Kompleksowa strategia poprawy dokładności produkcji łopatek turbin
Jako kluczowy element konwersji energii dynamicznej w fazie gazowej, dokładność wymiarowa łopatek turbiny jest nie tylko związana z możliwością płynnego montażu turbiny gazowej, ale także kluczem do zapewnienia jej bezpiecznej pracy. Części łopatek turbin są złożonymi powierzchniami przestrzennymi o nierównej grubości, a proces odlewania precyzyjnego o nieokreślonej precyzji jest skomplikowany, w którym każdy etap ma wpływ na dokładność wymiarową końcowej łopatki i trudno jest uwzględnić charakterystykę geometryczną zginania i skręcania ostrza oraz krzywizny ostrza jedynie w oparciu o metodę redukcji powierzchni formy. Podczas procesu od formy woskowej do odlewu ostrza nastąpi nie tylko skurcz objętościowy, ale także właściwości geometryczne ulegną zmianie do pewnego stopnia, co spowoduje, że wielkość odlewu nie będzie wyrównana. Dlatego w rzeczywistym procesie produkcyjnym każde ogniwo produkcji łopatek turbiny musi być dokładnie mierzone i kontrolowane. Już w latach siedemdziesiątych XX wieku Wielka Brytania i Stany Zjednoczone osiągnęły niezwykłe wyniki w technologii sterowania rdzeniem i są wykorzystywane do odlewania. W ostatnich latach skanery optyczne i tomogrofia przemysłowa (CT) komputerowe pomiary łopatek silnika turbiny gazowej w innych krajach wymagają kontrolowania dokładności pomiaru łopatki w zakresie od 50 do 80 μm, a dopuszczalna tolerancja jest kontrolowana w zakresie ± ± 0,5 mm. Co więcej, poprzez rejestrację w modelu CAD, można bezpośrednio odzwierciedlić zniekształcenia i deformacje każdej części ostrza [51-52).
Ze względu na kluczową rolę łopatek i złożoność technologii produkcji, kontrola kształtu łopatek turbin jest uważana za bardzo podstawową technologię w innych krajach, a wyniki jej badań są rzadko ujawniane. Technologia testowania łopatek silników turbin gazowych w Chinach jest wciąż w fazie rozwoju. Jeśli chodzi o standardy technologii testowania, krajowymi standardami przemysłu lotniczego są jedynie HB5647-98 i HB20126-201. Dlatego niektórzy krajowi producenci i instytucje badawcze przedstawili własne wymagania techniczne dotyczące testowania i akceptacji do akceptacji wewnętrznej, co jest wygodne do zarządzania aplikacjami. W procesie tym łączą się one z obcą techniką pomiarową i w zależności od tego, czy urządzenie pomiarowe styka się z mierzonym obiektem, metodę pomiaru łopatki silnika turbogazowego dzieli się na kontaktową i bezkontaktową. Metody pomiaru kontaktowego obejmują głównie: standardową metodę pomiaru szablonu, metodę pomiaru indukcyjności i metodę pomiaru trzech współrzędnych. Do bezkontaktowych metod pomiarowych zalicza się przede wszystkim: pomiar skaningu laserowego, detekcję ultradźwiękową, pomiar wizyjny maszynowy oraz przemysłowy pomiar CT [53]. Ponadto obecnie niektórzy badacze przeprowadzili badania nad kontrolą rozmiaru ostrza w oparciu o symulację numeryczną, a akumulacja i transmisja błędów w oparciu o duże zbiory danych i symulację numeryczną stała się ważną metodą przyszłego rozwoju.
W oparciu o charakterystykę strukturalną i charakterystykę procesu odlewania cylindrycznych / monokrystalicznych łopatek turbin gazowych, kontrola dokładności wymiarowej całego procesu odlewania precyzyjnego jest kluczem do poprawy kwalifikowanego współczynnika wielkości łopatek. Na tej podstawie ta grupa badawcza przyjmuje metodę pomiaru skaningu laserowego 3D i przemysłową metodę pomiaru CT, w połączeniu z trójwymiarowymi współrzędnymi i metodami detekcji ultradźwiękowej, w celu wykrywania defektów i pomiaru wielkości na potrzeby procesu przygotowania całego procesu łopatek silników turbinowych gazowych (półfabrykat formy woskowej, półfabrykat rdzenia, rdzeń ceramiczny, rdzeń prasy woskowej, skorupa formy z woskiem, skorupa formy bez wosku, odlew). Ustalono dokładność wymiarową i model kontroli błędów całego procesu przygotowania łopatek turbiny.
