Επισκευή ακριβείας μονοκρυστάλλων πτερυγίων αεριοστροβίλου: Το κλειδί για βελτιωμένη απόδοση και αξιοπιστία
Η πρόοδος στην τεχνολογία των πτερυγίων του στροβίλου έχει αυξήσει το κόστος των νέων εξαρτημάτων. Το κόστος μιας λεπίδας μονού κρυστάλλου είναι δύο έως τρεις φορές υψηλότερο από μια συμβατική χυτή λεπίδα παρόμοιου μεγέθους και πολυπλοκότητας. Το υψηλό κόστος ενός μόνο κρυσταλλικού εξαρτήματος μπορεί να δώσει κίνητρο στον ιδιοκτήτη να μεγιστοποιήσει τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος.
Ως λύση για τη μείωση του κόστους αντικατάστασης εξαρτημάτων, η εταιρεία μας έχει δημιουργήσει διαδικασίες σχεδιασμένες να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων. Μια τέτοια διαδικασία είναι η αναγεννητική θερμική επεξεργασία πλήρους διαλύματος (FSR). Το FSR επαναφέρει τη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος σε νέα κατάσταση. Το κύριο πρόβλημα της θερμικής επεξεργασίας του μονοκρυσταλλικού κράματος FSR είναι ο σχηματισμός ανακρυσταλλοποιημένων κόκκων στην επιφάνεια με υπολειμματική τάση. Αυτός είναι ένας κίνδυνος δεδομένης της χαμηλής περιεκτικότητας σε πρόσθετα κραμάτων ενίσχυσης των ορίων κόκκων σε κράματα μονοκρυστάλλων. Η ανακρυστάλλωση και/ή οι αδέσποτοι κόκκοι σε μονοκρυσταλλικά κράματα έχουν ως αποτέλεσμα μειωμένη διάρκεια ζωής σε κόπωση και αντοχή στη θραύση σε υψηλές θερμοκρασίες. Ως αποτέλεσμα, ελέγχονται από τον αρχικό κατασκευαστή και απορρίπτονται. Αυτός είναι ένας από τους παράγοντες για την άνοδο της τιμής των χυτών μονοκρυστάλλων!
Η εταιρεία μας διεξήγαγε μια δοκιμαστική επισκευή για να αξιολογήσει περαιτέρω τη σκοπιμότητα της θερμικής επεξεργασίας FSR των πτερυγίων μονοκρυσταλλικών στροβίλων, κατά την οποία ήταν σημαντικό να διασφαλιστεί ότι οι κρίσιμες επιφάνειες των πτερυγίων δεν θα υποστούν πλαστική παραμόρφωση για να αποφευχθεί η επακόλουθη ανακρυστάλλωση. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικές μη καταστροφικές μέθοδοι δοκιμών για τον έλεγχο της ανακρυστάλλωσης κρίσιμων επιφανειών. Η επισκευή επίδειξης και η καταστροφική ανάλυση διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας ένα αποσυρμένο πτερύγιο στροβίλου Siemens SGT-100 HP που αποτελείται από κράμα μονού κρυστάλλου CMSX-4, όπως φαίνεται στο σχήμα 2. Τα πτερύγια λειτουργούσαν για 28,{{5} } ώρες. Μετά από μία επισκευή, λειτούργησε για άλλες 12,000 ώρες. Ο συνολικός χρόνος σέρβις είναι 36,000 ώρες και ο OEM ειδοποιεί τον χειριστή ότι το εξάρτημα έχει λήξει!
Μια αντιπροσωπευτική λεπίδα στην ομάδα υποβλήθηκε σε καταστροφική επιθεώρηση στην κατάσταση "όταν παραλήφθηκε" για να καθοριστεί μια βασική γραμμή των μεταλλουργικών συνθηκών. Οι υπόλοιπες πέντε λεπίδες χρειάζονται επισκευή, συμπεριλαμβανομένων:
Αφαίρεση επικάλυψης
Ανίχνευση μεγέθους και διείσδυσης
Θερμική επεξεργασία αναζωογόνησης πλήρους διαλύματος
Αντικαταστήστε την εξωτερική επίστρωση πλατίνας-αλουμινίου
Μια αντιπροσωπευτική λεπίδα στην ομάδα υποβλήθηκε σε καταστροφική επιθεώρηση στην κατάσταση "όταν παραλήφθηκε" για να καθοριστεί μια βασική γραμμή των μεταλλουργικών συνθηκών. Οι υπόλοιπες πέντε λεπίδες χρειάζονται επισκευή, συμπεριλαμβανομένων:
Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης κραμάτων βάσης (μορφή γάμμα)
Δοκιμή θραύσης καταπόνησης δειγμάτων μικροπλάκας που λαμβάνονται από αεροτομές
Μικροσκοπική εξέταση εσωτερικών και εξωτερικών επιφανειών.
