot lāzera tiešās rakstīšanas tehnoloģiju vietējiem augstspiediena turbīnu lāpstiņu ražotājiem, augstspiediena turbīnu lāpstiņas ir sasniegušas masveida ražošanu. Šis raksts iepazīstina ar lāzera tiešās rakstīšanas formēšanas procesu un sadzīves augstspiediena turbīnu lāpstiņu defektu noteikšanas tehnoloģiju, kā arī analizē defektu noteikšanas metodi un programmatūru.
Strauji attīstoties aviācijas dzinēju tehnoloģijai, aerodinamiskie dzinēji izvirza augstākas prasības asmens kvalitātei. Turbīnas lāpstiņas izturība, noguruma kalpošanas laiks un virsmas masas sarežģītība ir svarīgi rādītāji, lai novērtētu tās veiktspēju. Sakarā ar augstspiediena turbīnu lāpstiņu sarežģīto ražošanas procesu, lielākā daļa lāpstiņu tiek ražotas ar lāzera tiešo rakstīšanu. Lāzera tiešās rakstīšanas tehnoloģija izmanto lieljaudas pusvadītāju lāzeru, lai nepārtraukti apstarotu lāzeru apstrādājamajā zonā, tādējādi veidojot vienmērīgu lāzera staru sadalījumu apstrādājamajā zonā. Tradicionālās testēšanas metodes ietver apstrādi un nesagraujošo testēšanu, kam ir dažas problēmas, piemēram, augstas apstrādes izmaksas, zema noteikšanas efektivitāte un viegli traucēt cilvēkiem. Tāpēc, lai nodrošinātu, ka turbīnu lāpstiņām ir izcilas mehāniskās īpašības, izturība pret koroziju un izturība pret nogurumu, tās ir precīzi un ātri jāpārbauda.
1.LDM procesa ievads
Lāzera tiešā rakstīšana (LDM) ir sava veida lāzera stars ar mainīgu intensitāti, lai īstenotu mainīgas devas iedarbību uz pretestības materiālu uz substrāta virsmas un pēc izstrādes veidotu nepieciešamo reljefa kontūru uz rezista virsmas. Tās galvenais saturs ir: izvēlēties piemērotu keramikas materiālu, izvēlēties piemērotu apstrādes metodi, optimizēt lāzera apstrādes parametrus. LDM tehnoloģija ir lielas jaudas lāzera izmantošanas metode dažādu rakstu rakstīšanai uz keramikas materiāliem. Tas iegravēja mikrostruktūras uz keramikas materiālu virsmas, lai panāktu sarežģītu morfoloģiju, hiperspektrālo izšķirtspēju un digitālo produktu modelēšanu, un integrēja to ar LDM procesu, lai radītu bagātīgas virsmas detaļas, kas atbilst augstas precizitātes un augstas stabilitātes prasībām attiecībā uz precizitātes aprīkojumu, piemēram, gaisa kuģu dzinējiem. Lāzera tiešās rakstīšanas tehnoloģija ir lāzera apstrādes, nesagraujošās pārbaudes, attēlu apstrādes, CAD/CAM komplekts vienā no jaunajām ražošanas tehnoloģijām, salīdzinot ar tradicionālo procesu, tehnoloģijai ir šādas priekšrocības: ① augsta apstrādes precizitāte; ② Ātrs apstrādes ātrums; ③ augsts materiālu izmantošanas līmenis; ④ laba virsmas kvalitāte; ⑤ var personalizēt pielāgošanu. LDM tehnoloģija izmanto lāzera tiešās rakstīšanas metodi, lai ierakstītu keramikas materiālu virsmu, un materiāla iekšējā mikrostruktūrā (piemēram, atomos, molekulās utt.) notiek fotoķīmiskās reakcijas lāzera iedarbībā, tādējādi mainot materiāla struktūru un īpašības. materiāls. Ir daudzi veidi, kā panākt lāzera tiešās rakstīšanas tehnoloģiju, un galvenokārt ir trīs veidu keramikas materiāli: pirmais veids ir tradicionālā metode (piemēram, ķīmiskā tvaiku pārklāšana, kušanas ātra dzesēšana, plazmas pastiprināta CVD utt.); Otrkārt, progresīvas tehnoloģijas (piemēram, 3D druka, lāzera tiešā rakstīšana utt.); Trešā ir 3D druka + lāzera kausēšanas stabu tehnoloģija (piemēram: 3D druka + lāzera kausēšanas polu maiņas tehnoloģija utt.). Ir trīs galvenās lāzera selektīvās kausēšanas formēšanas tehnoloģijas metodes. Viens no tiem ir izmantot lāzeru, lai attīrītu no keramikas materiāliem, lai tiem būtu sarežģīta trīsdimensiju morfoloģija. Otrais ir kodināšana, kodināšana; Trešais ir izmantot lāzera tiešās kodināšanas metodi uz keramikas materiālu virsmas grafikas apstrādei. LDM tehnoloģijā izmantotais lāzera enerģijas blīvums ir augsts, un keramikas materiālu kodināšanai ir nepieciešams augsts enerģijas blīvums. Tajā pašā laikā precīzi jākontrolē lāzera ablācijas dziļums.
