Raziskave in uporabe prilagodljive tehnologije režanja za popravilo poškodb na vrhovih turbinskih listov letalskega motornega agregata

Popravilo poškodovanih turbinevih je velikega pomena za ohranjanje in podaljšanje življenja letalskih motorjev. V tem članku se pregleda napredek raziskovanja tehnologije popravkov določene niklovinske odlejne visoko temperaturne legure turbine, s poudarkom na metodi popravka prilagodnega strojenja na vrhu listve, ter globlje razloži poskusni strojni proces in preveritvene rezultate, ter upa v razvojne možnosti tehnologije popravkov turbinevih.

Motor letala je močno jedro letala. Med različnimi komponentami motornika letala določajo funkcionalna poslanstva in delovna lastnosti turbine, ki poudarjajo, da je to ena od rotirajočih delov z najhuješčim stresom in največjim obremenitvijo v motorju letala, kar povzroča tudi pogostne napake in poškodbe turbine. Med njimi ima trdnina najvišjo verjetnost pojavljanja in največjo škodo, predvsem strojni trdnine, ki jih povzroči centrifugalna sila, ki se nadomešča na izgibove stresa, trdnine strojnega utrzanja, ki jih povzroči vibracijsko okolje, in visoko temperaturne trdnine, ki jih povzroči korozijska poškodba, ki jo povzročijo okoljske sredine. Na tem stopnju, da bi se zmanjšal strošek uporabe motornika, je ponovna proizvodnja in popravilo poškodbov turbine zelo pomembno.

Med ključnimi tehnologijami za popravilo krovih turbin je pritegnila pozornost mnogih raziskovalcev prilagodljiva obdelovalna tehnologija kot učinkovit način za dosego gladkega prekrivanja poškodovanih meja in visoko precizne oblike popravljenih območij. Britanska podjetja TTL pridobivajo informacije o presečnicah listve skozi stikovne merilne metode in uporabljajo merjene podatke o profilu presečnice za dokončanje rekonstrukcije modela območja iztrgane vrhovine s pomikanjem vzdolž smeri Z, ter ustvarijo obdelovalne kode za odstranitev naprave. Britansko podjetje Delcam je predlagalo metodo rekonstrukcije modela za popravilo vrhovine krova z merjenjem na stroju, ki je zmanjšala problem nakupljanja napak pri pozicioniranju z merjenjem na stroju; preko stikovnega merjenja sta bili pridobljeni dva presečna podatka blizu naprave, izračunana pa geometrijska modela za popravilo poškodovane vrhovine ravnozrnastega krova, da bi se zaključil celoten postopek popravila s struganjem. Na osnovi sivega sistemskega modela je Ding Huapeng napovedal lok vzhoda in debelino profila krova v poškodovanem območju, nato pa je rekonstruiral kompleten model krova, izračunal pa model defektnega popravila prek booleanove razlike, s čimer je dosegel določen učinek popravila. Hou F in sodelavci so predstavili prilagodljivo metodo popravila telesa krova, vključno z modeliranjem površine lesa in optimizacijskim modeliranjem ciljnega popravljenega območja, in končno uporabili simulacijo za dokaz učinkovitosti metode popravila. Zhang X in sodelavci so predstavili avtomatizirano shemo za popravilo poškodovanih območij motorne listve, ki je neposredno oblikovana z lesovanjem materiala. V primerjavi z tradičnimi metodami popravila je ta način dovolj inovativen, vendar pa je težko popraviti turbinsko listvo z zapletenimi ploskvami.

Zgoraj omenjeno raziskovanje pokaže, da je popravilo žarkovskih motorjev letal doma in v tujini pomemben tematski področji v letalskem sektorju. V področju popravljalnega strojenja je glavni naglas na dosegu gladke prehodne povezave med območjem popravka in neškodnjim območjem ter na visoko-precizni obliki po popravku. Zato, na osnovi zgoraj omenjene raziskave, ta članek obravnava primer škodljivega delovnega žarka turbinskega kot primera za izvedbo aplikacijske raziskave o uporabi prilagodljive tehnologije strojenja za popravilo poškodbe na vrhu žarka, s katero se zagotovi gladka prehodna povezava med strojenim in nestrojenim območjem popravljenega žarka, pri čemer izpolnjujejo površine popravka končne tolerancne zahteve popravljenega žarka.

1 Analiza procesnosti popravka poškodbe na vrhu žarka

Slika 1 prikazuje tipičen defekt trnega spodajšnjega delca vrtinove listve. Na tem podlagi je predstavljen postopek za ponovno proizvodnjo in popravilo poškodovane vrhunsko delcev listve turbine letalskega motornega agregata. Ustanovljeno je rešitev za ponovno proizvodnjo in popravilo, ki vključuje odstranitev poškodovanega dela vrha listve - stopeno svarjevanje in nanalaganje solderja (kot prikazano na Sliki 2) - pridobivanje oblaka točk listve - ponovno gradnjo digitalnega modela listve - prilagojeno obdelovanje listve, da se doseže prilagojen popravek geometrijske natančnosti velikosti listve in obnovitev njene zmogljivosti. Kakovost in zmogljivost popravljene listve izpolnjuje oblikovne zahteve in jo je mogoče uporabiti za realno-časovni popravek na mestu popravkov, kar zagotavlja učinkovito rešitev za realizacijo serije popravkov poškodovanih komponent letalskih motorjev.

