Strategi komprehensif untuk meningkatkan akurasi pembuatan bilah turbin
Sebagai komponen kunci konversi energi gas-dinamis, keakuratan dimensi bilah turbin tidak hanya terkait dengan kelancaran pemasangan turbin gas, tetapi juga kunci untuk memastikan pengoperasian yang aman. Bagian sudu turbin adalah permukaan spasial yang kompleks dengan ketebalan yang tidak rata, dan proses pengecoran presisi investasi yang tidak terbatas rumit, di mana setiap tahap berdampak pada keakuratan dimensi sudu akhir, dan sulit untuk memperhitungkan karakteristik geometris dari sudu tersebut. pembengkokan bilah dan deformasi torsi serta kelengkungan bilah hanya dengan mengandalkan metode reduksi permukaan cetakan. Selama proses dari cetakan lilin hingga pengecoran bilah, tidak hanya akan terjadi penyusutan volume, tetapi juga karakteristik geometrik akan berubah sampai batas tertentu, yang akan menyebabkan ukuran pengecoran menjadi tidak sejajar. Oleh karena itu, dalam proses produksi sebenarnya, setiap mata rantai pembuatan sudu turbin perlu diukur dan dikendalikan secara akurat. Pada awal tahun 197{4}}an, Inggris dan Amerika Serikat telah mencapai hasil luar biasa dalam teknologi kontrol inti, dan digunakan untuk pengecoran. Dalam beberapa tahun terakhir, pemindai optik dan pengukuran terkomputerisasi tomogrofi industri (CT) dari sudu mesin turbin gas di luar negeri memerlukan keakuratan pengukuran sudu untuk dikontrol dalam 50 hingga 80μm, dan toleransi yang diizinkan dikontrol dalam±±0,5 mm. Selain itu, melalui registrasi dengan model CAD, distorsi dan deformasi setiap bagian blade dapat direfleksikan secara langsung [51-52].
Karena peran penting bilah dan sulitnya teknologi manufaktur, kontrol bentuk bilah turbin dianggap sebagai teknologi inti di luar negeri, dan hasil penelitiannya jarang diungkapkan. Teknologi pengujian sudu mesin turbin gas di China masih dalam proses pengembangan. Dalam hal standar teknologi pengujian, standar acuan industri penerbangan dalam negeri hanya HB5647-98 dan HB20126-201. Oleh karena itu, beberapa produsen dalam negeri dan lembaga penelitian telah mengajukan persyaratan teknis pengujian dan penerimaan mereka sendiri untuk penerimaan internal, yang memudahkan manajemen aplikasi. Dalam proses ini, mereka menggabungkan dengan alat teknologi pengukuran asing, dan menurut apakah alat pengukur bersentuhan dengan benda yang diukur, metode pengukuran bilah mesin turbin gas dibagi menjadi kontak dan non-kontak. Metode pengukuran kontak terutama meliputi: metode pengukuran templat standar, metode pengukuran induktansi, dan metode pengukuran tiga koordinat. Metode pengukuran non-kontak terutama meliputi: pengukuran pemindaian laser, deteksi ultrasonik, pengukuran visi mesin dan pengukuran CT industri [53]. Selain itu, saat ini, beberapa peneliti telah melakukan penelitian tentang pengendalian ukuran blade berdasarkan simulasi numerik, dan akumulasi kesalahan serta transmisi berdasarkan data besar dan simulasi numerik telah menjadi metode penting untuk pengembangan di masa depan.
Berdasarkan karakteristik struktural dan karakteristik proses pengecoran bilah turbin silinder/kristal tunggal turbin gas, kontrol akurasi dimensi dari seluruh proses pengecoran presisi adalah kunci untuk meningkatkan tingkat ukuran bilah yang memenuhi syarat. Berdasarkan hal tersebut, kelompok penelitian ini mengadopsi metode pengukuran pemindaian laser 3D dan metode pengukuran CT industri, dikombinasikan dengan koordinat tiga dimensi dan metode deteksi ultrasonik, untuk melakukan deteksi cacat dan pengukuran ukuran untuk proses persiapan seluruh proses bilah mesin turbin gas (cetakan lilin kosong, inti kosong, inti keramik, inti tekan lilin, cangkang cetakan dengan lilin, cangkang cetakan tanpa lilin, pengecoran). Model kontrol akurasi dan kesalahan dimensi dari seluruh proses persiapan sudu turbin telah ditetapkan.
