Μια ολοκληρωμένη στρατηγική για τη βελτίωση της ακρίβειας κατασκευής των πτερυγίων του στροβίλου
Ως βασικό συστατικό της μετατροπής δυναμικής ενέργειας αερίου, η ακρίβεια διαστάσεων των πτερυγίων του στροβίλου δεν σχετίζεται μόνο με το εάν ο αεριοστρόβιλος μπορεί να εγκατασταθεί ομαλά, αλλά και το κλειδί για τη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας του. Τα μέρη του πτερυγίου του στροβίλου είναι πολύπλοκες χωρικές επιφάνειες με ανομοιόμορφο πάχος και η διαδικασία χύτευσης ακριβείας αόριστης επένδυσης είναι πολύπλοκη, στην οποία κάθε στάδιο έχει αντίκτυπο στην ακρίβεια διαστάσεων του τελικού πτερυγίου και είναι δύσκολο να ληφθούν υπόψη τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κάμψη λεπίδας και παραμόρφωση στρέψης και καμπυλότητα λεπίδας μόνο με βάση τη μέθοδο μείωσης της επιφάνειας του καλουπιού. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας από το καλούπι κεριού στη χύτευση της λεπίδας, δεν θα συμβεί μόνο η συρρίκνωση του όγκου, αλλά και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά θα αλλάξουν σε κάποιο βαθμό, γεγονός που θα κάνει το μέγεθος της χύτευσης να είναι εκτός ευθυγράμμισης. Επομένως, στην πραγματική διαδικασία παραγωγής, κάθε σύνδεσμος κατασκευής πτερυγίων στροβίλου πρέπει να μετράται και να ελέγχεται με ακρίβεια. Ήδη από το 1970, το Ηνωμένο Βασίλειο και οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επιτύχει αξιοσημείωτα αποτελέσματα στην τεχνολογία ελέγχου του πυρήνα και χρησιμοποιούνται για χύτευση. Τα τελευταία χρόνια, οι οπτικοί σαρωτές και η ηλεκτρονική μέτρηση βιομηχανικής τομογραφίας (CT) ενός πτερυγίου κινητήρα αεριοστροβίλου σε ξένες χώρες απαιτούν την ακρίβεια μέτρησης της λεπίδας να ελέγχεται εντός 50 έως 80 μm και η επιτρεπόμενη ανοχή ελέγχεται εντός ± 0,5 mm. Επιπλέον, μέσω της εγγραφής στο μοντέλο CAD, η παραμόρφωση και η παραμόρφωση κάθε τμήματος της λεπίδας μπορεί να αντικατοπτρίζεται άμεσα [51-52].
Λόγω του κρίσιμου ρόλου των πτερυγίων και της δυσκολίας της τεχνολογίας κατασκευής, ο έλεγχος του σχήματος των πτερυγίων του στροβίλου θεωρείται ως μια εξαιρετικά βασική τεχνολογία στις ξένες χώρες και τα ερευνητικά του αποτελέσματα σπάνια αποκαλύπτονται. Η τεχνολογία δοκιμών του πτερυγίου κινητήρα αεριοστροβίλου στην Κίνα βρίσκεται ακόμη σε διαδικασία ανάπτυξης. Όσον αφορά τα πρότυπα τεχνολογίας δοκιμών, τα πρότυπα αναφοράς της εγχώριας αεροπορικής βιομηχανίας είναι μόνο HB5647-98 και HB20126-201. Ως εκ τούτου, ορισμένοι εγχώριοι κατασκευαστές και ερευνητικά ιδρύματα έχουν προτείνει τις δικές τους τεχνικές απαιτήσεις δοκιμής και αποδοχής για εσωτερική αποδοχή, κάτι που είναι βολικό για τη διαχείριση εφαρμογών. Σε αυτή τη διαδικασία, συνδυάζονται με ξένα μέσα τεχνολογίας μέτρησης και ανάλογα με το αν η συσκευή μέτρησης είναι σε επαφή με το μετρούμενο αντικείμενο, η μέθοδος μέτρησης του πτερυγίου κινητήρα αεριοστροβίλου χωρίζεται σε επαφή και μη επαφή. Οι μέθοδοι μέτρησης επαφής περιλαμβάνουν κυρίως: τυπική μέθοδο μέτρησης προτύπου, μέθοδο μέτρησης επαγωγής και μέθοδο μέτρησης τριών συντεταγμένων. Οι μέθοδοι μέτρησης χωρίς επαφή περιλαμβάνουν κυρίως: μέτρηση σάρωσης με λέιζερ, ανίχνευση υπερήχων, μέτρηση μηχανικής όρασης και βιομηχανική μέτρηση CT [53]. Επιπλέον, επί του παρόντος, ορισμένοι ερευνητές έχουν πραγματοποιήσει έρευνα για τον έλεγχο του μεγέθους της λεπίδας με βάση την αριθμητική προσομοίωση, και η συσσώρευση και η μετάδοση σφαλμάτων με βάση μεγάλα δεδομένα και η αριθμητική προσομοίωση έχει γίνει μια σημαντική μέθοδος για μελλοντική ανάπτυξη.
