Анализа технологије детекције кварова лопатице турбине високог притиска аеромотора
Лопатица турбине је кључна компонента авио-мотора, а њена обрада је компликована, што захтева веома квалитетан преглед. Ласерско директно писање (ЛДМ) се користи за производњу домаћих лопатица турбина високог притиска. Има карактеристике високе прецизности, велике густине и високе спектралне резолуције, а може се користити за 3Д мерење, испитивање без разарања и 3Д реконструкцију 3Д производа. Са применом ласерске технологије директног писања код домаћих произвођача лопатица турбина високог притиска, лопатице турбина високог притиска су постигле масовну производњу. Овај рад представља процес ласерског формирања директног писања и технологију детекције квара домаћих лопатица турбине високог притиска и анализира метод и софтвер за детекцију дефеката.
Са брзим развојем технологије аеро-мотора, аеро-мотор поставља веће захтеве у погледу квалитета сечива. Чврстоћа лопатице турбине, век трајања и сложеност површинске масе су важни показатељи за мерење њених перформанси. Због сложеног процеса производње лопатица турбине високог притиска, већина лопатица се производи ласерским директним писањем. Технологија ласерског директног писања користи полупроводнички ласер велике снаге за континуирано зрачење ласера у области која се обрађује, тако да формира уједначену дистрибуцију ласерских зрака у области која се обрађује. Традиционалне методе испитивања обухватају машинска и неразорна испитивања, која имају неке проблеме као што су висока цена обраде, ниска ефикасност детекције и лако да их људи ометају. Стога, како би се осигурало да лопатице турбине имају одличне механичке особине, отпорност на корозију и отпорност на замор, морају се прецизно и брзо испитати.
1. Увођење ЛДМ процеса
Ласерско директно писање (ЛДМ) је врста ласерског зрака са променљивим интензитетом за имплементацију променљиве дозе експозиције на материјал отпорника на површини подлоге, и формирање потребне контуре рељефа на површини отпорника након развоја. Његов главни садржај укључује: одабир одговарајућег керамичког материјала, одабир одговарајуће методе обраде, оптимизација параметара ласерске обраде. ЛДМ технологија је метода коришћења ласера велике снаге за писање различитих узорака на керамичким материјалима. Урезао је микроструктуре на површину керамичких материјала да би постигао сложену морфологију, хиперспектралну резолуцију и дигитално моделирање производа, и интегрисао га са ЛДМ процесом како би се генерисали богати детаљи површине како би се испунили захтеви високе прецизности и високе стабилности прецизне опреме као што су мотори авиона. Технологија ласерског директног писања је скуп ласерске обраде, недеструктивног испитивања, обраде слике, ЦАД/ЦАМ у једној од нових производних технологија, у поређењу са традиционалним процесом, технологија има следеће предности: ① висока тачност обраде; ② Велика брзина обраде; ③ Висока стопа искоришћења материјала; ④ Добар квалитет површине; ⑤ може бити персонализовано прилагођавање. ЛДМ технологија користи ласерски метод директног писања за исписивање површине керамичких материјала, а фотохемијске реакције се дешавају у унутрашњој микроструктури материјала (као што су атоми, молекули, итд.) под дејством ласера, чиме се мења структура и својства материјала. материјала. Постоји много начина да се постигне ласерска технологија директног писања, а углавном постоје три типа за керамичке материјале: први тип је традиционална метода (као што је хемијско таложење паре, брзо гашење топљења, ЦВД побољшан плазмом, итд.); Друго, напредна технологија (као што је 3Д штампа, ласерско директно писање итд.); Трећи је 3Д штампа + технологија ласерског топљења (као што је: 3Д штампа + технологија ласерског померања полова итд.). Постоје три главне методе ласерске селективне технологије формирања топљења. Један је коришћење ласера за уклањање керамичких материјала како би они имали сложену тродимензионалну морфологију. Други је бакропис, бакропис; Трећи је коришћење ласерске методе директног нагризања на површини керамичких материјала за графичку обраду. Густина енергије ласера која се користи у ЛДМ технологији је висока, а потребна је велика густина енергије за гравирање керамичких материјала. Истовремено, дубина ласерске аблације мора бити прецизно контролисана.
2. Технологија откривања кварова
Тренутно, индустријска детекција дефеката сечива је углавном рендгенска метода, ултразвучна метода и метода рентгенске перспективе. Рендгенска метода, ултразвучна метода је метода недеструктивног испитивања, може открити унутрашње недостатке материјала, метода рендгенске перспективе је употреба рендгенских или гама зрака које емитује извор за зрачење обрађеног објекта, како би се открили ситни недостаци унутар материјала, али је способност продирања зрака ограничена, не може открити ситне недостатке. Стога, у практичним применама, рендгенска метода и ултразвучна метода су главна средства детекције. Међутим, са развојем технологије, индустријска ЦТ детекција са микро-фокусом се широко користи у области производње лопатица турбине због своје недеструктивне, високе ефикасности и високе прецизности.