1.1 Analiza težavnih procesov

Zaradi problema natančnosti pri odlivu obstajajo posamezne razlike med zaključenim listom in teoretičnim načrtnim modelom. Velikost obrisa lista je oblikovana v novem stanju, in po delovnem ciklu bo nastalo različne mere deformacije in pomanjkljivosti. Zaradi posameznosti obrabotovanega predmeta, če se popravi in obrabi glede na teoretične meritve načrta, se uniči oblikovna natančnost izvirnega lista. Če je potrebno za vsako obrabo regenerirati skupino kod za obrabo glede na CAD model, bo to veliko vplivalo na celoten obravnavni cikel deleža.

Vrhnji del čevelja ima kompleksno strukturo, s stegastim delom in pokrovno ploščo 2 do 3 mm pod vrhnjim delom čevelja, in najmanjša širina repne jazbine je le 0,5 mm. Čevelj je notranja prazninska struktura, na površini telesa čevelja pa je veliko lukenj zrakoploskega filma. Strupeki lahko enostavno vstopijo v notranjo praznino in lukenja zrakoploskega filma, kar naredi počistitev težjo.

1.2 Glavni tehnični zahtevi

(1) Po popravku vrhnjega dela se obrisi notranje in zunanje obočne površine ujemata z risbnim načrtom in so gladko povezani z izvirnim oblikovanjem osnovnega čevelja.

(2) Najmanjša stena skozi obliko čevelja na repnem delu vrhnjega kraja je 0,41 mm, in najmanjša stena skozi obliko čevelja na drugih delih je 0,51 mm (kot je prikazano na Sliki 3).

(3) Je zagotovljena višinska dimenzija čevelja.

(4) Hrbtenjost ni večja od Ra0,8 μm.

(5) V notranji praznini in lukenjih zrakoploskega filma ni dovoljeno, da bi ostali kakršnekoli strupki ali druge nečistevine.

(6) Popravljena območja se preverijo s fluorescenčno metodo, da se prepričamo, da ni trupovin, vključitev itd., in preverjanje poteka v skladu z standardi fluorescenčnega preverjanja in standardi sprejma.

2 Prilagojena tehniko točenja za popravek poškodovanja na vrhu listove

V zvezi s težavami pri popravki roba češlja delovnega češlja turbine, kot so: neskladne deformacije posameznih popravljenih češljev, različne položaje in kote prihvačanja ter problemi z izvirno točnostjo lepljenja. Takšne prakse lahko hitro odkrijemo v živo prek prilagoditvene obdelovalne tehnologije za vsako komponento ali komponento, ki jo je potrebno obdelati, in tako razumemo dejansko obliko in porazdelitev položajev. Nato sistem rekonstruira ciljni digitalni model, skladen s načrtom, preko merjenih podatkov, ustvari enoličen osebjen potovanjski trajekt, da bi izpolnil zahteve proizvodnje, in končno ustreza načrtu in dejanskemu predmetu. Prilagoditvena obdelovalna pot je prikazana na Sliki 4.

2.2 Tehnologija registracije podatkov CAD modela

Zaradi osebne narave prazninarja obdelanega predmeta manjka rekonstruiranemu CAD modelu redna referenčna ravnina za določitev koordinatnega sistema, zato je potrebno uporabiti registracijsko tehnologijo za poravnanje njegovega koordinatnega sistema. Dve množici točk v prostoru sta teoretični model X{xi} in merilna informacija P{pi} obdelanega predmeta. Množica točk P se rotira in premakne, da se minimizira razdalja do množice točk X, pri čemer se ustanovi prostorska transformacijska relacija med merilno informacijo P{pi} in teoretično modelsko informacijo X{xi}. Prostorska transformacijska relacija vključuje rotacijsko matriko R in translacijsko matriko T. Nato se uporabi metoda najbližje točke za pariranje, da najde točko v X, ki je najbližja vsaki točki v P, s katero jo pripere, tvorijo pa nove množice točk X', kot je prikazano na Sliki 5.

3 Verifikacija prilagoditvene tehniko za popravilo poškodovanega vrha listve

Sistem prilagodljivega delavnega obdelovanja vključuje programske in strojne sisteme prilagodljivega delavnega obdelavanja, kot so strojevni sistemi in režalni orodji. Integracija obeh je ključ za končno dosego prilagodljivega delavnega obdelavanja. V popravni delu določenega vrste visoke tlakovskega turbinskega listva je bil uporabljen sistem prilagodljivega delavnega obdelavanja za izvedbo popravkov listov, in so bili zaključeni popravki in aplikacijska potrditev večjašnega motornega listva.

