Strategi komprehensif untuk meningkatkan ketepatan pembuatan bilah turbin
Sebagai komponen utama penukaran tenaga dinamik gas, ketepatan dimensi bilah turbin bukan sahaja berkaitan dengan sama ada turbin gas boleh dipasang dengan lancar, tetapi juga kunci untuk memastikan operasinya selamat. Bahagian bilah turbin adalah permukaan spatial yang kompleks dengan ketebalan yang tidak sekata, dan proses tuangan ketepatan pelaburan yang tidak ditentukan adalah rumit, di mana setiap peringkat mempunyai kesan ke atas ketepatan dimensi bilah akhir, dan sukar untuk mengambil kira ciri-ciri geometri lenturan bilah dan ubah bentuk kilasan dan kelengkungan bilah hanya dengan bergantung kepada kaedah pengurangan permukaan acuan. Semasa proses dari acuan lilin ke tuangan bilah, bukan sahaja pengecutan volum akan berlaku, tetapi juga ciri-ciri geometri akan berubah ke tahap tertentu, yang akan menyebabkan saiz tuangan tidak sejajar. Oleh itu, dalam proses pengeluaran sebenar, setiap pautan pembuatan bilah turbin perlu diukur dan dikawal dengan tepat. Seawal tahun 1970, United Kingdom dan Amerika Syarikat telah mencapai keputusan yang luar biasa dalam teknologi kawalan teras dan digunakan untuk penuangan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengimbas optik dan tomogrophy industri (CT) pengukuran berkomputer bilah enjin turbin gas di negara asing memerlukan ketepatan ukuran bilah dikawal dalam lingkungan 50 hingga 80μm, dan toleransi yang dibenarkan dikawal dalam ± ± 0.5 mm. Selain itu, melalui pendaftaran dengan model CAD, herotan dan ubah bentuk setiap bahagian bilah boleh dicerminkan secara langsung [51-52].
Disebabkan oleh peranan kritikal bilah dan kesukaran teknologi pembuatan, kawalan bentuk bilah turbin dianggap sebagai teknologi teras yang tinggi di negara asing, dan hasil penyelidikannya jarang didedahkan. Teknologi ujian bilah enjin turbin gas di China masih dalam proses pembangunan. Dari segi piawaian teknologi ujian, piawaian industri penerbangan domestik untuk rujukan hanyalah HB5647-98 dan HB20126-201. Oleh itu, beberapa pengeluar domestik dan institusi penyelidikan telah mengemukakan keperluan teknikal ujian dan penerimaan mereka sendiri untuk penerimaan dalaman, yang sesuai untuk pengurusan aplikasi. Dalam proses ini, mereka digabungkan dengan cara teknologi pengukuran asing, dan mengikut sama ada peranti pengukuran bersentuhan dengan objek yang diukur, kaedah pengukuran bilah enjin turbin gas dibahagikan kepada sentuhan dan bukan sentuhan. Kaedah pengukuran kenalan terutamanya termasuk: kaedah pengukuran templat standard, kaedah pengukuran kearuhan dan kaedah pengukuran tiga koordinat. Kaedah pengukuran bukan sentuhan terutamanya termasuk: pengukuran imbasan laser, pengesanan ultrasonik, pengukuran penglihatan mesin dan pengukuran CT industri [53]. Di samping itu, pada masa ini, beberapa penyelidik telah menjalankan penyelidikan mengenai kawalan saiz bilah berdasarkan simulasi berangka, dan pengumpulan ralat dan penghantaran berdasarkan data besar dan simulasi berangka telah menjadi kaedah penting untuk pembangunan masa depan.
Berdasarkan ciri-ciri struktur dan ciri-ciri proses tuangan bilah turbin silinder / kristal tunggal turbin gas, kawalan ketepatan dimensi keseluruhan proses tuangan ketepatan adalah kunci untuk meningkatkan kadar saiz bilah yang layak. Berdasarkan ini, kumpulan penyelidikan ini menggunakan kaedah pengukuran pengimbasan laser 3D dan kaedah pengukuran CT industri, digabungkan dengan kaedah pengesanan koordinat tiga dimensi dan ultrasonik, untuk menjalankan pengesanan kecacatan dan pengukuran saiz untuk proses penyediaan keseluruhan proses bilah enjin turbin gas (kosong acuan lilin, kosong teras, teras seramik, teras tekan lilin, cangkang acuan dengan lilin, cangkang acuan tanpa lilin, tuangan). Ketepatan dimensi dan model kawalan ralat bagi keseluruhan proses penyediaan bilah turbin telah diwujudkan.
