Le lame di turbina sono una parte importante dei motori dell'aeromobile, con alta temperatura, carico pesante e struttura complessa. La qualità dell'ispezione e della manutenzione è strettamente correlata alla durata e alla durata del lavoro. Questo documento studia l'ispezione e la manutenzione delle lame del motore di aeromobili, analizza la modalità di guasto delle lame del motore dell'aeromobile e riassume la tecnologia di rilevamento dei guasti e la tecnologia di manutenzione delle lame del motore dell'aeromobile.

Nella progettazione di lame per turbine, vengono spesso utilizzati nuovi materiali con qualità superiore e il margine di lavoro viene ridotto migliorando la struttura e la tecnologia di lavorazione, in modo da migliorare il rapporto spinta al motore. La lama della turbina è un profilo aerodinamico che può ottenere un lavoro equivalente per l'intera lunghezza della lama, assicurando così che il flusso d'aria abbia un angolo di rotazione tra la radice della lama e la punta della lama e l'angolo di rotazione sulla punta della lama è maggiore di quello alla radice della lama. È molto importante installare la lama del rotore della turbina sul disco della turbina. Il tenone "a forma di abete" è il rotore della moderna turbina a gas. È stato elaborato con precisione e progettato per garantire che tutte le flange possano sopportare uniformemente il carico. Quando la turbina è stazionaria, la lama ha un movimento tangenziale sulla scanalatura del dente e quando la turbina ruota, la radice della lama viene serrata al disco a causa dell'effetto centrifugo. Il materiale della girante è un fattore importante per garantire le prestazioni e l'affidabilità della turbina. All'inizio, le leghe ad alta temperatura deformate venivano utilizzate e prodotte mediante forgiatura. Con il continuo avanzamento della progettazione del motore e della tecnologia di fusione di precisione, le lame di turbina sono cambiate da leghe deformate a cave, policristallino a singolo cristallo e la resistenza al calore delle pale è stata notevolmente migliorata. Le superloy di cristalli singoli a base di nichel sono ampiamente utilizzati nella produzione di parti a caldo dei motori aeronautici a causa delle loro eccellenti proprietà di scorrimento ad alta temperatura. Pertanto, una ricerca approfondita sull'ispezione e il mantenimento delle pale della turbina è di grande significato per migliorare la sicurezza del funzionamento del motore e valutare accuratamente la morfologia del danno e il grado di danno delle pale.

Modalità di guasto delle lame del motore dell'aeromobile

Blade a basso contenuto di frattura da fatica a basso ciclo

Nel lavoro reale, la frattura da affaticamento a basso ciclo delle pale del rotore di solito non è facile da verificarsi, ma nelle seguenti tre condizioni, si verificherà frattura da fatica a basso ciclo. La Figura 1 è un diagramma schematico della frattura della lama.

(1) Sebbene lo stress di lavoro sulla sezione pericolosa sia inferiore alla resistenza alla snervamento del materiale, ci sono grandi difetti locali nella sezione pericolosa. In quest'area, a causa dell'esistenza di difetti, l'area più ampia nelle vicinanze supera la resistenza alla snervamento del materiale, risultando in una grande quantità di deformazione plastica, che porta a una frattura a basso contenuto di cicli della lama.

(2) A causa delle scarse considerazioni sulla progettazione, lo stress di lavoro della lama nella sezione pericolosa è vicino o supera la resistenza alla snervamento del materiale. Quando ci sono difetti extra nella parte pericolosa, la lama subirà una frattura a basso contenuto di cicli.

(3) Quando la lama ha condizioni anormali come fluttuazione, risonanza e surriscaldamento, il valore di stress totale della sua sezione pericolosa è maggiore della sua resistenza alla snervamento, con conseguente frattura da fatica a basso ciclo della lama. La frattura da fatica a basso ciclo è causata principalmente da ragioni di progettazione e la maggior parte si verifica attorno alla radice della lama. Non esiste un evidente arco di affaticamento nella tipica frattura a basso ciclo.

Blade Torsional Resonance A fatica Frattura Frattura

La frattura da fatica ad alto ciclo si riferisce alla frattura che si verifica sotto la risonanza torsionale della lama e ha le seguenti caratteristiche rappresentative:

(1) La caduta d'angolo si verifica nel nodo di risonanza torsionale.

(2) Un'ovvia curva di fatica può essere vista sulla frattura della fatica della lama, ma la curva della fatica è molto sottile.

(3) La frattura di solito inizia dalla parte posteriore della lama e si estende al bacino della lama e la zona di fatica occupa l'area principale della superficie della frattura.

Ci sono due motivi principali per le crepe di fatica torsionale della lama: una è la risonanza torsionale e l'altra è l'ampia ruggine sulla superficie della lama o l'impatto della forza esterna.

Blade Affaticamento ad alta temperatura e insufficienza della frattura della fatica del danno termico

Le pale del rotore della turbina funzionano in un ambiente ad alta temperatura e sono soggette a variazioni di temperatura e sollecitazioni alterni, che portano a danni da creep e fatica delle pale (vedi Figura 2). Per la frattura di fatica ad alta temperatura delle lame, devono essere soddisfatte le seguenti tre condizioni:

(1) La frattura della fatica della lama mostra principalmente le caratteristiche della frattura intergranulare.

