ניתוח של טכנולוגיית גילוי פגמים של להב טורבינה בלחץ גבוה של מנוע אווירי
להב הטורבינה הוא מרכיב מרכזי במנוע תעופה, והעיבוד שלו מסובך, מה שמצריך בדיקה באיכות גבוהה מאוד. כתיבה ישירה בלייזר (LDM) משמשת לייצור להבי טורבינה ביתיים בלחץ גבוה. יש לו את המאפיינים של דיוק גבוה, צפיפות גבוהה ורזולוציה ספקטרלית גבוהה, והוא יכול לשמש למדידת תלת מימד, בדיקות לא הרסניות ושחזור תלת מימד של מוצרים תלת מימדיים. עם היישום של טכנולוגיית כתיבה ישירה בלייזר ביצרני להבי טורבינות בלחץ גבוה מקומיים, להבי טורבינות בלחץ גבוה השיגו ייצור המוני. מאמר זה מציג את תהליך יצירת הכתיבה הישירה בלייזר וטכנולוגיית זיהוי הפגמים של להבי טורבינות ביתיות בלחץ גבוה, ומנתח את שיטת זיהוי הליקויים ואת התוכנה.
עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית מנוע אווירי, מנוע אווירי מציב דרישות גבוהות יותר לגבי איכות הלהבים. חוזק להבי טורבינה, חיי עייפות ומורכבות מסת פני השטח הם אינדיקטורים חשובים למדידת הביצועים שלה. בשל תהליך הייצור המורכב של להבי טורבינה בלחץ גבוה, רוב הלהבים מיוצרים בכתיבה ישירה בלייזר. טכנולוגיית כתיבה ישירה בלייזר משתמשת בלייזר מוליכים למחצה בעוצמה גבוהה כדי להקרין באופן רציף את הלייזר באזור המיועד לעיבוד, כך שהוא יוצר פיזור אחיד של קרני לייזר באזור המיועד לעיבוד. שיטות הבדיקה המסורתיות כוללות עיבוד שבבי ובדיקות לא הרסניות, שיש להן כמה בעיות כמו עלות עיבוד גבוהה, יעילות זיהוי נמוכה וקל להפריע לאדם. לכן, על מנת להבטיח שללהבי טורבינה תכונות מכניות מצוינות, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני עייפות, יש לבדוק אותם בצורה מדויקת ומהירה.
1. מבוא תהליך LDM
כתיבה ישירה בלייזר (LDM) היא מעין קרן לייזר בעוצמה משתנה ליישום חשיפה למינון משתנה על חומר ההתנגדות על משטח המצע, ויצירת קו מתאר ההקלה הנדרש על משטח ההתנגדות לאחר הפיתוח. התכנים העיקריים שלו כוללים: בחירת החומר הקרמי המתאים, בחירת שיטת העיבוד המתאימה, ייעול פרמטרי עיבוד הלייזר. טכנולוגיית LDM היא שיטה לשימוש בלייזר בעל הספק גבוה כדי לכתוב תבניות שונות על חומרים קרמיים. הוא חרט מבנים מיקרו על פני השטח של חומרים קרמיים כדי להשיג מורפולוגיה מורכבת, רזולוציה היפרספקטרלית ומידול מוצרים דיגיטליים, ושילב אותו בתהליך LDM כדי ליצור פרטי משטח עשירים כדי לעמוד בדרישות של דיוק גבוה ויציבות גבוהה של ציוד דיוק כגון מנועי מטוסים. טכנולוגיית כתיבה ישירה בלייזר היא קבוצה של עיבוד לייזר, בדיקות לא הרסניות, עיבוד תמונה, CAD/CAM באחת מטכנולוגיות הייצור החדשות, בהשוואה לתהליך המסורתי, לטכנולוגיה יש את היתרונות הבאים: ① דיוק עיבוד גבוה; ② מהירות עיבוד מהירה; ③ שיעור ניצול חומרים גבוה; ④ איכות משטח טובה; ⑤ יכול להיות מותאם אישית. טכנולוגיית