2. Defektu noteikšanas tehnoloģija
Pašlaik asmeņu defektu rūpnieciskā noteikšana galvenokārt ir rentgena metode, ultraskaņas metode un rentgenstaru perspektīvas metode. Rentgenstaru metode, ultraskaņas metode ir nesagraujoša testēšanas metode, tā var noteikt materiāla iekšējos defektus, rentgenstaru perspektīvas metode ir avota izstarotā rentgena vai gamma staru izmantošana apstrādātā objekta apstarošanai, lai atklātu sīkos defektus materiāla iekšienē, bet staru iespiešanās spēja ir ierobežota, nevar noteikt sīkos defektus. Tāpēc praktiskajā pielietojumā galvenie noteikšanas līdzekļi ir rentgena metode un ultraskaņas metode. Tomēr, attīstoties tehnoloģijām, rūpnieciskā CT noteikšana ar mikrofokusu ir plaši izmantota turbīnas lāpstiņu ražošanas jomā, pateicoties tās nesagraujošajai, augstajai efektivitātei un augstajai precizitātei.
a) ieplūdes malas radiogrāfiska caurspīdēšana
b) Radiogrāfiska iespiešanās izplūdes malā
c) ieplūdes malu izgaismo digitālā radiogrāfija
2.1. Rentgenstaru noteikšana Rentgenstaru noteikšana ir rentgenstaru caurules izmantošana, lai izstarotu rentgenstarus uz pārbaudāmā objekta virsmas, novērotu pārbaudāmā objekta virsmas defektus un pēc tam izmantotu attēla ierakstīšanu, lai noteiktu kvantitatīvus datus. un atrodiet objektu. Atbilstoši dažādajam iespiešanās dziļumam rentgenstaru var iedalīt trīs metodēs: iespiešanās dziļums, iespiešanās platums un iespiešanās biezums. Transiluminācijas metode izmanto rentgena cauruli, lai apstarotu pārbaudāmā materiāla virsmu, lai noteiktu materiāla iekšējos defektus. Iekārtu un tehnoloģiju ierobežotības dēļ ar metodi ir grūti panākt precīzu sarežģītu konstrukcijas daļu iekšējo defektu kvantitatīvo noteikšanu. Šī metode ir piemērota sagatavei ar gludu virsmu un vienmērīgu blīvumu, taču tā nevar precīzi noteikt un noteikt sarežģītās iekšējās sastāvdaļas.
2.2 Ultraskaņas noteikšana Ultraskaņas noteikšanas pamatprincips ir izmantot ultraskaņas detektoru un zondi, lai izstarotu ultraskaņas viļņus, un zonde saņem atbalsi pozicionēšanai. Ultraskaņas noteikšanas tehnoloģija tiek plaši izmantota rūpniecības jomās, jo tās priekšrocības ir augsta jutība, augsta iespiešanās spēja, augsta precizitāte un nepārtraukta noteikšana. Metāla materiāliem parasti izmantojiet taisnu galvu un slīpu galvu divas metodes, taisnas galvas noteikšanas dziļums parasti ir 1 mm, slīpas galvas noteikšanas dziļums parasti ir 5 mm, praktiskos lietojumos ultraskaņas noteikšanas ierīce atbilstoši dažādiem mēramajiem objektiem, izmantojot dažādas zondes. Turbīnas lāpstiņas materiāla siltumvadītspēja ir augsta, tāpēc ultraskaņas noteikšanai ir jāizvēlas zonde ar labu siltuma veiktspēju. Zemas intensitātes ultraskaņas signālam, piemēram, istabas temperatūras stikla keramikas stienim tā labo termisko īpašību dēļ, tas pilnībā atbilst noteikšanas prasībām. Materiāliem, kas satur liela blīvuma defektus vai ieslēgumus, jāizvēlas zonde ar spēcīgu iespiešanos un augstu jutību, savukārt materiāliem, kas satur liela izmēra defektus, noteikšanai var izmantot nepārtrauktas emisijas metodi un impulsa atstarošanas metodi. Praktiskā pielietojumā var izmantot viena gareniskā viļņa, dubultā bīdes viļņa un gareniskā viļņa savienojuma metodi, un ir iespējams izmantot viena gareniskā viļņa noteikšanu materiāliem, kuros ir plaisas un citi defekti. Pašlaik ultraskaņas testēšanas tehnoloģija ir plaši izmantota, taču dārgo testēšanas iekārtu dēļ tā nav piemērota lauka testēšanai.