3.1 Poskusni koraki

Korak 1: Po tem, ko je bila poškodovana območja za popravljati napolnena s pomočjo nadgradnje in površinske varsitve, se preko merjenja znotraj stroja pridobi informacije o merjenem področju blizu poškodovanega vrha listva.

Korak 2: Pridobitev teoretičnih modelskih informacij pred popravkom vrha listva.

Korak 3: Uporabite registracijo podatkov, da določite prostorsko transformacijsko relacijo med merilnimi informacijami in teoretičnimi modelskimi informacijami (prostorska transformacijska relacija vključuje rotacijo in premik) ter pridobite popravke za rotacijo in premik, torej količino rotacije in premika po najboljšem prileganju.

Korak 4: Ustvarite CLSF datoteko s krajevnim sledom orodja glede na teoretične modelske informacije in ustvarite popravljen krajevni položaj orodja in vektor osi orodja v CLSF datoteki glede na popravke v smeri XYZ iz koraka 3.

Korak 5: Obratno in poliranje poškodovane območja vrha listve turbine z uporabo popravljenega sleda orodja, da se doseže popna obnova točnega vrha listve.

Kot je prikazano na Sliki 6, se za neprekinjeno merjenje uporablja sonda RMP40 in krogla stilus s premerom φ6 mm. S preverjanjem dveh odsekov blizu vrha listve so pridobljeni 12 merilnih točk. Ustvarjeni datoteki s podatki meritev se lahko prenašajo nazaj v programske sistem na računalniku, pri čemer se na osnovi merilnih podatkov avtomatsko ustvari obdelovalni model v programu UG.

Test je bil izveden z uporabo triosne vertikalne obralne strojnike, kjer je bila listva vertikalno zaklenjena na delovnem stolu preko hitro-zamenljivega orodne plošče, kar je omogočilo ponovno zaklenjevanje z visoko točnostjo med obralo in obdelavo značilnosti v naslednjem postopku, kot je prikazano na Sliki 7.

Ustvarjena datoteka s potjo orodja za obralo CLSF je prikazana na Sliki 8.

3.2 Zaščita notranje jame in zrakne membre

Med preskusom je bila izpolnjena tehnična zahteva, da v notranji škrabi in lučnih otvorih ni dovoljeno, da ostanejo pahulje ali druge nepoželenosti. Med procesnim preskusom so bile zaščitene notranja škraba in več lučnih otvorov listve. Ta tehnična študija uporablja funkcionalno lepilo za zaklep notranje škrabe in lučnih otvorov, s čimer jih zaščiti. Izvedeno je, da se pri popravkih takšnih listov v tujini uporablja "funkcionalno epoksno peletno lepilo" v tekočem stanju za zaščito škrabe in lučnih otvorov. Po hladjenju zatrdi in doseže zaščitni učinek. Ko se segreje na več kot 100 °C, se topi in postane "pepel", ki ga je mogoče odlupati ali odstraniti z ultrazvočnim čiščenjem. V majhnih otvorih ne ostane nobenost. V nadaljnji vrstni aplikaciji inženirskega procesa bo zaščita in čiščenje škrab in majhnih otvorov posebej pomembno, in je potrebno nadaljevati z iskanjem primerneje metode za preprečevanje vstopa pahulj in nepoželenosti.

3.3 Rezultati preskusov

S merjenjem oblike vrha popravljene turbine, kot je prikazano na Sliki 9, izpolnjuje oblika zahteve tehnologije procesa. Iz vizualne preveritve je vidno, da se po prilagodni poliranju gladko prehaja med območjem popravka žarkov in prvotnim profilom, kot je prikazano na Sliki 10. Debelina zidov notranjih in zunanjih prostor je kvalificirana, površinska hrubost je pod Ra0.8 μm, drugi pa so tehnološki kazalci izpolnili zahteve procesa. S fluorescenčno preverbo je bilo ugotovljeno, da ni prišlo do novih trbin ali drugih pomanjkljivosti zaradi delavnega procesa.

Kontaktirajte nas

Hvala vam za vaše zanimanje za našo podjetje! Kot strokovno proizvajalo delovnih dielov plinske turbine bomo nadaljevali s posvetovanjem na tehnično inovacijo in izboljšanje storitev, da bomo lahko ponudili še več visokokakovostnih rešitev zaštevilnim strankam po vsem svetu. Če imate katere koli vprašanja, predloge ali namere za sodelovanje, bomo z veseljem pomagali. Prosimo, kontaktirajte nas na sledečih načinah:

WhatsAPP: +86 135 4409 5201
E-pošta: [email protected]