Tehnologija zaznavanja in popravka poškodbe krovih letalskih motorjev

Lopasti turbine so pomemben del letalskih motorjev, z visoko temperaturo, težkim obremenitvijo in kompleksno strukturo. Kakovost pregleda in održavanja je tesno povezana z trajnostjo in uporabnim življenjem dela. V tem članku se raziskuje pregled in održavanje lopastih letalskih motorjev, analizira se način izema lopastih letalskih motorjev ter se povzame tehnologija zaznavanja iz晁ajev in tehnologija održavanja lopastih letalskih motorjev.

V načrtovanju krovatnih listov se pogosto uporabljajo nove materialne sestavine z višjo kakovostjo, pri čemer se delovni margina zmanjša z izboljšavo gradbenega in obdelovalnega postopka, da bi se povečal odnos potiska do teže motorja. Krovati je aerodinamična krilna profil, ki lahko doseže enakovredno delo po celotni dolžini lista, s tem pa se zagotovi, da ima tok zraka rotacijski kot med korenom in vrhom krilca, pri čemer je rotacijski kot na vrhu večji kot pri korenu. Zelo pomembno je namestiti krovatni rotorjni list na krovatno ploščo. "Šepevasto" zapust je rotor sodobnega plinskega turbine, ki je natančno obdelan in načrtovan, da se zagotovi, da bodo vsi flanci merili ravnomerno nosilnost. Ko je turbine v miru, se list giblje tangencialno v zubnem žlebu, ko pa se turbine vrti, se koren listva zaradi centrifugalnega učinka stegne na ploščo. Material rotorja je pomemben dejavnik za zagotavljanje zmogljivosti in zanesljivosti turbine. V zgodnjih dneh so bili uporabljeni deformirani visoko temperaturni legiri in proizvedeni s kovino. S pospeševanjem načrtovanja motorjev in preciznega litja so se krovatni listi spremenili iz deformiranih legirov v praznine, polkristalne v enakrystalne, pri čemer se toplinska odpornost listov znatno povečala. Niklovski enakrystalni superlegiri so široko uporabljani v proizvodnji topnih delov letalskih motorjev zaradi odličnih lastnosti visoke temperature in plazme. Zato je globlje raziskovanje pregledovanja in održavanja krovatnih listov zelo pomembno za izboljšanje varnosti delovanja motorja ter točno ocenjevanje morfologije in stopnje poškodbe listov.

Načini poškodbe ležajev letalskega motornega agregata

Poškodba zaradi nizkokrogne umora ležaja

V resničnem delu se poškodba zaradi nizkokrogne utrujenosti ležajev rotatorja običajno redko zgodi, vendar pod naslednjimi tremi pogoji pride do nizkokrogne utrujenosti. Slika 1 prikazuje shemo preloma ležaja.

(1) Če je delovna napetost na ugroženi prerez manjša od pretokove napetosti materiala, vendar so na ugroženem prerezu velike lokalne defektnosti. V tem območju, zaradi obstoječih defektov, presega napetost v bližnjem okolju pretokovo napetost materiala, kar povzroči veliko plastino deformacijo in sledi poškodba zaradi nizkokrogne utrujenosti ležaja.

(2) Zaradi neprimerne oblikovanja je delovna napetost ležaja na ugroženem prerezu blizu ali presegajoča pretokovo napetost materiala. Ko obstajajo dodatni defekti v ugroženem delu, bo ležaj izkušal poškodbo zaradi nizkokrogne utrujenosti.

(3) Ko ima čepelek nenormalne stanje, kot je trepetanje, rezonanca in pregrajevanje, je skupna vrednost napetosti na njegovi nevarni sekciji večja od njenega meja tečenja, kar pripelje do iztečnega loma zaradi nizkega števila ciklov. Iztečni lom zaradi nizkega števila ciklov je glavno povzročen z različnimi različicami v obliki, in se večinoma zgodi okoli korene čeplja. Pri tipičnem iztečnem lomu zaradi nizkega števila ciklov ni očitne iztečne lokave.

Iztečni lom zaradi vrtilne rezonance čeplja

Iztečni lom zaradi visokega števila ciklov se nanaša na lom, ki nastane zaradi vrtilne rezonance čeplja, in ima naslednje predstavnike značilnosti:

(1) Padek kota nastane pri vozlišču vrtilne rezonance.

(2) Na iztečnem lomu čeplja je očiten iztečni krivulji, vendar je iztečna krivulja zelo bloščasta.

(3) Lom običajno začne na zadnjem delu čeplja in se razširi do čepljovega basena, pri čemer iztečna zona zaseda glavno območje lomne površine.

Na vrteni umor ploskev vplivata dve glavni vzročni: ena je vrteni rezonanc, druga pa širokost rjave na ploskovni površini ali vpliv zunanje sile.

Visokotemeljski umor in termični poškodbe ploskev

Turbinske ploskve delujejo v visokotemeljskem okolju in so izpostavljene spremembam temperature in naključnim stresom, kar pripomore k plazovanju in umoru ploskev (glej sliko 2). Za visokotemeljski umor ploskev morajo biti izpolnjeni naslednji trije pogoji:

(1) Umorska razcepna ploskev glavno prikazuje lastnosti medzarezne razcepa.