2.3. Mikrofokusa rūpnieciskā CT noteikšana Mikrofokusa rūpnieciskā CT noteikšana galvenokārt izmanto rentgena vai gamma staru pārraidi un atstarošanos vielā, lai izveidotu staru kūli, un pēc tam detektors saņem staru staru apstarošanu uz atklāto objektu, lai absorbētu enerģiju, kas tiek pārveidota par rentgena staru. stariem vai gamma stariem, un tad detektors pārvērš enerģiju elektriskos signālos, un tad pēc apstrādes var iegūt objekta struktūras attēlu. Noteikšanas laikā objekts vispirms tiek novietots uz rentgenstaru avota, un pēc tam ar skenēšanas metodi tiek uztverts signāls, ko veido caur objektu ejošs rentgena stars. Kad noteikšanas objekts atrodas necaurspīdīgā stāvoklī, detektora saņemtais signāls būs plankumains; Raibumu ģenerē signāls, ko detektors saņem, kad tiek pārraidīts atklātais objekts. Ja plankuma laukums ir liels, tas norāda, ka atklātajā objektā ir liels defekts. Ja plankuma laukums ir mazs, tas norāda, ka konstatētajā objektā ir neliels defekts. Lai novērstu plankumu ietekmi uz attēla kvalitāti, var izmantot īpašas metodes, lai novērstu plankumu efektu un uzlabotu attēla kvalitāti. Piemēram, detektora priekšā var pievienot krāsu filtru, lai novērstu plankumus, turklāt, mainot detektora parametrus, var nomākt raibumu, kā arī var veikt lineāro skenēšanu maza izmēra defektiem; Liela izmēra defektiem ir iespējama virsmas skenēšana. Augstspiediena turbīnu lāpstiņu noteikšanai ir jāizvēlas piemērotas pārbaudes metodes un testa parametri atbilstoši konkrētajiem darba apstākļiem. Parasti tiek pieņemta daudzstaru gaismas noteikšana, un kā galvenā noteikšanas vienība attēla iegūšanas sistēmā tiek izmantoti lineārie masīvu detektori. Rentgena un gamma starus galvenokārt izmanto, lai noteiktu dažādus asmeņu materiālus.
3.Defektu noteikšanas programmatūras ieviešana
Šajā rakstā ir aprakstīta mikrofokālās CT skenēšanas programmatūra, kas piemērota augstspiediena turbīnas lāpstiņu defektu noteikšanai. Programmatūra galvenokārt veic šādas funkcijas: (1) skenēšanas datu nolasīšana; ② attēla mērīšana un analīze; ③ Automātiska defektu noteikšana; ④ Datu pārvaldība; ⑤ Kvalitātes kontrole; ⑥ Trīsdimensiju rekonstrukcija. Tostarp skenēšanas datu nolasīšana ir ļoti svarīgi dati, kas nosaka attēla viduspunkta skaitu, novietojumu, formu, izmēru un citu informāciju. Pamatojoties uz noteikšanas rezultātiem, CT skenēšanas rezultātus var pielāgot atbilstoši dažādām prasībām. Skenēšanas datu apstrādei programmatūrai ir defektu klasifikācija, defektu filtrēšana, defektu reģistrēšana, defektu labošana, defektu rekonstrukcija un citas funkcijas. 1. tabula CT skenēšanas parametri.
4.LDM asmeņu noteikšanas testa izpēte
Faktiskie darbības dati pirms un pēc sajaukšanas ir parādīti 6. tabulā. No 6. tabulas redzams, ka testa apstākļos, sadedzinot 100% dabasgāzes, gāzes turbīnas izejas jauda ir 179,8 MW. un efektivitāte ir 35,49%. Gāzes turbīnas izejas jauda ir 169,0 MW un efektivitāte ir 35,81%, kas būtībā atbilst aprēķinātajai vērtībai.
4.1. Sekundārās apstrādes defekti Sekundārā apstrāde attiecas uz asmeņu remonta, slīpēšanas, pulēšanas un citiem apstrādes procesiem, otrreizējās apstrādes procesā var rasties šādas problēmas: (1) virsmas raupjums neatbilst standartam: pulēšanas procesā pulēšanas iekārtas radīs zināms troksnis, lai virsmas raupjums pēc pulēšanas neatbilst prasībām. Lai novērstu šāda veida troksni, ražotāji parasti izmanto ultraskaņu, elektrolīzi un citas metodes, lai to noņemtu, ultraskaņa, elektrolīze var noņemt virsmas raupjumu, bet ultraskaņa ir jutīgāka pret putekļu vai eļļas ietekmi uz asmens virsmu, tādēļ neatkarīgi no tā, vai tā ir ultraskaņa vai elektrolīze, tie nav piemēroti asmens virsmas raupjuma noņemšanai. Faktiskajā ražošanā, kad asmens virsmas raupjums neatbilst prasībām, var izmantot slīpēšanu. Lai gan defektus var efektīvi novērst, pēc slīpēšanas joprojām ir nepieciešama otrreizēja apstrāde. (2) Nekvalificēta virsmas kvalitāte: augstspiediena turbīnu lāpstiņu ražošanas procesā, ja lāpstiņu virsmas kvalitāte neatbilst standartam, problēmas risināšanai var veikt tādus pasākumus kā pulēšana un pulēšana. Lai gan šī metode var novērst defektus, tā samazina asmeņu veiktspēju. Lai uzlabotu tā veiktspēju, ražotāji ražošanas procesā to nereti daudzkārt pulē un pulē, bet slīpējot un pulējot viegli rodas sekundāri apstrādes defekti.