(а) Радиографска трансилуминација улазне ивице
(б) Радиографски продор ивице издувних гасова
(ц) Усисна ивица је трансосветљена дигиталном радиографијом
2.1 Детекција рендгенских зрака Детекција рендгенских зрака је коришћење рендгенске цеви за емитовање рендгенских зрака на површини предмета који се тестира, посматрање недостатака на површини објекта који се тестира, а затим коришћење снимања слике за квантификацију и лоцирајте објекат. Према различитој дубини продирања, рендгенски зрак се може поделити на три методе: дубина продирања, ширина продирања и дебљина пенетрације. Метода трансилуминације користи рендгенску цев за озрачивање површине тестираног материјала да би се открили унутрашњи недостаци материјала. Због ограничења опреме и технологије, методом је тешко постићи тачну квантификацију унутрашњих дефеката сложених структурних делова. Ова метода је погодна за радни предмет са глатком површином и уједначеном густином, али не може прецизно лоцирати и квантификовати сложене унутрашње компоненте.
2.2 Ултразвучна детекција Основни принцип ултразвучне детекције је коришћење ултразвучног детектора и сонде за емитовање ултразвучних таласа, а сонда прима ехо за позиционирање. Технологија ултразвучне детекције се широко користи у индустријским областима због својих предности високе осетљивости, високе пенетрације, високе прецизности и континуиране детекције. За металне материјале, обично користите равну главу и косу главу две методе, дубина детекције равне главе је углавном 1 мм, дубина детекције нагнуте главе је углавном 5 мм, у практичним применама, ултразвучни уређај за детекцију према различитим објектима који се мере, користећи различите сонде. Топлотна проводљивост материјала лопатица турбине је висока, тако да се сонда са добрим термичким перформансама мора одабрати за ултразвучну детекцију. За ултразвучни сигнал ниског интензитета, као што је стаклокерамичка шипка на собној температури, због својих добрих термичких својстава, може у потпуности испунити захтеве детекције. За материјале који садрже дефекте или инклузије велике густине треба изабрати сонду са јаком пенетрацијом и високом осетљивошћу, а за материјале који садрже велике дефекте, за детекцију се може користити метода континуиране емисије и метода рефлексије импулса. У практичној примени може се користити метода спајања једноструког уздужног таласа, двоструког смичног таласа и уздужног таласа, а изводљиво је користити детекцију појединачних уздужних таласа за материјале који садрже пукотине и друге дефекте. Тренутно је технологија ултразвучног тестирања широко коришћена, али због своје скупе опреме за тестирање није погодна за тестирање на терену.
2.3 Микрофокус Индустријска ЦТ детекција Микрофокус индустријска ЦТ детекција углавном користи трансмисију и рефлексију рендгенских или гама зрака у супстанци да формира зрак зрака, а затим детектор прима зрачење зрака на детектованом објекту да апсорбује енергију, конвертовану у Кс- зрака или гама зрака, а затим детектор претвара енергију у електричне сигнале и тада се након обраде може добити слика структуре објекта. Приликом детекције, објекат се прво поставља на извор рендгенског зрака, а затим се методом скенирања прима сигнал формиран снопом рендгенског зрака који пролази кроз објекат. Када је објекат детекције у нетранспарентном стању, сигнал који детектор прима ће бити мрљав; Спецкле се генерише сигналом који детектор прими када се детектовани објекат преноси. Када је површина тачке велика, то указује да постоји велики дефект у откривеном објекту. Када је површина тачке мала, то указује да постоји мали недостатак у откривеном објекту. Да би се елиминисао ефекат спекла на квалитет слике, могу се користити посебне методе за уклањање ефекта спекле и побољшање квалитета слике. На пример, филтер у боји се може додати испред детектора да би се елиминисале мрље, поред тога, спекле се може потиснути променом параметара детектора, а линеарно скенирање се може извршити за дефекте мале величине; За велике дефекте могуће је скенирање површине. За детекцију лопатица турбине високог притиска треба изабрати одговарајуће методе испитивања и параметре испитивања у складу са специфичним условима рада. Обично се примењује детекција светлости са више снопа, а детектори линеарног низа се користе као главна јединица за детекцију у систему за аквизицију слике. Рендген и гама зраци се углавном користе за детекцију према различитим материјалима сечива.
3. Увођење софтвера за откривање дефеката
Овај рад представља софтвер за микрофокално ЦТ скенирање погодан за детекцију дефекта лопатице турбине високог притиска. Софтвер углавном обавља следеће функције: (1) читање података скенирања; ② Мерење и анализа слике; ③ Аутоматско откривање кварова; ④ Управљање подацима; ⑤ Контрола квалитета; ⑥ Тродимензионална реконструкција. Међу њима, читање података скенирања је веома важан податак, који одређује број, положај, облик, величину и друге информације о средини слике. На основу резултата детекције, резултати ЦТ скенирања могу се подесити према различитим захтевима. За обраду података скенирања, софтвер има класификацију дефеката, филтрирање дефеката, регистрацију дефеката, исправљање недостатака, реконструкцију дефеката и друге функције. Табела 1 Параметри ЦТ скенирања.