Η εξωτερική επιφάνεια της αεροτομής περιέχει μια επικάλυψη από αλουμίνιο πλατίνας, όπως φαίνεται στο σχήμα . Αν και η επίστρωση καταναλώθηκε μερικώς, παρείχε αποτελεσματική προστασία για διαστήματα προηγούμενων σέρβις, καθώς δεν παρατηρήθηκε ζημιά στο υποκείμενο κράμα βάσης.
Εσωτερική επιφάνεια αεροτομής χωρίς επίστρωση, Εικόνα 3 δεξιά. Παρατηρήθηκε ελαφρά οξείδωση του κράματος βάσης στην εσωτερική επιφάνεια με βάθος διείσδυσης<25 microns (0.001 in).
Αφού αφαιρεθεί η επίστρωση, τα φύλλα ελέγχονται για εκτεθειμένες επιφανειακές ρωγμές ή ελαττώματα με δοκιμή διείσδυσης φθορισμού (FPI). Δεν βρέθηκαν σημάδια.
Η εξέταση διαπίστωσε ότι αυτά τα φύλλα ήταν καλά αντικείμενα για επισκευή. Η τεχνολογία υπερήχων χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του πάχους του τοίχου.
Μετά τη θερμική επεξεργασία FSR, οι ανακρυσταλλωμένοι κόκκοι στις βασικές περιοχές των λεπίδων εξετάστηκαν μη καταστροφικά με χημική χάραξη. Σε τέσσερις από τις πέντε λεπίδες, εμφανίζονται ανακρυσταλλωμένοι κόκκοι σε βασικές περιοχές (το παράδειγμα φαίνεται στο Σχήμα 4).
Η καταστροφική επιθεώρηση επιβεβαίωσε ότι το βάθος ανακρυστάλλωσης τουλάχιστον μιας λεπίδας υπερέβη το όριο χρήσης (δεν καταστράφηκαν όλες οι περιοχές ανακρυστάλλωσης).
Με βάση αυτό το εύρημα, άλλες 12 λεπίδες στο τέλος της ζωής τους υποβλήθηκαν για περαιτέρω ανάλυση. Η ομάδα αποτελείται από επτά λεπίδες από την ίδια αρχική ομάδα δοκιμής των έξι λεπίδων και πέντε λεπίδες από διαφορετικές ομάδες λεπίδων. Όλες οι λεπίδες επισκευάστηκαν, συμπεριλαμβανομένης της αφαίρεσης επικάλυψης και μιας διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας FSR, ακολουθούμενη από μακροσκοπική επιθεώρηση χάραξης των ανακρυσταλλωμένων κόκκων.
Όλα τα φύλλα είχαν αρχικά κάποιους ανακρυσταλλωμένους κόκκους σε διάφορους βαθμούς στις βασικές περιοχές. Η λεπίδα υφίσταται έναν κύκλο μηχανικής αφαίρεσης κόκκων και επανεπιθεώρησης έως ότου οι ανακρυσταλλωμένοι κόκκοι εξαλειφθούν από όλες τις κρίσιμες περιοχές. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μια καταστροφική επιθεώρηση των οκτώ λεπίδων (πέντε σε μια ομάδα επτά και τρεις σε μια ομάδα των πέντε) για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων της επιθεώρησης και την αξιολόγηση του υπολειπόμενου πάχους τοιχώματος. Και οι επτά λεπίδες της πρώτης ομάδας βρέθηκαν εντός ορίων συντήρησης και τα τέσσερα πέμπτα των λεπίδων της δεύτερης ομάδας βρέθηκαν εντός ορίων συντήρησης.