Gbr. 18 menunjukkan analisis hasil pengukuran saiz bilah aspek utama seperti kosong, teras dan tuangan bilah turbin bersaiz besar bagi jenis turbin gas tertentu yang dibangunkan oleh kami. Untuk tuangan, rujuk DCPG5 dalam GB/T 6414−−2017, toleransi yang dibenarkan ialah±±0.5mm, dan ketepatan pengukuran diperlukan untuk dikawal pada 120μμm; Toleransi yang dibenarkan bagi teras seramik ialah±±0.3mm, dan ketepatan pengukuran diperlukan untuk dikawal pada 80μμ
m. Dalam proses pembangunan bilah, kawalan ketepatan dimensi akan dilakukan untuk semua bilah yang disediakan dalam keseluruhan proses, dan ketepatan dan ralat dimensi dalam peringkat kosong, teras dan tuangan semasa proses penyediaan bilah enjin turbin gas akan dianalisis dengan bantuan perisian pengesahan terbalik Geomajic-Control atau GOM. Undang-undang sisihan dimensi dan ubah bentuk keseluruhan proses penyediaan bilah telah didedahkan secara awal. Keputusan menunjukkan bahawa kaedah pengukuran tidak merosakkan seperti pengimbasan laser 3D, CT industri dan ujian ultrasonik boleh memenuhi keperluan ketepatan pengukuran jenis bilah enjin turbin gas tertentu. Kaedah pengukuran pengimbasan laser tiga dimensi boleh mendapatkan garis besar komponen perantaraan utama seperti bilah, acuan lilin dan teras seramik enjin turbin gas, dan boleh menilai dengan tepat ubah bentuk kilasan bilah. CT industri bukan sahaja dapat mengesan kecacatan dalaman teras seramik, acuan lilin dan cangkang acuan, tetapi juga mengukur kontur, struktur rongga dalam, ketebalan dinding dan bahagian utama lain dengan ketepatan tinggi. Pemeriksaan ultrasonik boleh mengukur dengan tepat struktur ketebalan dinding acuan lilin dan bilah. Kaedah pengukuran lanjutan ini memastikan pengukuran saiz dan kawalan tepat bagi keseluruhan proses bilah turbin bersaiz besar, terutamanya ukuran saiz cangkerang acuan berdasarkan teknologi pengesanan CT industri, yang boleh mengekstrak struktur rongga dalaman cangkang acuan dan membandingkan ia dengan model, dengan itu merealisasikan ukuran tepat saiz cangkang acuan, yang mustahil dicapai dengan kaedah pengukuran tradisional.
Pada masa ini, kaedah ujian yang secara beransur-ansur matang dan dimasukkan ke dalam aplikasi kejuruteraan bilah enjin turbin gas sangat memendekkan kitaran pembangunan bilah, meningkatkan kadar saiz bilah yang layak, dan mengurangkan kos bilah. Walau bagaimanapun, mengenai bilah enjin turbin gas, masih terdapat kekurangan berikut: spesifikasi teknikal yang tidak lengkap dan sistem standard untuk ujian bilah, kekurangan cara pengesahan teknikal yang berkesan, pengumpulan data yang tidak mencukupi berkaitan dengan perubahan dimensi dan pengumpulan ralat semasa penyediaan bilah, dan kekurangan diri. -membangunkan perisian pengukuran dan analisis saiz bilah. Dengan aplikasi luas teknologi komputer dalam bidang pembuatan bilah, teknologi pembuatan pintar berdasarkan pembelajaran mesin dan simulasi berangka juga akan memainkan peranan penting dalam kawalan ralat keseluruhan proses bilah, untuk meningkatkan ketepatan kawalan saiz. daripada bilah.