4.ЛДМ тест детекције оштрице
Стварни подаци о раду пре и после мешања приказани су у табели 6. Из табеле 6 се може видети да у условима испитивања, када се сагорева 100% природног гаса, излазна снага гасне турбине износи 179,8МВ а ефикасност је 35,49%. Излазна снага гасне турбине је 169,0МВ, а ефикасност је 35,81%, што је у основи у складу са израчунатом вредношћу.
4.1 Дефекти секундарне обраде Секундарна обрада се односи на поправку сечива, брушење, полирање и друге процесе обраде, у процесу секундарне обраде могу се појавити следећи проблеми: (1) храпавост површине није на стандардном нивоу: у процесу полирања опрема за полирање ће произвести одређени шум, тако да храпавост површине након полирања не може испунити захтеве. Да би елиминисали ову врсту буке, произвођачи углавном користе ултразвук, електролизу и друге методе за уклањање, ултразвучни, електролиза може уклонити храпавост површине, али ултразвучни је подложнији утицају прашине или уља на површину оштрице, стога, било ултразвучни или електролизни, нису погодни за уклањање површинске храпавости сечива. У стварној производњи, када храпавост површине сечива не испуњава захтеве, може се користити брушење. Иако се дефекти могу ефикасно елиминисати, секундарна обрада је и даље потребна након млевења. (2) Неквалификован квалитет површине: У процесу производње лопатица турбине високог притиска, ако квалитет површине лопатица не испуни стандард, могу се предузети мере као што су полирање и полирање да би се решио проблем. Иако овај метод може елиминисати недостатке, он смањује перформансе сечива. Да би побољшали његове перформансе, произвођачи га често полирају и полирају много пута у процесу производње, али приликом брушења и полирања лако је произвести секундарне недостатке обраде.
4.2 Раслојавање материјала У процесу производње лопатица турбине високог притиска, због неусклађености параметара процеса, једна или више сировина или нечистоћа улазе у унутрашњост лопатица, што доводи до раслојавања материјала. У стварном тесту, лопатица турбине високог притиска са дефектима деламинације може се поставити на диск са узорком, а диск са узорком се може упоредити са обичним диском за узорке како би се пронашли дефекти деламинације материјала. Ако дође до проблема током процеса позиционирања, потребна је даља инспекција како би се утврдила његова специфична локација, како би се утврдила специфична врста дефекта.
4.3 Порозност и дефекти укључивања шљаке као што су порозност и инклузија шљаке су уобичајени проблеми квалитета у производњи лопатица турбина високог притиска. Дефект порозности је главни узрок пада чврстоће материјала, што има значајан утицај на перформансе лопатица турбине високог притиска. У стварној производњи, недостатке често карактеришу мали мехурићи унутра. У поређењу са другим чврстим супстанцама, величина мехурића је веома мала у поређењу са другим чврстим супстанцама, када је унутрашњи зид мехурића подвргнут великом напрезању, појавиће се пукотине, поред тога, унутрашњи зид мехурића је релативно слаб, лако пуца под дејством спољашњег напрезања. Постоје одређени проблеми са преносом топлоте у обради лопатица турбине високог притиска, што ће у одређеној мери изазвати појаву горења. Ако се аблацијски део не уклони на време, могу се формирати инклузије. Укључивање шљаке је уобичајени облик инклузија, а дефекти укључивања шљаке су озбиљнији од дефекта порозности, који не само да озбиљно утичу на перформансе и животни век лопатица турбине високог притиска, већ такође могу довести до пада чврстоће лопатица или чак квара. У стварној производњи, ако област укључивања шљаке лопатица турбине високог притиска није велика, конвенционална индустријска ЦТ метода се може користити за откривање; ако је површина шљаке велика или постоје очигледни недостаци, за откривање и анализу треба користити микрококс индустријски ЦТ. У процесу микрофокусне индустријске ЦТ детекције, како би се спречило замућење слике, слика може бити претходно обрађена и сегментирана како би се добиле јасне и тачне информације о дефектима.
Укратко, са континуираним развојем технологије авио-мотора, квалитетна детекција лопатица турбине високог притиска постаје све важнија. Овај рад представља неколико уобичајених технологија за детекцију оштећења лопатица турбине високог притиска. У практичним применама, различите технологије детекције кварова су различите. Приликом примене различитих технологија детекције дефеката, потребно их је одабрати и комбиновати према специфичним условима лопатица. Развој технологије детекције дефекта лопатица турбине високог притиска и даље се суочава са многим изазовима и потешкоћама. У будућности, тачност опреме, способност обраде података и перформансе алгоритама треба даље да се побољшају како би се боље испунили захтеви детекције дефекта лопатице турбине високог притиска авио-мотора.
