Које технологије обраде се користе за гладку површину турбинског ваздушног профила?

Које технологије обраде се користе за гладку површину турбинског ваздушног профила?

Из гледишта инжењерства динамике гаса, квалитет површине турбинског ваздушног профила није само завршни детаљ; директно одређује колико ефикасно лопаћа претвара енергију. Чак и мања одступања у грубости површине мењају понашање граничног слоја проток ваздуха преко површине лопата, повећавајући губитке профила и смањујући ефикасност етапе. Због тога се обрада површине ваздушног профила третира као критична инжењерска дисциплина, а не као козметички производни корак.

Прихваћени праг за грубоћу површине ваздушног профила турбине је Ra ≤ 0,8 μm у већини апликација, а неке стадије компресора високог притиска захтевају Ra низак од 0,4 μm. Достизање ових вредности, уз одржавање димензионалних толеранција од ± 0,02 0,05 мм дуж профила лопата, захтева пажљиво секвенцирану комбинацију технологија обраде.

Зашто је површина завршног деловања важна за перформансе турбинских ваздушних профила

Истраживања и подаци из теренских истраживања потврђују аеродинамичку штету грубе површине турбинског профила. Степен турбине ниског притиска са карактеристичном грубошћу површине од око 2,2 мкм Ра уобичајени резултат након обраде експлозијом и старењем може изгубити мерењу ефикасност у поређењу са прецизно завршеним површином. За стадије компресора у индустријским гасним турбинама, где кумулативни губици стадијума директно смањују снагу турбине, разлика између површинског завршетка од 1,6 μm Ra и завршетка од 0,4 μm Ra може се превести у приметне разлике у потрошци горива током

Разумевање која технологија обраде производи који резултат површине је стога одлука о набавци и инжењерству, а не само спецификација у радњи. Пре него што одлучите који стандард завршног деловања тражите од добављача лопате, вредно је питати: да ли сте потврдили специфичну вредност Ра која се захтева за ваш модел турбинског летења или примењујете општу спецификацију позајмљену из друге апликације турбина?

Основне технологије обраде за глатке површине ваздушног профила турбина

5 осна ЦНЦ фрезирање: Почетна тачка за обраду профила ваздушног профила

Модерна турбина за обраду ваздушних профила изграђена је око 5-основног ЦНЦ центра за обраду, који користи три линеарне оси и две ротационе осије како би се резачки алат одржао на оптималном углу у односу на сложену закривљену површину ваздушног профила током Ово елиминише проблем "семе" конвенционалног фрезирања са 3 оси, који не може да приступи конкавним деловима геометрије лопате без репозиционирања делова.

У оквиру 5-осног ЦНЦ обраде се користе две различите стратегије сечења у зависности од геометрије сечива и специфичних захтева за дизајн сечива:

• Фланг фрезирање користи бочну страну резача за обраду површине турбинског ваздушног профила у пролазама. Овај приступ је високо ефикасан и производи добру површинску континуитет, што га чини омиљеном стратегијом за компоненте са већим радијусима кривине и релативно нежним прелазима профила. Индустријска компресорска лопатица у средњој и задњој фази су типични кандидати за фланг фрезирање.
• Пункт фрезирање користи врх алата за праћење површине турбинског ваздушног профила слој по слој. Флексибилност овог приступа чини га погодним за сложене геометрије са малим радијусима, чврстим ивицама или веома искривљеним профилима, карактеристике које су уобичајене у високотј. лопатима ваздухопловних мотора.

После ЦНЦ фрезирања са 5 осија, типична достигнута грубоћа површине је у распону од 1,63,2 мкм Ра. Ово је довољно за тачност профила, али још увек не испуњава праг Ra ≤ 0,8 μm потребан за оптималне перформансе аерофола. Потребна је даље обрада површине.

ЦНЦ креп-фид бриндинг: Прецизно префинација површине ваздушног профила турбине

Сливење крепе-фиде следи степен ЦНЦ фрејдинга и посебно је погодно за рафинирање површине турбинског ваздушног профила. За разлику од конвенционалног измерања на реципроци, метање кретањем помера дело полако кроз дубоко ангажован мечни круг у једном пролазу. Овај процес је добро прилагођен геометрији закривљене лопате и постиже грубост површине у распону Ра = 0,20,4 μm добро испод прага Ра ≤ 0,8 μm за већину апликација турбинских ваздушних профила.