4.2. Materiāla noslāņošanās Augstspiediena turbīnu lāpstiņu ražošanas procesā procesa parametru neatbilstības dēļ viens vai vairāki izejmateriāli vai piemaisījumi nonāk lāpstiņu iekšpusē, kā rezultātā notiek materiāla noslāņošanās. Faktiskajā pārbaudē augstspiediena turbīnas lāpstiņu ar atslāņošanās defektiem var novietot uz parauga diska, un parauga disku var salīdzināt ar parasto parauga disku, lai atrastu materiāla atslāņošanās defektus. Ja pozicionēšanas procesā rodas problēma, ir nepieciešama turpmāka pārbaude, lai noteiktu tā konkrēto atrašanās vietu, lai noteiktu konkrēto defekta veidu.
4.3. Porainības un izdedžu iekļaušanas defekti, piemēram, porainība un izdedžu iekļaušana, ir bieži sastopamas kvalitātes problēmas augstspiediena turbīnu lāpstiņu ražošanā. Porainības defekts ir galvenais materiāla izturības samazināšanās cēlonis, kas būtiski ietekmē augstspiediena turbīnu lāpstiņu darbību. Faktiskajā ražošanā defektus bieži raksturo nelieli burbuļi iekšpusē. Salīdzinot ar citām cietām vielām, burbuļa izmērs ir ļoti mazs, salīdzinot ar citām cietām vielām, kad burbuļa iekšējā siena tiek pakļauta lielam spriegumam, radīsies plaisas, turklāt burbuļa iekšējā siena ir salīdzinoši vāja, viegli plīst ārējā stresa ietekmē. Augstspiediena turbīnu lāpstiņu apstrādē ir dažas siltuma pārneses problēmas, kas zināmā mērā izraisīs degšanas parādību. Ja ablācijas daļa netiek savlaicīgi noņemta, var veidoties ieslēgumi. Izdedžu iekļaušana ir izplatīta ieslēguma forma, un izdedžu iekļaušanas defekti ir nopietnāki nekā porainības defekti, kas ne tikai nopietni ietekmē augstspiediena turbīnas lāpstiņu ekspluatācijas veiktspēju un kalpošanas laiku, bet arī var izraisīt lāpstiņu stiprības samazināšanos vai pat atteici. Faktiskajā ražošanā, ja augstspiediena turbīnu lāpstiņu izdedžu iekļaušanas laukums nav liels, tā noteikšanai var izmantot parasto rūpniecisko CT metodi; ja izdedžu laukums ir liels vai ir acīmredzami defekti, noteikšanai un analīzei jāizmanto mikrokoka rūpnieciskā CT. Mikrofokusa rūpnieciskās CT noteikšanas procesā, lai novērstu attēla izplūšanu, attēlu var iepriekš apstrādāt un segmentēt, lai iegūtu skaidru un precīzu informāciju par defektiem.
Rezumējot, nepārtraukti attīstoties aviācijas dzinēju tehnoloģijai, augstspiediena turbīnu lāpstiņu kvalitātes noteikšana kļūst arvien svarīgāka. Šajā rakstā ir aprakstītas vairākas izplatītas augstspiediena turbīnas lāpstiņu defektu noteikšanas tehnoloģijas. Praktiskajā pielietojumā dažādas defektu noteikšanas tehnoloģijas atšķiras. Pielietojot dažādas defektu noteikšanas tehnoloģijas, ir nepieciešams tās izvēlēties un kombinēt atbilstoši konkrētajiem asmeņu apstākļiem. Augstspiediena turbīnas lāpstiņu defektu noteikšanas tehnoloģijas izstrāde joprojām saskaras ar daudzām problēmām un grūtībām. Nākotnē ir jāuzlabo iekārtu precizitāte, datu apstrādes iespējas un algoritmu veiktspēja, lai labāk atbilstu aeronautikas dzinēju augstspiediena turbīnas lāpstiņu defektu noteikšanas prasībām.