Με βάση τα δομικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας χύτευσης των πτερυγίων κυλινδρικού/μονόκρυσταλλου στροβίλου αεριοστρόβιλου, ο έλεγχος ακρίβειας διαστάσεων ολόκληρης της διαδικασίας χύτευσης ακριβείας είναι το κλειδί για τη βελτίωση του κατάλληλου ποσοστού μεγέθους πτερυγίων. Με βάση αυτό, αυτή η ερευνητική ομάδα υιοθετεί τη μέθοδο μέτρησης σάρωσης 3D λέιζερ και τη μέθοδο μέτρησης βιομηχανικής CT, σε συνδυασμό με τρισδιάστατες μεθόδους ανίχνευσης συντεταγμένων και υπερήχων, για τη διεξαγωγή ανίχνευσης ελαττωμάτων και μέτρησης μεγέθους για τη διαδικασία προετοιμασίας ολόκληρης της διαδικασίας των πτερυγίων κινητήρα αεριοστροβίλου (κερί καλούπι κερί, κερί πυρήνα, κεραμικός πυρήνας, πυρήνας πρέσας κεριού, κέλυφος καλουπιού με κερί, κέλυφος καλουπιού χωρίς κερί, χύτευση). Καθιερώθηκε η ακρίβεια διαστάσεων και το μοντέλο ελέγχου σφαλμάτων της όλης διαδικασίας προετοιμασίας πτερυγίων στροβίλου.
ΣΥΚΟ. Το 18 δείχνει την ανάλυση των αποτελεσμάτων μέτρησης μεγέθους πτερυγίων βασικών πτυχών όπως το τυφλό, ο πυρήνας και η χύτευση πτερυγίων στροβίλου μεγάλου μεγέθους ενός συγκεκριμένου τύπου αεριοστροβίλου που αναπτύχθηκε από εμάς. Για χύτευση, ανατρέξτε στο DCPG5 στο GB/T 6414−−2017, η επιτρεπόμενη ανοχή είναι ±±0.5 mm και η ακρίβεια μέτρησης απαιτείται να ελέγχεται στα 120 μμ. Η επιτρεπόμενη ανοχή του κεραμικού πυρήνα είναι ±±0,3 mm και η ακρίβεια μέτρησης απαιτείται να ελέγχεται στα 80μμ
m. Στη διαδικασία ανάπτυξης πτερυγίων, θα πραγματοποιηθεί έλεγχος ακρίβειας διαστάσεων για όλα τα προετοιμασμένα πτερύγια σε όλη τη διαδικασία και θα αναλυθούν με τη βοήθεια η ακρίβεια διαστάσεων και τα λάθη στα στάδια κενού, πυρήνα και χύτευσης κατά τη διαδικασία προετοιμασίας πτερυγίων του κινητήρα αεριοστροβίλου του λογισμικού αντίστροφης επαλήθευσης Geomajic-Control ή GOM. Η απόκλιση διαστάσεων και ο νόμος παραμόρφωσης της όλης διαδικασίας προετοιμασίας της λεπίδας αποκαλύφθηκαν προκαταρκτικά. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μη καταστροφικές μέθοδοι μέτρησης, όπως η σάρωση με λέιζερ 3D, η βιομηχανική αξονική τομογραφία και οι δοκιμές υπερήχων μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις ακρίβειας μέτρησης ενός συγκεκριμένου τύπου λεπίδας κινητήρα αεριοστροβίλου. Η τρισδιάστατη μέθοδος μέτρησης σάρωσης λέιζερ μπορεί να λάβει το περίγραμμα των βασικών ενδιάμεσων εξαρτημάτων όπως η λεπίδα, το καλούπι κεριού και ο κεραμικός πυρήνας του κινητήρα αεριοστροβίλου και μπορεί να αξιολογήσει με ακρίβεια τη στρεπτική παραμόρφωση της λεπίδας. Η βιομηχανική CT όχι μόνο μπορεί να ανιχνεύσει τα εσωτερικά ελαττώματα του κεραμικού πυρήνα, του καλουπιού κεριού και του κελύφους καλουπιού, αλλά και να μετρήσει το περίγραμμα, τη δομή της εσωτερικής κοιλότητας, το πάχος του τοιχώματος και άλλα βασικά μέρη με υψηλή ακρίβεια. Η επιθεώρηση με υπερήχους μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια τη δομή πάχους τοιχώματος του καλουπιού και της λεπίδας κεριού. Αυτές οι προηγμένες μέθοδοι μέτρησης εξασφαλίζουν τη μέτρηση μεγέθους και τον ακριβή έλεγχο της όλης διαδικασίας των πτερυγίων στροβίλου μεγάλου μεγέθους, ειδικά τη μέτρηση μεγέθους του κελύφους του καλουπιού με βάση την τεχνολογία βιομηχανικής ανίχνευσης CT, η οποία μπορεί να εξάγει τη δομή της εσωτερικής κοιλότητας του κελύφους του καλουπιού και να συγκρίνει με το μοντέλο, πραγματοποιώντας έτσι την ακριβή μέτρηση του μεγέθους του κελύφους του καλουπιού, κάτι που είναι αδύνατο να επιτευχθεί με τις παραδοσιακές μεθόδους μέτρησης.
Προς το παρόν, οι μέθοδοι δοκιμών που ωριμάζουν σταδιακά και μπαίνουν στη μηχανική εφαρμογή των πτερυγίων κινητήρων αεριοστροβίλου συντομεύουν σημαντικά τον κύκλο ανάπτυξης των πτερυγίων, βελτιώνουν το κατάλληλο ποσοστό μεγέθους πτερυγίων και μειώνουν το κόστος των πτερυγίων. Ωστόσο, όσον αφορά τα πτερύγια των κινητήρων αεριοστροβίλου, εξακολουθούν να υπάρχουν οι ακόλουθες ελλείψεις: ελλιπείς τεχνικές προδιαγραφές και τυπικό σύστημα δοκιμής πτερυγίων, έλλειψη αποτελεσματικών μέσων τεχνικής επαλήθευσης, ανεπαρκής συσσώρευση δεδομένων σχετικά με αλλαγή διαστάσεων και συσσώρευση σφαλμάτων κατά την προετοιμασία του πτερυγίου και έλλειψη αυτοδύναμης -ανέπτυξε λογισμικό μέτρησης και ανάλυσης μεγέθους λεπίδας. Με την ευρεία εφαρμογή της τεχνολογίας υπολογιστών στον τομέα της κατασκευής λεπίδων, η έξυπνη τεχνολογία κατασκευής που βασίζεται στη μηχανική μάθηση και την αριθμητική προσομοίωση θα παίξει επίσης σημαντικό ρόλο στον έλεγχο σφαλμάτων ολόκληρης της διαδικασίας της λεπίδας, έτσι ώστε να βελτιωθεί η ακρίβεια ελέγχου μεγέθους της λεπίδας.
