Uçak motoru türbin bıçak ucunda hasar tamiri için uyumlu makineleme teknolojisinin araştırılması ve uygulanması

Hasar gören türbin pırtılarının tamiri, hava araçları motorlarının bakımı ve ömür uzatılması açısından büyük önem taşır. Bu makale, belirli bir nikel tabanlı döküm yüksek sıcaklık alaşımından yapılmış türbin çalış pırtısı tamir teknolojisi üzerine yapılan araştırmaların ilerlemesini gözden geçirirken, özellikle pırtının ucu üzerinde uyumlu makinelerle tamir yöntemi üzerine odaklanır, deneyimsel işleme sürecini ve doğrulama sonuçlarını derinlemesine açıklar ve türbin pırtısı tamir teknolojisinin gelişim prospeklerine bakar.

Hava aracı motoru, hava aracının güç çekirdeğidir. Hava aracı motorunun çeşitli bileşenleri arasında, türbin pırtılarının işlevsel görevi ve çalışma özellikleri, bunların hava aracı motorunda en kötü gerilime sahip ve en büyük yükleme altındaki dönen parçaların birisi olduğunu belirler, bu da türbin pırtılarının yaygın hasar ve bozulmasına neden olur. Bunlar arasında, meydana gelen hasarlardan en yüksek olasılığa ve en büyük zarara sahip olan çatlak hasarıdır, ana olarak bükme gerilimine eklenen merkezkaç kuvvetinden kaynaklanan yorgunluk çatlakları, titreşim ortamından kaynaklanan flütter yorgunluk çatlakları ve çevresel medyumlardan kaynaklanan korozyon hasarından kaynaklanan yüksek sıcaklık yorgunluk çatlaklarıdır. Bu aşamada, motor kullanım maliyetini azaltmak için, hasar görmüş türbin pırtılarının yeniden üretilmesi ve tamiri büyük öneme sahiptir.

Turbine bıçağı tamirinde anahtar teknolojiler arasında, hasarlı sınırların düzgün birleştirmesini ve tamir edilen alanların yüksek hassasiyetle şekillendirilmesini gerçekleştirmek için etkili bir araç olarak adaptif işleme teknolojisi birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir. İngiliz firma TTL, bıçak kesit hatları hakkındaki bilgileri temaslı ölçüm yöntemleriyle elde eder ve ölçülen kesit hat profili bilgisini kullanarak Z yönünde kaydırma yoluyla ucuzalama bölgesinin modelini yeniden oluşturur ve kaplama katmanını kaldırmak için işleme kodları üretir. Başka bir İngiliz şirketi olan Delcam, makinede ölçümlü türbin bıçağı ucu tamiri için model yeniden oluşturma yöntemi önerdi; bu yöntem, makinede yapılan ölçümler vasıtasıyla konumlanma hatasının birikimini azalttı; kaplama katmanı yakınındaki iki kesit verisi temaslı ölçümlerle elde edildi ve düz kristal yapılı bıçağın aşınmış ucu için tamir edilecek geometrik model hesaplandı, böylece tüm tamir işlemi cilalama ile tamamlandı. Gri sistem teorisi temelinde Ding Huapeng, hasarlı bölgedeki bıçak profili için yay çizgisini ve kalınlığı tahmin etti ve ardından tam bıçak modelini yeniden oluşturdu, daha sonra Boole farkı aracılığıyla tamir eksikliği modelini elde etti, bu da belirli bir tamir etkisini sağladı. Hou F ve ark., bıçak gövdesi için bir adaptif tamir yöntemi önerdi, bu yöntemde hedef tamir yüzeyi için soldurulma yüzeyi modellemesi ve optimizasyonu içeriyor ve sonunda simülasyonla tamir yönteminin etkinliği kanıtlandı. Zhang X ve ark., motor bıçağı hasarlı bölgeleri için otomatik bir tamir şeması önerdi, bu şema doğrudan malzeme kaplamasıyla oluşturuluyor. Geleneksel tamir yöntemlerine kıyasla belirli ölçüde yenilikçi olsa da, karmaşık yüzeylere sahip türbin bıçaklarının tamir edilmesi zor olabilir.