LDM משתמשת בשיטת כתיבה ישירה בלייזר כדי לכתוב את פני השטח של חומרים קרמיים, ותגובות פוטוכימיות מתרחשות במיקרו-מבנה הפנימי של החומר (כגון אטומים, מולקולות וכו') בפעולת הלייזר, ובכך משנות את המבנה והמאפיינים של החומר. חוֹמֶר. ישנן דרכים רבות להשיג טכנולוגיית כתיבה ישירה בלייזר, וישנם בעיקר שלושה סוגים לחומרים קרמיים: הסוג הראשון הוא השיטה המסורתית (כגון שקיעת אדים כימית, כיבוי מהיר בהתכה, CVD משופר בפלזמה וכו'); שנית, טכנולוגיה מתקדמת (כגון הדפסת תלת מימד, כתיבה ישירה בלייזר וכו'); השלישית היא הדפסת תלת מימד + טכנולוגיית עמוד היתוך לייזר (כגון: הדפסת תלת מימד + טכנולוגיית היתוך קוטב בלייזר וכו'). ישנן שלוש שיטות עיקריות של טכנולוגיית התכה סלקטיבית בלייזר. האחת היא להשתמש בלייזר כדי להכחיש חומרים קרמיים כדי להפוך אותם למורפולוגיה תלת מימדית מורכבת. השני הוא תחריט, תחריט; השלישי הוא להשתמש בשיטת תחריט ישיר בלייזר על פני השטח של חומרים קרמיים לעיבוד גרפי. צפיפות אנרגיית הלייזר המשמשת בטכנולוגיית LDM היא גבוהה, ונדרשת צפיפות אנרגיה גבוהה כדי לחרוט חומרים קרמיים. יחד עם זאת, יש לשלוט במדויק על עומק אבלציה בלייזר.
2. טכנולוגיית זיהוי פגמים
כיום, הזיהוי התעשייתי של פגמים בלהבים הוא בעיקר שיטת רנטגן, שיטת אולטרסאונד ושיטת פרספקטיבה של רנטגן. שיטת רנטגן, שיטת אולטרסאונד היא שיטת בדיקה לא הרסנית, היא יכולה לזהות את הפגמים הפנימיים של החומר, שיטת פרספקטיבה של רנטגן היא שימוש בקרני רנטגן או גמא הנפלטות מהמקור כדי להקרין את האובייקט המעובד, כדי לזהות את הפגמים הזעירים בתוך החומר, אך יכולת חדירת הקרניים מוגבלת, לא ניתן לזהות את הפגמים הזעירים. לכן, ביישומים מעשיים, שיטת רנטגן ושיטת אולטרסאונד הם אמצעי הזיהוי העיקריים. עם זאת, עם התפתחות הטכנולוגיה, נעשה שימוש נרחב בזיהוי CT תעשייתי עם מיקרו-פוקוס בתחום ייצור להבי טורבינות בשל היעילות הגבוהה והדיוק הגבוה שלו.
(א) תאורה רדיוגרפית של קצה הכניסה
(ב) חדירת רנטגן של קצה הפליטה
(ג) קצה היניקה מואר על ידי רדיוגרפיה דיגיטלית
2.1 זיהוי קרני רנטגן זיהוי קרני רנטגן הוא להשתמש בצינור רנטגן כדי לפלוט קרני רנטגן על פני האובייקט הנבדק, לצפות בפגמים על פני האובייקט הנבדק, ולאחר מכן להשתמש בהקלטת תמונה כדי לכמת ומאתרים את החפץ. על פי עומק החדירה השונה, ניתן לחלק את צילום הרנטגן לשלוש שיטות: עומק חדירה, רוחב חדירה ועובי החדירה. שיטת ההארה עושה שימוש בצינור רנטגן כדי להקרין את פני החומר הנבדק כדי לזהות את הפגמים הפנימיים של החומר. בשל מגבלת הציוד והטכנולוגיה, השיטה קשה להשיג כימות מדויק של הפגמים הפנימיים של חלקים מבניים מורכבים. שיטה זו מתאימה ליצירה בעלת משטח חלק וצפיפות אחידה, אך אינה יכולה לאתר ולכמת במדויק את הרכיבים הפנימיים המורכבים.
