Комплексная стратегия повышения точности изготовления турбинных лопаток
Точность размеров лопаток турбины, являющаяся ключевым компонентом газодинамического преобразования энергии, связана не только с возможностью плавной установки газовой турбины, но и является ключом к обеспечению ее безопасной эксплуатации. Детали лопаток турбины представляют собой сложные пространственные поверхности с неравномерной толщиной, а процесс литья с неопределенной точностью по выплавляемым моделям сложен, в котором каждый этап влияет на размерную точность конечной лопатки, и трудно учесть геометрические характеристики изгиб лезвия, деформация кручения и кривизна лезвия только с использованием метода уменьшения поверхности формы. В процессе перехода от восковой формы к отливке лопатки произойдет не только объемная усадка, но и в определенной степени изменятся геометрические характеристики, что приведет к смещению размеров отливки. Поэтому в реальном производственном процессе каждое звено изготовления лопаток турбины должно быть точно измерено и проконтролировано. Еще в 1970-х годах Великобритания и США добились замечательных результатов в технологии управления стержнем, используемым для литья. В последние годы оптические сканеры и компьютеризированные измерения лопаток газотурбинных двигателей в промышленной томографии (КТ) в зарубежных странах требуют контроля точности измерения лопаток в пределах от 50 до 80 мкм, а допустимый допуск контролируется в пределах ±±0,5 мм. Более того, благодаря регистрации с помощью модели CAD можно напрямую отразить искажение и деформацию каждой части лезвия [51-52].
Из-за критической роли лопаток и сложности технологии изготовления управление формой турбинных лопаток рассматривается в зарубежных странах как очень важная технология, и результаты ее исследований редко раскрываются. Технология испытаний лопаток газотурбинных двигателей в Китае все еще находится в стадии разработки. Что касается стандартов технологии тестирования, отечественными стандартами авиационной промышленности являются только HB5647-98 и HB20126-201. Поэтому некоторые отечественные производители и научно-исследовательские институты выдвинули свои собственные технические требования к тестированию и приемке для внутренней приемки, что удобно для управления приложениями. В этом процессе они сочетаются с зарубежными средствами измерительной техники, и в зависимости от того, находится ли измерительное устройство в контакте с измеряемым объектом, метод измерения лопатки газотурбинного двигателя делится на контактный и бесконтактный. Методы контактного измерения в основном включают в себя: метод измерения стандартного шаблона, метод измерения индуктивности и трехкоординатный метод измерения. Бесконтактные методы измерения в основном включают в себя: измерение лазерным сканированием, ультразвуковое обнаружение, измерение машинным зрением и измерение промышленной компьютерной томографии [53]. Кроме того, в настоящее время некоторые исследователи проводят исследования по контролю размера лопаток на основе численного моделирования, а накопление и передача ошибок на основе больших данных и численного моделирования стали важным методом будущего развития.
Основываясь на структурных характеристиках и характеристиках процесса литья цилиндрических/монокристаллических турбинных лопаток газовых турбин, контроль точности размеров всего процесса точного литья является ключом к повышению квалификации размера лопаток. Основываясь на этом, эта исследовательская группа применяет метод измерения 3D-лазерного сканирования и метод измерения промышленной компьютерной томографии в сочетании с методами трехмерной координаты и ультразвукового обнаружения для проведения обнаружения дефектов и измерения размеров для процесса подготовки всего процесса лопаток газотурбинного двигателя. (заготовка восковой формы, заготовка стержня, керамический стержень, стержень воскового пресса, оболочка формы с воском, оболочка формы без воска, литье). Установлена модель точности размеров и контроля погрешностей всего процесса подготовки лопаток турбины.
ИНЖИР. 18 представлен анализ результатов измерения размеров лопаток таких ключевых аспектов, как заготовка, сердечник и отливка крупногабаритных турбинных лопаток определенного типа разработанной нами газовой турбины. Для отливок см. DCPG5 в GB/T 6414--2017, допустимый допуск составляет ±±0,5 мм, а точность измерения должна контролироваться на уровне 120 мкм; Допустимый допуск керамического сердечника составляет ± ± 0,3 мм, а точность измерения должна контролироваться на уровне 80 мкм.
м. В процессе разработки лопатки контроль размеров будет осуществляться для всех подготовленных лопаток в целом, а точность размеров и погрешности на этапах заготовки, стержня и литья в процессе подготовки лопаток ГТД будут анализироваться с помощью программного обеспечения обратной проверки Geomajic-Control или GOM. Предварительно выявлены размерные отклонения и закон деформации всего процесса подготовки лопаток. Результаты показывают, что методы неразрушающего измерения, такие как 3D-лазерное сканирование, промышленная компьютерная томография и ультразвуковой контроль, могут удовлетворить требования к точности измерений для лопаток газотурбинного двигателя определенного типа. Метод измерения трехмерного лазерного сканирования позволяет получить контур ключевых промежуточных компонентов, таких как лопатка, восковая форма и керамический сердечник газотурбинного двигателя, а также точно оценить деформацию кручения лопатки. Промышленная компьютерная томография может не только обнаруживать внутренние дефекты керамического стержня, восковой формы и оболочки формы, но также с высокой точностью измерять контур, структуру внутренней полости, толщину стенки и другие ключевые детали. Ультразвуковой контроль позволяет точно измерить толщину стенки восковой формы и лезвия. Эти передовые методы измерения обеспечивают измерение размера и точный контроль всего процесса лопаток турбины большого размера, особенно измерение размера корпуса пресс-формы на основе промышленной технологии обнаружения CT, которая может извлечь структуру внутренней полости корпуса пресс-формы и сравнить Это позволяет осуществить точное измерение размера корпуса пресс-формы, чего невозможно достичь традиционными методами измерения.
В настоящее время методы испытаний, которые постепенно совершенствуются и внедряются в инженерное применение лопаток газотурбинных двигателей, значительно сокращают цикл разработки лопаток, улучшают калибровку размеров лопаток и снижают стоимость лопаток. Однако по лопаткам газотурбинных двигателей все еще имеются следующие недостатки: неполные технические условия и стандартная система испытаний лопаток, отсутствие эффективных средств технической проверки, недостаточное накопление данных по изменению размеров и накопление ошибок при подготовке лопаток, отсутствие самодиагностики. -разработано программное обеспечение для измерения и анализа размеров лопаток. Благодаря широкому применению компьютерных технологий в области производства лезвий интеллектуальная технология производства, основанная на машинном обучении и численном моделировании, также будет играть важную роль в контроле ошибок всего процесса изготовления лезвий, чтобы повысить точность контроля размера. лезвия.