Yukarıdaki araştirma, hava taşıtları motoru bıçak tamiri konusunun hem yerli hem de yabancı havacılık alanında sıcak bir konu olduğunu göstermektedir. Tamir işlemindeki odak nokta, tamir edilen alan ile hasarsız alan arasında pürüzsüz geçiş sağlama ve tamir sonrası yüksek hassasiyetle şekillendirme işlemidir. Bu nedenle, yukarıdaki tamir araştırmasının temelinde bu makale, hasarlı türbin işçilik bıçağını bir örneğe alarak, bıçak ucu hasar tamiri için uyumlu işleme teknolojisinin uygulama araştırmasını yapmaktadır. Bu çalışma, tamir edilen bıçağın işleme alanı ile işlemeden geçen alan arasında pürüzsüz geçiş sağlanması ve genel tamir yüzeyinin tamir edilmiş bıçağın son tolerans gereksinimlerini karşılaması sağlanması amaçlanmaktadır.

1 Bıçak ucu hasar tamiri işlebilirliğinin analizi

Şekil 1, tipik bir türbin kablosu eksikliği kusuru göstermektedir. Buna dayanarak, bir hava motoru türbin kablosunun hasarlı ucunu yeniden imal etme ve tamir etme yöntemi önerilmiştir. Yeniden üretim ve tamir çözümü, kablosun hasarlı kısmını kaldırma - erime kaynaklama ve lot açısı dökme (Şekil 2'de gösterildiği gibi) - kablosun nokta bulutunu elde etme - kablosun dijital modelini yeniden oluşturma - kabloya uyumlu işleme, kablonun geometrik boyut doğruluğunu ve performansını geri kazanmak için uyumlu tamiri sağlamak içermektedir. Tamir edilen kablonun kalitesi ve performansı tasarım gereksinimlerini karşılamaktadır ve tamir yeri için gerçek zamanlı tamir için kullanılabilir, uçak motorlarının hasarlı bileşenlerinin toplu tamir işlemini gerçekleştirmek için etkili bir çözüm sunmaktadır.

1.1 İşlem zorluklarının analizi

Döküm doğruluğu problemi nedeniyle, tamamlanmış bıçağın teorik tasarım modelinden bireysel farklılıklar olabilir. Bıçak contur boyutu yeni durumda oluşur ve bir işlev döngüsünden sonra farklı derecelerde deformasyon ve eksiklikler ortaya çıkar. İşlenen nesnenin bireyselliği nedeniyle, eğer onarım ve işleme teorik tasarım boyutlarına göre yapılırsa, orijinal bıçağın şekli doğruluğu bozulur. Eğer her parçanın işleme için CAD modeline göre yeniden bir işlem kodu üretilirse, bu tüm parçanın işleme çevresini büyük ölçüde etkiler.

Yaprak ucu karmaşık bir yapıya sahip, yaprak ucundan 2 ila 3 mm aşağıda bir jambon ve kaplama plakası bulunur ve sondaki kuyruk seemsinin en dar genişliği yalnızca 0.5 mm'dir. Yaprak iç mekân yapısıdır ve yaprak gövdesi üzerinde birçok hava filmi deliği bulunmaktadır. Çipsler kolayca iç mekâna ve hava filmi deliklerine girer ve temizlemesi zordur.

1.2Ana teknik gereksinimler

(1) Uç tamir edildikten sonra, iç ve dış eğri yüzey konturları tasarım çizelgesine uygun olmalı ve orijinal taban yaprak şekline düzgün bir şekilde bağlı olmalıdır.

(2) Uçun sondaki bıçak şekli boyunca minimum duvar kalınlığı 0.41 mm'dir ve diğer bölümlerde bıçak şekli boyunca minimum duvar kalınlığı 0.51 mm'dir (Şekil 3'e bakınız).

(3) Yaprak yükseklik boyutu garanti altındadır.

(4) Oyuksallık Ra0.8 μm'den daha fazla olmamalıdır.

(5) İç mekân ve hava filmi deliklerinde çips veya başka kirletici maddelerin kalmasına izin verilmemelidir.