2.2 זיהוי קולי העיקרון הבסיסי של זיהוי קולי הוא להשתמש בגלאי ובגשש האולטראסוניים כדי לפלוט גלים קוליים, והגשושית קולטת את ההד למיקום. טכנולוגיית זיהוי אולטרסאונד נמצאת בשימוש נרחב בתחומים תעשייתיים בגלל יתרונותיה של רגישות גבוהה, חדירה גבוהה, דיוק גבוה וזיהוי רציף. עבור חומרי מתכת, השתמש בדרך כלל בראש ישר וראש אלכסוני בשתי שיטות, עומק זיהוי ראש ישר הוא בדרך כלל 1 מ"מ, עומק זיהוי ראש משופע הוא בדרך כלל 5 מ"מ, ביישומים מעשיים, מכשיר זיהוי קולי בהתאם לאובייקטים השונים שיש למדוד, באמצעות בדיקות שונות. המוליכות התרמית של חומר להב הטורבינה היא גבוהה, ולכן יש לבחור את הגשש עם ביצועים תרמיים טובים לזיהוי קולי. עבור אות קולי בעוצמה נמוכה, כגון מוט קרמי זכוכית בטמפרטורת החדר, בגלל התכונות התרמיות הטובות שלו, יכול לעמוד במלוא דרישות הזיהוי. עבור חומרים המכילים פגמים או תכלילים בצפיפות גבוהה, יש לבחור בדיקה עם חדירה חזקה ורגישות גבוהה, ולחומרים המכילים פגמים בגודל גדול, ניתן להשתמש בשיטת פליטה מתמשכת ושיטת השתקפות דופק לזיהוי. ביישום מעשי, ניתן להשתמש בשיטת הצימוד של גל אורך בודד, גל גזירה כפול וגל אורך, וניתן להשתמש בזיהוי גל אורך יחיד עבור חומרים המכילים סדקים ופגמים אחרים. נכון להיום, נעשה שימוש נרחב בטכנולוגיית בדיקות קוליות, אך בגלל ציוד הבדיקה היקר שלה, היא אינה מתאימה לבדיקות בשטח.
2.3 זיהוי CT תעשייתי של מיקרופוקוס זיהוי CT תעשייתי של מיקרופוקוס משתמש בעיקר בשידור ובהשתקפות קרני רנטגן או קרני גמא בחומר ליצירת קרן קרן, ולאחר מכן הגלאי קולט את קרינת קרן הקרן על האובייקט שזוהה כדי לספוג אנרגיה, המומרת לרנטגן- קרניים או קרני גמא, ואז הגלאי ממיר את האנרגיה לאותות חשמליים, ואז ניתן לקבל את תמונת המבנה של האובייקט לאחר עיבוד. במהלך הגילוי, האובייקט מונח תחילה על מקור הרנטגן, ולאחר מכן האות שנוצר על ידי אלומת הרנטגן העוברת דרך האובייקט מתקבל בשיטת סריקה. כאשר חפץ הזיהוי נמצא במצב לא שקוף, האות שיתקבל על ידי הגלאי יהיה נקודתי; כתמים נוצרים על ידי האות המתקבל על ידי הגלאי כאשר האובייקט שזוהה משודר. כאשר שטח הנקודה גדול, זה מצביע על ליקוי גדול באובייקט שזוהה. כאשר שטח הנקודה קטן, זה מצביע על פגם קטן באובייקט שזוהה. על מנת לבטל את השפעת הכתמים על איכות התמונה, ניתן להשתמש בשיטות מיוחדות לביטול אפקט הכתמים ולשיפור איכות התמונה. לדוגמה, ניתן להוסיף מסנן צבעוני לפני הגלאי להעלמת כתמים, בנוסף, ניתן לדכא כתמים על ידי שינוי פרמטרי הגלאי, ולבצע סריקה ליניארית לפגמים בגודל קטן; עבור פגמים בגודל גדול, סריקת משטח אפשרית. לזיהוי להבי טורבינה בלחץ גבוה, יש לבחור שיטות בדיקה ופרמטרים בדיקה מתאימות בהתאם לתנאי העבודה הספציפיים. זיהוי אור רב-אלומות מאומץ בדרך כלל, וגלאי מערך ליניארי משמשים כיחידת הזיהוי הראשית במערכת רכישת התמונה. קרני רנטגן וקרני גמא משמשות בעיקר לזיהוי לפי חומרי להב שונים.