ARA. Gambar 18 menunjukkan analisis hasil pengukuran ukuran sudu dari aspek-aspek utama seperti blanko, inti, dan pengecoran sudu turbin ukuran besar dari jenis turbin gas tertentu yang kami kembangkan. Untuk pengecoran, lihat DCPG5 dalam GB/T 6414−−2017, toleransi yang diijinkan adalah±±0.5mm, dan akurasi pengukuran harus dikontrol pada 120μμm; Toleransi inti keramik yang diijinkan adalah ±± 0,3 mm, dan akurasi pengukuran harus dikontrol pada 80μμ
M. Dalam proses pengembangan sudu, kontrol akurasi dimensi akan dilakukan untuk semua sudu yang disiapkan di seluruh proses, dan akurasi dimensi serta kesalahan pada tahap blanko, inti, dan pengecoran selama proses persiapan sudu mesin turbin gas akan dianalisis dengan bantuan perangkat lunak verifikasi terbalik Geomajic-Control atau GOM. Deviasi dimensi dan hukum deformasi dari seluruh proses persiapan pisau telah terungkap sebelumnya. Hasilnya menunjukkan bahwa metode pengukuran non-destruktif seperti pemindaian laser 3D, CT industri, dan pengujian ultrasonik dapat memenuhi persyaratan akurasi pengukuran jenis bilah mesin turbin gas tertentu. Metode pengukuran pemindaian laser tiga dimensi dapat memperoleh garis besar komponen perantara utama seperti bilah, cetakan lilin, dan inti keramik dari mesin turbin gas, serta dapat secara akurat mengevaluasi deformasi puntir bilah. CT Industri tidak hanya dapat mendeteksi cacat internal pada inti keramik, cetakan lilin, dan cangkang cetakan, tetapi juga mengukur kontur, struktur rongga bagian dalam, ketebalan dinding, dan bagian penting lainnya dengan presisi tinggi. Inspeksi ultrasonik dapat secara akurat mengukur struktur ketebalan dinding cetakan lilin dan pisau. Metode pengukuran canggih ini memastikan pengukuran ukuran dan kontrol akurat dari seluruh proses bilah turbin ukuran besar, terutama pengukuran ukuran cangkang cetakan berdasarkan teknologi deteksi CT industri, yang dapat mengekstraksi struktur rongga bagian dalam cangkang cetakan dan membandingkannya dengan model, sehingga mewujudkan pengukuran ukuran cangkang cetakan yang akurat, yang tidak mungkin dicapai dengan metode pengukuran tradisional.
Saat ini, metode pengujian yang secara bertahap matang dan dimasukkan ke dalam aplikasi rekayasa bilah mesin turbin gas sangat memperpendek siklus pengembangan bilah, meningkatkan tingkat kualifikasi ukuran bilah, dan mengurangi biaya bilah. Namun, mengenai sudu-sudu mesin turbin gas, masih terdapat kekurangan-kekurangan sebagai berikut: spesifikasi teknis dan sistem standar pengujian sudu yang tidak lengkap, kurangnya sarana verifikasi teknis yang efektif, kurangnya akumulasi data terkait perubahan dimensi dan akumulasi kesalahan selama persiapan sudu, dan kurangnya kemampuan mandiri. -Mengembangkan perangkat lunak pengukuran dan analisis ukuran pisau. Dengan meluasnya penerapan teknologi komputer di bidang pembuatan pisau, teknologi manufaktur cerdas berdasarkan pembelajaran mesin dan simulasi numerik juga akan memainkan peran penting dalam pengendalian kesalahan seluruh proses pisau, sehingga dapat meningkatkan akurasi pengendalian ukuran. dari bilahnya.