(2) Temperatura na mestu razcepa ploskve je višja od meje plazovanja materiala;

(3) Mesto umorskega razcepa ploskve lahko izdrži le centrifugalno tesovno silo valovite oblike, ki presega mejo plazovanja ali umora pri tej temperaturi.

Splošno je pri rotorskih lestvih počasnega loma zaradi visokih temperatur zelo redko, vendar pa je v praksi precej pogosta počasna trdnečna razbitja, povzročena s toplinskimi poškodbe rotorskih lestv. Med delovanjem motornih komponent se zaradi kratkoročnih nadtemperature v nestandardnih delovnih pogojev lahko pojavijo pregrewanje ali prežiganje, kar imenujemo toplinska poškodba. Visoke temperature so podlagajoče za pojav trdnečnih jamek na lestvah. Trdnečni lom, ki ga povzroči škoda zaradi visokih temperatur, ima naslednje glavne značilnosti:

(1) Lomska lokacija se splošno nahaja v območju najvišje temperature lestve, pravokotno na os lestve.

(2) Lom izvirajoči iz vhodnega roba izvornega območja, kjer je preseček temen in zavezan na oksidacijo. Preseček v razširjenem območju je primerjalno ravn, barva pa ni tako temna kot v izvornem območju.

Opravilo poškodbo lestvic letalskega motornika

Pregled s endoskopom na plovilu

Pregled s pomočjo endoskopa na plošči je vizualni pregled turbinskih listov preko sonda v turbini motornega okvirja. Ta tehnologija ne zahteva razmontiranja motora in jo je mogoče zaključiti neposredno na letalu, kar je prikladno in hitro. Pregled z endoskopom lahko bolje zaznažuje gorišče, korozijske poškodbe in odlaganje turbinskih listov, kar pomaga razumeti in spremljati tehnologijo in zdravje turbine, da je mogoče izvesti kompleksen pregled turbinskih listov in tako zagotoviti normalno delovanje motora. Slika 3 prikazuje pregled z endoskopom.

Predobdelava pred pregledom v remontnem delavnici

Površina turbinnih lopatic je pokrita s namiki po zgorevanju, obložbi in plastmi termične korozijske površine, ki jih tvori visokotemeljska oksidna korozijska degradacija. Namik ogljika bo povečal steno lopatic, kar povzroči spremembe v izvirnem toku zraka, s tem pa zmanjša učinkovitost turbine; termična korozijska degradacija pa bo zmanjšala mehanske lastnosti lopatic; zaradi prisotnosti namikov ogljika so poškodbe na površini lopatic skrite, kar težavi zaznavo. Zato morajo pred spremljanjem in popravkom biti namiki ogljika odstranjeni.

Preverjanje celovitosti lopatic

V preteklosti so za zaznavanje premera žarkov letalskih motorjev uporabljali "trdne" merilne pripomočke, kot so kotomerji in šestavci. Ta metoda je preprosta, vendar je lahko enostavno vplivala človeška medvlečnost ter ima pomanjkljivosti, kot so nizka točnost in počasna hitrost zaznavanja. Kasneje je bila na podlagi koordinatnega merilnega stroja napisana aplikacija za samodejno nadzor mikroračunalnika in razvit merilni sistem za geometrijske dimenzije žarke. S samodejnimi meritvami žark in primerjanjem s standardnim oblikovanjem žarke so samodejno izpisani rezultati testiranja napak, da se določi uporabnost žarke in potrebne načine održavanja. Kljub temu, da imajo merilni stroji različnih proizvajalcev razlike v posebnih tehnologijah, imajo naslednje skupne značilnosti: visoka raven avtomatizacije, hitre meritve, splošno je možno merit eno žarko v 1 minuto, in imajo dobre možnosti razširitve. S spreminjanjem standardne baze podatkov oblike žarke je mogoče meriti različne vrste žark. Na sliki 4 je prikazano testiranje celovitosti.

Održavanje žarkov motorja letalnega aparata

Termalna sprejemna tehnologija

Termalna sprejemna tehnologija sproži vlakna ali prašasto snov v toplo stanje, jih nadalje atomizira in nato depositira na delove ali podlage za sprejemanje.

(1) Odporni oblogi

Odporni oblogi, kot so kobaltne, niklove in oblogi na osnovi karbida volframa, se široko uporabljajo v delih motorjev letalnih motorjev, da zmanjšajo trenje, ki ga povzročajo vibracije, klizanje, trčenje, trenje in drugo trenje med delovanjem letalskih motorjev, s čimer izboljšajo zmogljivost in dolgotrajnost.

(2) Oblogi z visoko toploto

Da bi povečali potisk, moderne letalske motornike morajo povišati temperaturo pred turbinami na maksimum. Na ta način se bo tudi delovna temperatura listov turbine povečala. Čeprav se uporabljajo toplotoodporna materiala, je še vedno težko izpolniti zahteve uporabe. Rezultati testiranja kažejo, da s primenom toplotoodpornih revitv na površino listov turbine lahko izboljšamo toplotoodporność delov in se izognemo deformacijam in prsencem delov.