3. מבוא לתוכנת איתור פגמים
מאמר זה מציג תוכנת סריקת CT מיקרופוקלית המתאימה לזיהוי פגמים בלהבי טורבינה בלחץ גבוה. התוכנה מבצעת בעיקר את הפונקציות הבאות: (1) קריאת נתונים לסרוק; ② מדידה וניתוח תמונה; ③ זיהוי אוטומטי של פגמים; ④ ניהול נתונים; ⑤ בקרת איכות; ⑥ שחזור תלת מימדי. ביניהם, קריאת נתוני הסריקה היא נתון חשוב מאוד, שקובע את המספר, המיקום, הצורה, הגודל ומידע נוסף של נקודת האמצע של התמונה. בהתבסס על תוצאות הגילוי, ניתן להתאים את תוצאות סריקת ה-CT בהתאם לדרישות שונות. עבור סריקת עיבוד נתונים, לתוכנה סיווג פגמים, סינון פגמים, רישום ליקויים, תיקון ליקויים, שחזור ליקויים ופונקציות נוספות. טבלה 1 פרמטרים של סריקת CT.
4.מחקר בדיקת להב LDM
נתוני הפעולה בפועל לפני ואחרי הערבוב מוצגים בטבלה 6. ניתן לראות מטבלה 6 שבתנאי בדיקה, כאשר 100% גז טבעי נשרף, הספק התפוקה של טורבינת הגז הוא 179.8MW והיעילות היא 35.49%. הספק היציאה של טורבינת הגז הוא 169.0MW והיעילות היא 35.81%, מה שעולה בקנה אחד עם הערך המחושב.
4.1 פגמים בעיבוד משני עיבוד משני מתייחס לתיקון הלהבים, השחזה, הליטוש ותהליכי עיבוד אחרים, בתהליך העיבוד המשני עלולות להופיע הבעיות הבאות: (1) חספוס פני השטח אינו עומד בתקן: בתהליך הליטוש ציוד הליטוש יפיק רעש מסוים, כך שחספוס פני השטח לאחר ליטוש לא יכול לעמוד בדרישות. על מנת לחסל סוג זה של רעש, יצרנים משתמשים בדרך כלל בשיטות אולטרסאונד, אלקטרוליזה ושיטות אחרות להסרתו, אולטרסאונד, אלקטרוליזה יכולה להסיר את חספוס פני השטח, אך אולטרסאונד רגיש יותר להשפעה של אבק או שמן על פני הלהב, לכן, בין אם אולטרסאונד או אלקטרוליזה, אינם מתאימים להסרת חספוס פני השטח של הלהב. בייצור בפועל, כאשר חספוס פני השטח של הלהב אינו עומד בדרישות, ניתן להשתמש בשחזה. למרות שניתן לבטל את הפגמים ביעילות, עדיין יש צורך בעיבוד משני לאחר הטחינה. (2) איכות פני השטח לא מסויגת: בתהליך הייצור של להבי טורבינה בלחץ גבוה, אם איכות פני השטח של הלהבים לא עומדת בתקן, ניתן לנקוט באמצעים כגון ליטוש וליטוש לפתרון הבעיה. למרות ששיטה זו יכולה לבטל פגמים, היא מפחיתה את ביצועי הלהבים. על מנת לשפר את ביצועיו, היצרנים מרבים להבריש ולהבריש אותו פעמים רבות בתהליך הייצור, אך בעת השחזה והברקה קל לייצר פגמי עיבוד משניים.