(2) la temperatura nel sito di frattura della lama è superiore alla temperatura di scorrimento limite del materiale;

(3) Il sito della frattura della fatica della lama può solo resistere alla sollecitazione di trazione centrifuga della forma d'onda quadrata, che supera il limite di scorrimento o il limite di fatica a questa temperatura.

Generalmente, la frattura della fatica delle pale del rotore a temperature elevate è estremamente rara, ma in uso reale, la frattura della fatica causata da danni termici al rotore è relativamente comune. Durante il funzionamento del motore, il surriscaldamento o il eccesso di componenti a causa della sovratemperatura a breve termine in condizioni di lavoro anormali è chiamato danni da surriscaldamento. A temperature elevate, le crepe di affaticamento sono soggette a pale. La frattura della fatica causata da danni ad alta temperatura ha le seguenti caratteristiche principali:

(1) La posizione della frattura si trova generalmente nell'area di temperatura più alta della lama, perpendicolare all'asse della lama.

(2) La frattura proviene dal bordo di ingresso dell'area della sorgente e la sua sezione trasversale è scura e ha un alto grado di ossidazione. La sezione trasversale della sezione di estensione è relativamente piatta e il colore non è scuro come l'area della sorgente.

Tecnologia di riparazione di guasti delle lame del motore dell'aeromobile

Ispezione borescope di bordo

L'ispezione del boscope di bordo consente di ispezionare visivamente le pale della turbina attraverso una sonda nella scatola della turbina del motore. Questa tecnologia non richiede lo smontaggio del motore e può essere completata direttamente sull'aeromobile, il che è conveniente e veloce. L'ispezione del borescope può rilevare meglio la combustione, la corrosione e il debonding delle pale della turbina, che possono aiutare a comprendere e padroneggiare la tecnologia e la salute della turbina, in modo da condurre un'ispezione completa delle pale della turbina e garantire il normale funzionamento del motore. La Figura 3 mostra l'ispezione del borescope.

Trattamento di precisione prima dell'ispezione nel seminario di riparazione

La superficie delle pale della turbina è coperta da depositi dopo combustione, rivestimenti e strati di corrosione termica formati da corrosione di ossidazione ad alta temperatura. La deposizione di carbonio aumenterà lo spessore della parete delle pale, causando cambiamenti nel percorso del flusso d'aria originale, riducendo così l'efficienza della turbina; La corrosione termica ridurrà le proprietà meccaniche delle lame; E a causa della presenza di depositi di carbonio, il danno alla superficie della lama è oscurato, rendendo difficile il rilevamento. Pertanto, prima di monitorare e riparare le lame, i depositi di carbonio devono essere puliti.

Test di integrità della lama

In passato, per rilevare il diametro della lama dei motori aeronautici sono stati usati strumenti di misurazione "duro" come calibri e pinze angolari e pinze per rilevare il diametro della lama. Questo metodo è semplice, ma è facilmente influenzato dall'interferenza umana e ha difetti come bassa precisione e velocità di rilevamento lenta. Successivamente, in base alla macchina di misurazione delle coordinate, è stata scritta un'applicazione per il controllo automatico del microcomputer ed è stata sviluppata un sistema di misurazione per le dimensioni geometriche della lama. Riflettendo automaticamente la lama e confrontandola con la forma della lama standard, i risultati dei test di errore vengono dati automaticamente per determinare la disponibilità della lama e il metodo di manutenzione richiesto. Sebbene gli strumenti di misurazione delle coordinate di diversi produttori abbiano differenze nelle tecnologie specifiche, hanno i seguenti punti in comune: alto livello di automazione, rilevamento rapido, generalmente una lama può essere rilevata in 1 minuto e hanno buone capacità di espansione. Modificando un database a forma di lama standard, è possibile rilevare vari tipi di lame. La Figura 4 mostra il test di integrità.

Manutenzione della lama motore aeronautico

Tecnologia di spruzzo termico

La tecnologia di spruzzatura termica deve bruciare fibre o materiali in polvere a uno stato fuso, le atomizzarle ulteriormente e quindi depositarli sulle parti o i substrati da spruzzare.

(1) Rivestimenti resistenti all'usura

I rivestimenti resistenti all'usura come rivestimenti a base di cobalto, a base di nichel e a base in carburo di tungsteno sono ampiamente utilizzati nelle parti del motore dell'aeromobile per ridurre l'attrito causati da vibrazioni, scorrimento, collisione, attrito e altro attrito durante il funzionamento dei motori dell'aeromobile, migliorando così le prestazioni e la vita di servizio.

(2) Rivestimenti resistenti al calore

Al fine di aumentare la spinta, i moderni motori aeromobili devono aumentare la temperatura prima della turbina al massimo. In questo modo, la temperatura operativa delle pale della turbina aumenterà di conseguenza. Sebbene vengano utilizzati materiali resistenti al calore, è ancora difficile soddisfare i requisiti di utilizzo. I risultati dei test mostrano che l'applicazione di rivestimenti resistenti al calore sulla superficie delle pale della turbina può migliorare la resistenza al calore delle parti ed evitare la deformazione e il cracking delle parti.