(6) Tamir edilen alan, kesikler, doku bozuklukları vb. olup olmadığını garantilemek için floresans yöntemiyle denetlenir ve denetim, floresan denetimi standartları ve kabul standartları doğrultusunda yapılır.

Uç hasarı tamiri için 2 uyumlu makine teknolojisi

Turbine iş parçası bıçağının tamiri sırasında karşılaşılan zorluklar nedeniyle, yani: her tamir edilen bıçakın deformasyonunun tutarlı olmadığı, sıkma konumu ve açının farklı olduğu ve orijinal hassas döküm doğruluğunun sorunlu olduğu gibi pratik problemler, uyumlu işleme teknolojisi sayesinde her bir parça veya işleme öncesi parçanın hızlı bir şekilde çevrimiçi olarak tespit edilebilir ve gerçek şekil ve konum dağılımı anlaşılabilir. Daha sonra sistem, ölçülen verileri kullanarak tasarım ile uyumlu hedef dijital modeli yeniden oluşturur, ürün üretimini karşılamak için benzersiz kişiselleştirilmiş bir yol izi oluşturur ve sonunda tasarım ve gerçek nesneyle uyum sağlar. Uyumlu işleme teknolojisi yolu Şekil 4'te gösterilmiştir.

2.2 CAD modeli veri kaydı teknolojisi

İşlenen nesnenin boşluğunda kişiselleştirilmiş özellikler nedeniyle, yeniden oluşturulmuş CAD modelinin koordinat sistemini bulmak için düzenli bir referans düzlemi eksik ve koordinat sistemini hizalamak için kaydetme teknolojisi kullanılması gerekmektedir. Uzaydaki iki nokta kümesi, teorik model X{xi} ve işlenen nesnenin ölçüm bilgisi P{pi}'dir. P noktası kümesi, X noktası kümesiyle olan mesafeyi minimize etmek için döndürülür ve çevrilir ve ölçüm bilgisi P{pi} ile teorik model bilgisi X{xi} arasında uzaysal dönüşüm ilişkisi kurulur. Uzaysal dönüşüm ilişkisi, dönme matrisi R ve çeviri matrisi T içerir. Daha sonra, en yakın nokta eşleştirme yöntemi kullanılarak, P'deki her noktaya en yakın X'teki bir nokta bulunur ve bunlar eşleştirilir, yeni bir nokta kümesi X' oluşturularak, Şekil 5'te gösterildiği gibi.

3 Yaprak ucu hasar tamiri için uyumlu makineleme teknolojisinin doğrulanması

Uyumsal makineleme sistemi, makine araçları ve kesim araçları gibi uyumsal makineleme yazılım ve donanım sistemlerini içerir. Bu iki bileşenin entegrasyonu, nihayetinde uyumsal makinelemeyi gerçekleştirmek için anahtardır. Belirli bir tür yüksek basınçlı türbin kabartmasının tamiratı sırasında, uyumsal makineleme sistemi kullanılarak kabartma tamiratı yapılmıştır ve bu süreçte birden fazla motor kabartması tamir edilip uygulama doğrulanmıştır.

3.1 Deneme Adımları

Adım 1: Tamir edilecek kabartma ucunun hasarlı bölgesi kaplama ve yüzey kaynaklaması ile doldurulduktan sonra, makine içi detektör kullanılarak hasarlı kabartma ucuna yakın olan alanın ölçüm bilgileri elde edilir.

Adım 2: Kabartma ucundaki tamiri öncesi teorik model bilgilerini elde edin.

Adım 3: Ölçüm bilgisi ve teorik model bilgisi arasında uzamsal dönüşüm ilişkisini kurmak için veri kaydını kullanın (uzamsal dönüşüm ilişkisi, döndürme ve çeviri içerir) ve en iyi uyumdan sonra döndürme ve çeviri miktarını elde edin, yani döndürme ve çeviri düzeltmesini alın.