FIGA. 18 przedstawiono analizę wyników pomiarów wielkości łopatek kluczowych aspektów, takich jak półwyrób, rdzeń i odlew wielkogabarytowych łopatek turbiny określonego typu opracowanej przez nas turbiny gazowej. W przypadku odlewów patrz DCPG5 w GB/T 6414−−2017, dopuszczalna tolerancja wynosi ±±0,5 mm, a dokładność pomiaru musi być kontrolowana na poziomie 120 μμm; Dopuszczalna tolerancja rdzenia ceramicznego wynosi ± ± 0,3 mm, a dokładność pomiaru musi być kontrolowana na poziomie 80 μμ
M. W procesie opracowywania łopatek zostanie przeprowadzona kontrola dokładności wymiarowej wszystkich przygotowywanych łopatek w całym procesie, a dokładność wymiarowa i błędy na etapie półwyrobu, rdzenia i odlewu podczas procesu przygotowania łopatki silnika turbogazowego zostaną przeanalizowane za pomocą oprogramowania do weryfikacji odwrotnej Geomajic-Control lub GOM. Wstępnie przedstawiono odchylenie wymiarowe i prawo odkształcenia całego procesu przygotowania ostrza. Wyniki pokazują, że nieniszczące metody pomiarowe, takie jak skanowanie laserowe 3D, przemysłowa tomografia komputerowa i badania ultradźwiękowe, mogą spełnić wymagania dotyczące dokładności pomiaru określonego typu łopatek silnika turbinowego. Trójwymiarowa metoda pomiaru skaningu laserowego pozwala uzyskać zarys kluczowych elementów pośrednich, takich jak łopatka, forma woskowa i rdzeń ceramiczny silnika z turbiną gazową, a także może dokładnie ocenić odkształcenie skrętne łopatki. Przemysłowa tomografia komputerowa może nie tylko wykryć wewnętrzne defekty rdzenia ceramicznego, formy woskowej i skorupy formy, ale także z dużą precyzją zmierzyć kontur, strukturę wewnętrznej wnęki, grubość ścianki i inne kluczowe części. Kontrola ultradźwiękowa może dokładnie zmierzyć strukturę grubości ścianki formy woskowej i ostrza. Te zaawansowane metody pomiarowe zapewniają pomiar wielkości i dokładną kontrolę całego procesu łopatek turbin o dużych rozmiarach, w szczególności pomiar wielkości skorupy formy w oparciu o przemysłową technologię detekcji CT, która może wyodrębnić strukturę wewnętrznej wnęki skorupy formy i porównać go z modelem, umożliwiając w ten sposób dokładny pomiar wielkości skorupy formy, niemożliwy do osiągnięcia tradycyjnymi metodami pomiarowymi.
Obecnie metody testowania, które są stopniowo rozwijane i wprowadzane do zastosowań inżynieryjnych łopatek silników turbin gazowych, znacznie skracają cykl rozwoju łopatek, poprawiają kwalifikowany współczynnik wielkości łopatek i zmniejszają koszt łopatek. Jednakże w odniesieniu do łopatek silników turbinowych nadal występują następujące braki: niekompletne specyfikacje techniczne i standardowy system badania łopatek, brak skutecznych środków weryfikacji technicznej, niewystarczające gromadzenie danych związanych ze zmianą wymiarów i kumulacją błędów podczas przygotowywania łopatek oraz brak -opracowano oprogramowanie do pomiaru i analizy wielkości ostrzy. Dzięki szerokiemu zastosowaniu technologii komputerowej w dziedzinie produkcji ostrzy, inteligentna technologia produkcji oparta na uczeniu maszynowym i symulacji numerycznej będzie również odgrywać ważną rolę w kontroli błędów całego procesu wytwarzania ostrza, aby poprawić dokładność kontroli rozmiaru ostrza.