(3) rivestimenti abrasibili

Nei moderni motori aeromobili, la turbina è composta da un involucro composto da più lame orizzontali e una lama del rotore fissata su un disco. Al fine di migliorare l'efficienza del motore, la distanza tra i due componenti dello statore e il rotore dovrebbe essere ridotta il più possibile. Questo divario include lo "gap di punta" tra la punta del rotore e l'anello esterno fisso e lo "gap stage" tra ogni stadio del rotore e l'involucro. Al fine di ridurre le perdite d'aria causate dall'eccessivo divario, le lacune sono teoricamente necessarie per essere zero il più possibile, poiché l'errore effettivo e l'errore di installazione delle parti di produzione sono difficili da raggiungere; Inoltre, ad alta temperatura e ad alta velocità, la ruota si sposterà anche longitudinalmente, causando "crescere" le lame radialmente. A causa della deformazione di flessione, dell'espansione termica e della contrazione del pezzo, vengono utilizzati i rivestimenti di usura per farla avere il più piccolo divario consapevole, ovvero spruzzando vari rivestimenti sulla superficie vicino alla parte superiore della lama; Quando le parti rotanti si sfregano contro di esso, il rivestimento produrrà un'usura sacrificale, riducendo così al minimo il divario. La Figura 5 mostra la tecnologia di spruzzatura termica.

Scatto

La tecnologia di Peening Shot utilizza proiettili ad alta velocità per influire sulla superficie del pezzo, generando stress di compressione residua sulla superficie del pezzo e formando un materiale di rafforzamento in una certa misura per migliorare la resistenza a fatica del prodotto e ridurre le prestazioni di corrosione dello stress del materiale. La Figura 6 mostra la lama dopo il tiro.

(1) Peenening del tiro a secco

La tecnologia di pealing a sparo a secco utilizza la forza centrifuga per formare uno strato di rafforzamento della superficie con un certo spessore sulla superficie del pezzo. Sebbene la tecnologia di peinging a shot secco abbia attrezzature semplici e alta efficienza, ha ancora problemi come l'inquinamento della polvere, il rumore elevato e il consumo di tiri elevati durante la produzione di massa.

(2) PEINGING SHOT ACQUA

La Peenening del colpo d'acqua ha lo stesso meccanismo di rafforzamento della peding a secco. La differenza è che utilizza particelle liquide in rapido movimento anziché scatto, riducendo così l'impatto della polvere sull'ambiente durante la peding a shot a secco, migliorando così l'ambiente di lavoro.

(3) rafforzamento della piastra rotante

L'azienda americana 3M ha sviluppato un nuovo tipo di processo di rafforzamento della peperoncino. Il suo metodo di rafforzamento consiste nell'utilizzare una piastra rotante con scatto per colpire continuamente la superficie metallica ad alta velocità per formare uno strato di rafforzamento della superficie. Rispetto a Shot Peening, ha i vantaggi di attrezzature semplici, facile utilizzo, alta efficienza, economia e durata. Il rafforzamento della piastra rotante significa che quando un colpo ad alta velocità colpisce la lama, la superficie della lama si espanderà rapidamente, facendola sottoporsi a deformazione plastica a una certa profondità. Lo spessore dello strato di deformazione è correlato alla forza di impatto del proiettile e alle proprietà meccaniche del materiale del pezzo e può generalmente raggiungere 0. 12 a 0. 75 mm. Regolando il processo di peling del colpo, è possibile ottenere lo spessore appropriato dello strato di deformazione. Sotto l'azione di Shot Peening, quando si verifica deformazione plastica sulla superficie della lama, si deformerà anche il sottosuolo adiacente. Tuttavia, rispetto alla superficie, la deformazione del sottosuolo è più piccola. Senza raggiungere il punto di snervamento, è ancora nella fase di deformazione elastica, quindi la plastificazione non uniforme tra la superficie e lo strato inferiore è irregolare, il che può causare cambiamenti residui di sollecitazione nel materiale dopo la spruzzatura. I risultati del test mostrano che c'è un residuo stress di compressione sulla superficie dopo la soffiatura del colpo e, a una certa profondità, la sollecitazione di trazione appare sul sottosuolo. La sollecitazione di compressione residua sulla superficie è più volte quella del sottosuolo. Questa distribuzione residua di stress è molto utile per migliorare la resistenza alla fatica e la resistenza alla corrosione. Pertanto, la tecnologia Shot Peening svolge un ruolo molto importante nell'estensione della durata dei prodotti e nel miglioramento della qualità del prodotto.

Riparazione del rivestimento

Nei motori dell'aeromobile, molte lame di turbina avanzate utilizzano la tecnologia di rivestimento per migliorare le loro proprietà antiossidazioni, anticorrosione e resistenti all'usura; Tuttavia, poiché le pale saranno danneggiate a vari gradi durante l'uso, devono essere riparate durante la manutenzione della lama, di solito togliendo il rivestimento originale e quindi applicando un nuovo strato di rivestimento.