Adım 4: Teorik model bilgisiye göre makina aracı konum izi için CLSF dosyası oluşturun ve Adım 3'te elde edilen XYZ yönündeki düzeltme miktarına göre CLSF dosyasındaki düzeltilmiş araç konumunu ve araç eksen vektörünü oluşturun.

Adım 5: Turbin bıçağının ucu olan hasarlı alanını değiştirilmiş araç izi kullanarak ovma ve pürüzsüzleştirme yaparak, hassas bıçağın ucunu tamamen geri kazanmayı sağlayın.

Şekil 6'da gösterildiği gibi, çevrimiçi denetim için bir RMP40 sonda ve φ6 mm stilus topu kullanılmaktadır. Bıçak ucu yakınındaki iki bölümü optimize ederek on iki ölçüm noktası elde edilir. Üretilen ölçüm veri dosyaları bilgisayar yazılım sistemine geri aktarılabilir ve ölçümler temelinde işleme modeli UG'de otomatik olarak oluşturulabilir.

Deneyde üç eksenli dikey makina merkezi kullanılmıştır ve bıçak hızlı değiştirilebilir alet montaj paleti aracılığıyla iş masasında dikey şekilde cantalı tutulmuştur; bu da işlemedeki tekrarlayan sıkma hassasiyetini kolaylaştırmış ve sonraki işlemden sonra özellik işleme hassasiyetini sağlamıştır, Şekil 7'de gösterilmiştir.

Oluşturulan işleme aracı yörüngesi CLSF dosyası Şekil 8'de gösterilmiştir.

3.2 İç boşluk ve hava filmi deliği koruma

Test sırasında, iç boşluk ve hava filmi deliklerinde hiçbir çip veya başka bir kirlilik kalmasına izin verilmediği teknik gereksinim karşılandı. Süreç testi sırasında, bıçağın iç boşluğu ve birden fazla hava filmi deliği korundu. Bu teknik araştirma, iç boşluğu ve hava filmi deliklerini mühimleme amacıyla fonksiyonel yapıştırıcı kullanır, böylece bu delikler korunur. Anlaşıldığına göre, yurtdışında bu tür bıçaklar tamir edilirken, "çok amaçlı epoksi putty yapıştırıcı" sıvısı kullanılır ki bu, boşluğu ve hava filmi deliklerini korumak için kullanılır. Soğutulduktan sonra katılaşarak koruyucu etkiyi sağlar. 100°C'den yüksek ısıya maruz kalındığında erir ve "toz" haline gelir, ardından ültrasonik temizleme ile üfleyerek veya kaldırılarak temizlenebilir. Küçük deliklerde herhangi bir artıklık kalmaz. Sonraki toplu mühendislik uygulamalarında, boşlukların ve küçük deliklerin korunması ve temizlenmesi özel önem taşır ve çiplerin ve kirliliklerin girmesini önlemek için daha uygun yöntemler bulunmalıdır.

3.3 Test sonuçları

Onarılan türbin kabzasının ucu profili, Şekil 9'da gösterildiği gibi ölçüldüğünde, şekil süreç teknolojisi gereksinimlerini karşılar. Görsel denetimden, adaptif pürüzlendirme sonrası kabza onarılmış alanı ve orijinal profilden düzgün bir geçiş olduğu görülebilir, Şekil 10'da gösterildiği gibi. İç ve dış boşlukların duvar kalınlığı uygun, yüzey kabartması Ra0.8 μm'nin altında ve diğer teknik göstergeler süreç gereksinimlerini karşılar. Fluoresan denetimi yoluyla, işleme süreci yeni çatlaklara veya başka defektlerine neden olmamıştır.

Bizimle İletişime Geçin

Şirketimize olan ilginiz için teşekkür ederiz! Profesyonel bir gaz türbini parçaları imalat şirketi olarak, teknoloji yeniliklerine ve hizmet iyileştirmesine devam edeceğiz ve dünya genelindeki müşterilere daha fazla yüksek kaliteli çözüm sunacağız. Herhangi bir sorunuz, öneriniz veya işbirliği niyetiniz varsa, size yardımcı olmak için mutluluk duyarız. Aşağıdaki yollardan bizimle iletişime geçebilirsiniz:

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