4.2 ריבוד חומר בתהליך הייצור של להבי טורבינה בלחץ גבוה, עקב חוסר התאמה של פרמטרי התהליך, חומר גלם אחד או יותר או זיהומים נכנסים לחלק הפנימי של הלהבים, וכתוצאה מכך ריבוד החומר. בבדיקה בפועל, ניתן למקם את להב הטורבינה בלחץ גבוה עם פגמי דלמינציה על דיסקית המדגם, וניתן להשוות את דיסקית המדגם לדיסק המדגם הרגיל כדי למצוא את פגמי הדלמינציה של החומר. אם יש בעיה במהלך תהליך המיקום, יש צורך בבדיקה נוספת כדי לקבוע את מיקומו הספציפי, כדי לקבוע את סוג הפגם הספציפי.
4.3 פגמי נקבוביות וסיג, כגון נקבוביות והכללת סיגים הם בעיות איכות נפוצות בייצור להבי טורבינה בלחץ גבוה. פגם בנקבוביות הוא הגורם העיקרי לירידה בחוזק החומר, שיש לו השפעה חשובה על הביצועים של להבי טורבינה בלחץ גבוה. בייצור בפועל, פגמים מאופיינים לעתים קרובות על ידי בועות קטנות בפנים. בהשוואה לחומרים מוצקים אחרים, גודל הבועה קטן מאוד בהשוואה לחומרים מוצקים אחרים, כאשר הקיר הפנימי של הבועה נתון ללחץ גדול, יתרחשו סדקים, בנוסף, הדופן הפנימית של הבועה חלשה יחסית, קל להיקרע תחת פעולת לחץ חיצוני. ישנן כמה בעיות בהעברת חום בעיבוד להבי טורבינה בלחץ גבוה, אשר יגרמו לתופעת שריפה במידה מסוימת. אם חלק האבלציה לא יוסר בזמן, עלולים להיווצר תכלילים. הכללת סיגים היא צורה נפוצה של תכלילים, ופגמים בהכלת סיגים חמורים יותר מפגמי נקבוביות, אשר לא רק משפיעים בצורה רצינית על ביצועי השירות וחיים של להבי טורבינה בלחץ גבוה, אלא גם עלולים להוביל לירידה בחוזק הלהב או אפילו לכשל. בייצור בפועל, אם שטח הכלת הסיגים של להבי טורבינה בלחץ גבוה אינו גדול, ניתן להשתמש בשיטת ה-CT התעשייתית הקונבנציונלית כדי לזהות אותו; אם שטח הסיגים גדול או שיש פגמים ברורים, יש להשתמש ב-CT התעשייתי של מיקרוקוק לזיהוי וניתוח. בתהליך של זיהוי CT תעשייתי במיקרופוקוס, על מנת למנוע טשטוש תמונה, ניתן לעבד את התמונה מראש ולפלח אותה לקבלת מידע פגמים ברור ומדויק.
לסיכום, עם התפתחות מתמשכת של טכנולוגיית מנועי אוויר, זיהוי איכות של להבי טורבינה בלחץ גבוה הופך חשוב יותר ויותר. מאמר זה מציג מספר טכנולוגיות נפוצות לזיהוי פגמים בלהבי טורבינה בלחץ גבוה. ביישומים מעשיים, טכנולוגיות שונות לזיהוי פגמים שונות. בעת יישום טכנולוגיות שונות לזיהוי פגמים, יש צורך לבחור ולשלב אותן בהתאם לתנאים הספציפיים של הלהבים. הפיתוח של טכנולוגיית זיהוי פגמים בלהבי טורבינה בלחץ גבוה עדיין מתמודד עם אתגרים וקשיים רבים. בעתיד, יש לשפר עוד יותר את דיוק הציוד, יכולת עיבוד הנתונים וביצועי האלגוריתמים כדי לעמוד טוב יותר בדרישות של זיהוי פגמים בלהבי טורבינה בלחץ מנוע אווירי.