Поред површинске завршке, мечење крепе-фиде такође коригира мање димензионалне одступања која су остала од фазе мелења. У пракси, акумулација толеранције од вишестепене обраде лопате може мало изаћи из прозора спецификације ± 0,02 0,05 мм. Сливирање обезбеђује и побољшање површине и корекцију коначног профила, осигуравајући да компонента испуњава димензионалне захтеве након свих корака обраде.

Ако је ваш приоритет постизање строго контролисане површине преко целокупне партије лопате, прво треба да се фокусирате на конзистенцију процеса брушења, а не само на номиналну спецификацију Ра варијација лопате у партији има различите импликације на перформансе од једног комада ван специ

Полирање и завршна завршна обвршњања површине ваздушног профила турбине

За апликације које захтевају најбољи квалитет површине турбинског ваздушног профила посебно компоненте ваздухопловних мотора или лопате компресора под високим притиском у захтевним радним окружењима корак полирања следи шлиф. Процес полирања, било да се врши роботичким системима или специјализованим ЦНЦ турбинским машинама за завршну обработу ваздушних профила, уклања остатке трака шлиновања и постиже вредности Ра испод 0,4 мкм.

Индустријски системи полирања ваздушног профила турбина са 6осиним ЦНЦ капацитетом могу обрадити потпуну геометрију ваздушног профила укључујући прелазне зоне предње и задње ивице. Модерни системи интегришу процесе на бази хладилова да би се спречило топлотно оптерећење током завршног обраде ваздушног профила, што је важно јер акумулација топлоте може променити тврдоћу површине у лопатима титанијумске и никелове легуре.

У пракси, лекција из циклуса прераде у производњи лопате је да неодређена толеранција на грубост површине у документу о набавци омогућава прихватљиву, али неоптималну варијацију завршетка. Ова варијација постаје видљива само када се подаци о аеродинамичким испитивању упоређују у производним серијама до којег тренутка су трошкови корекције значајни.

Схема обраде и њен утицај на обраду профила турбинског ваздушног профила

Достизање глатке површине фолиоле је резултат намерног низа процеса, а не резултат једне технологије. Стандардна секвенца обраде профила ваздушног профила следи јасну логику:

1. 5-осично ЦНЦ фрезирање успоставља геометрију турбинског ваздушног профила са правилним димензијама профила и дужином струна.
2. Уколико је потребно, то се може урадити путем прехрамбене мерења.
3. Полирање постиже коначни квалитет површине за апликације турбинских ваздушних профила где је потребан Ra < 0,4 μm.
4. Димензионална инспекција укључујући ЦММ или 3Д скенирање кључних пресекних пресек турбине потврђује да завршен профил остаје у складу са спецификацијама након свих корака обраде лопате.

Један модел који се понавља у снабдевању турбинским ваздушним профилима: квалитет материјала и номинална димензионална толеранција се верификују при уласној инспекцији, док мерење површинске грубоће преко читавог профила лопата није укључено као документовани критеријум прихватања. Профил се уједначио на папиру, али површина на предњој страни није била измерена и тамо је настао јаз у перформанси.

Успоредити способност обраде лопате са апликацијом турбинског ваздушног профила

Комбинација технологије обраде десних лопате зависи од специфичних захтева за апликацију турбинског ваздушног профила. За компресорске лопатице индустријских гасних турбина које раде у чистим условима улаза, 5 осна ЦНЦ фрезирање праћено шлифовањем крепе-фиде обично даје захтеван квалитет површине ваздушног профила турбине. За апликације ваздухопловних мотора или лопате турбинских лепишта у окружењима са високим степеном честица у којима је ерозија површине фактор, пуно полирање до Ra < 0,4 μm вреди додатне трошкове обраде.

Стандардна визуелна и димензионална инспекција при пријемну робу ухвати одступања геометрије на површини, али концентрације стреса изазване радом испод површине које могу изазвати касније распадло умора обично захтевају неразрушно тестирање да би се открила разлика која постаје релевантна прили

Нави Павер Технологија специјализована је за прецизно коване компресорске лопате са ниским профилима турбинских ваздушних профила. Наш патентирани процес ковања пружа димензионалне толеранције ваздушног профила од 0,11 мм близу нета, смањујући залиху обраде коју треба уклонити на доње поток обраде турбинског профила ваздушног профила и доприносећи конзистенцији коначне квалитете површине. За инжењере за набавку који процењују снабдевање лопатима за производњу енергије или МРО апликације, добродошли смо разговорима о техничким спецификацијама заснованим на вашим специфичним захтевима за турбинску фазу.

Контактирајте нас на [email protected]или посетити global.compressorblade.com за више информација.