(3) Odpiranje revitv

V sodobnih letalskih motorjih je turbine sestavljena iz ohišja, ki vsebuje več horizontalnih statorskih listov in rotorja, ki je zaklenjen na disku. Za izboljšavo učinkovitosti motora bi se moral zmanjšati razmik med statorjem in rotorjem čim več. Ta razmik vključuje "vrhnji razmik" med vrhom rotorskega lista in fiksno zunanjim krogom ter "razmik stopnje" med vsako stopnjo rotora in ohišjem. Teoretično bi bilo želeno, da bi ti razmiki bili čim manjši, idealno pa enaki nič, saj so proizvodne napake in namestitvene napake težko odpraviti; poleg tega se pod visokimi temperaturami in hitrostmi rotorski disk lahko premakne dolgoročno, kar povzroči radialno 'rast' listov. Zaradi deformacij, termičnega širjenja in krčenja delov se uporabljajo termične spritalne revrstice za dosego najmanjšega možnega razmika, torej spritaljenje različnih revrstic na površino blizu vrha rotorskega lista; ko se vrteči deli dotaknejo temu, se revrstica poškoduje v koristniškem smislu, kar pomeni, da se razmik zmanjša na minimum. Slika 5 prikazuje termično spritalno tehnologijo.

Shot Peening

Teknologija shot peening uporablja visokozorske projektile, da vplivajo na površino delovne predmete, s katero se na površini delovne predmete ustvari preostale stisne napetosti in oblikuje posiljevalno snov do določene mere, da se izboljša strojni utrujenost izdelka in zmanjša stresna korozija materiale. Slika 6 prikazuje žarko po shot peeningu.

(1) Suho shot peening

Suha shot peening tehnologija uporablja centrifugalno silo, da oblikuje površinsko posiljevalno plast z določeno debelino na površini delovne predmete. Kljub temu, da je oprema za suho shot peening preprosta in učinkovita, obstajajo tudi probleme, kot so prahovska onesnaženost, visoki šum in visoka poraba projectilev med masovnim proizvodnjo.

(2) Vodeno shot peening

Vodni strelski peening deluje na isti način pojačevanja kot suhi strelski peening. Razlika je v tem, da namesto strelskega materiala uporablja hitro gibanje kapljic tekočine, kar zmanjša vpliv prašine na okolje med suhimi strelskimi peeningsom in tako izboljša delovno okolje.

(3) Pojačevanje s rotirajočo ploščo

Ameriška podjetja 3M je razvila nov tip postopka posiljevanja s kroglicami. Njihov način posiljevanja je uporaba vrtečega plošča z kroglicami, ki neprestano udarjajo v kovinsko površino z visoko hitrostjo, da oblikujejo površinski posiljevalni plastič. V primerjavi s posiljevanjem s kroglicami ima prednosti preproste opreme, enostavnega uporabe, visoke učinkovitosti, ekonomičnosti in trajnosti. Posiljevanje z vrtečim ploščem pomeni, da ko se kroglica z visoko hitrostjo udele v žarko, bo površina žarke hitro širila, kar jo prisili do plastične deformacije na doložini globini. Debelina deformacijskega plastiča je povezana z močjo udara kroglice in mehanskimi lastnostmi materiala delavec, in lahko splošno doseže od 0,12 do 0,75 mm. S prilagajanjem procesa posiljevanja s kroglicami se lahko dobi primerna debelina deformacijskega plastiča. Pod vplivom posiljevanja s kroglicami, ko pride do plastične deformacije na površini žarke, se bo tudi sosednji podpovršinski del deformiral. Vendar pa je deformacija podpovršinskega dela manjša v primerjavi z površino. Če ni dosežena točka pretoka, je še vedno v fazi elastične deformacije, tako da je neenakomernost plastičnosti med površino in spodnjim plastom neenakomerna, kar lahko povzroči spremembo ostalih napetosti v materialu po spremanju. Rezultati testiranja kažejo, da obstaja ostala stisna napetost na površini po posiljevanju s kroglicami, in na določeni globini se pojavijo raztegajoče napetosti v podpovršinskih delih. Ostale stisne napetosti na površini so večkrat večje kot te v podpovršinskih delih. Ta porazdelitev ostalih napetosti je zelo koristna za izboljšanje utrujnega moči in odpornosti na korozijski poškodbe. Zato igra tehnologija posiljevanja s kroglicami zelo pomembno vlogo pri podaljšanju uporabnega življenja izdelkov in izboljšanju kakovosti izdelkov.

Popravilo oplastovanja

V letalskih motorjih uporabljajo mnogi napredni gredovi turbinskega kota tehnologijo oplastovanja, da izboljšajo lastnosti proti oksidaciji, proti koroziji in nosilnost pri trenju; vendar, saj se gredovi med uporabo poškodujejo na različne načine, jih je potrebno popraviti med održovanjem gredo, običajno z odstranitvijo prvotnega oplastovanja in nato nanosenjem nove plasti oplastovanja.