В предыдущих статьях мы ознакомили вас с историей реактивных двигателей, изучили принципы работы и устройство различных типов турбин. Теперь мы переходим к следующей важной теме — контролю геометрии лопаток газотурбинных двигателей. В этой статье мы подробно рассмотрим сложности, которые возникают при измерении лопаток с криволинейной геометрией, обсудим различные системы и технологии, используемые для контроля этих критически важных компонентов.
Контроль лопаток газотурбинных двигателей – это нетривиальная измерительная задача, так как они имеют сложную криволинейную геометрию, определяемую CAD-моделью, полированные отражающие поверхности, а также острые кромки с радиусами 0,2-0,5 мм. Базирование осуществляется по замку лопатки, который может быть разным. Кроме того, лопатки сами по себе могут быть различной формы, что требует учета при контроле. Для точного измерения необходимо проводить контроль по сечениям с полной «рыбкой» (с полным замкнутым профилем лопатки). Дополнительной сложностью является то, что измерения необходимо проводить в точках, где возможности обычных контактных систем ограничены.
Контроль лопаток газотурбинных двигателей – это нетривиальная измерительная задача, так как они имеют сложную криволинейную геометрию, определяемую CAD-моделью, полированные отражающие поверхности, а также острые кромки с радиусами 0,2-0,5 мм. Базирование осуществляется по замку лопатки, который может быть разным. Кроме того, лопатки сами по себе могут быть различной формы, что требует учета при контроле. Для точного измерения необходимо проводить контроль по сечениям с полной «рыбкой» (с полным замкнутым профилем лопатки). Дополнительной сложностью является то, что измерения необходимо проводить в точках, где возможности обычных контактных систем ограничены.
Для контроля геометрии лопаток газотурбинных двигателей могут использоваться различные системы, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки:
Стационарные КИМ с поворотной 5-осевой головкой сканирующего типа REVO также обеспечивают точность измерений в 1-3 мкм, и одновременно высокую скорость работы (контроль одной лопатки длиной ~150 мм с 3 сечениями и базированием занимает около 5 минут). Недостатки аналогичны тем, что наблюдаются у систем с 3-осевой головкой: ограниченная возможность или невозможность контроля кромки, а также риск повреждения поверхности. Дополнительно отмечается сложность создания измерительной программы.
У стационарных КИМ с поворотной 3-осевой головкой и лазерным полосовым щупом точность измерений зависит от качества лазера, уровня шумов, применяемой фильтрации и в среднем составляет 10-50 мкм. При контроле кромок лопаток могут возникнуть сложности из-за распыления луча и потери отражения, также замки лопаток могут быть закрыты от линии луча. В зависимости от типа лазера и степени полировки поверхности может понадобиться матирование. Базирование по замку требует наложения облака точек и его выравнивания. Скорость измерения высокая (контроль одной лопатки длиной ~150 мм с 3 сечениями занимает около 3-4 минут), однако обработка большого объема облаков точек и их фильтрация могут занять длительное время.
Точность измерений систем сканирования белого/структурированного света зависит от лазера, уровня шумов, применяемой фильтрации, способа сшивки и в среднем составляет 5-50 мкм. Достигается высокая скорость измерений (лопатка ~150 мм х 3 сечения занимает около 2-3 минут). Сложности при работе аналогичны тем, что возникают у систем с лазерным полосовым щупом: распыление луча и потеря отражения, недоступность замков для луча, необходимость матирования и базирования по замку. Для привязки данных требуется поворотный стол и/или метки на детали или оснастке. Обработка большого объема облаков точек и их фильтрация занимает много времени, но с роботизированными вариантами возможно ускорение работы.
Специализированные системы, работающие по принципу высокоскоростного оптического контроля, применяются для измерения не только лопаток, но и медицинских изделий, деталей общего назначения. Измерительный объем составляет 200х300х450 мм. Погрешность системы равна 6,9 мкм + L/350. Сенсор - оптический, с точечным лучом (40 мкм), а опционально доступен и гибридный сенсор (оптика + триггерный щуп). Скорость измерения высокая: контроль лопатки длиной ~150 мм с 3 сечениями и базированием занимает около 5 минут. Принцип измерений: поворотный стол и перемещающийся по 3 осям сенсор с возможностью наклона, что позволяет генерировать координаты XYZ. Система обеспечивает измерение кромки с радиусом до 0,1 мм, выполняя полную "рыбку". Базирование возможно в любых вариантах. Вывод данных осуществляется в виде отдельных точек, а не облаков, аналогично контактной КИМ. Система не зависит от типа лопатки и замка, нет необходимости матировать или ставить метки, отсутствует необходимость в сшивке. Программирование может выполняться силами оператора с использованием того же ПО, что и для классической КИМ. Возможна автоматизированная подача, что позволяет использовать систему для 100% контроля в условиях промышленного производства.
В целом подбор системы для контроля геометрии лопаток – это процесс, который должен учитывать большое количество параметров, таких как объем контрольной выборки изделий, требуемая скорость и точность измерений, форма лопатки и ее замка, степень полировки лопатки и тд. От того, какие параметры будут ставиться в приоритет, а также от того, насколько экономически обоснованным является приобретение той или иной системы и будет зависеть выбор оборудования.
- стационарные координатно-измерительные машины (КИМ) с поворотной 3-осевой головкой и сканирующей системой типа SP25;
- стационарные КИМ с поворотной 5-осевой головкой сканирующего типа REVO;
- стационарные КИМ с поворотной 3-осевой головкой и лазерным полосовым щупом;
- системы сканирования белого/структурированного света, в том числе роботизированные;
- специализированные системы, работающие по принципу высокоскоростного оптического контроля.
Стационарные КИМ с поворотной 5-осевой головкой сканирующего типа REVO также обеспечивают точность измерений в 1-3 мкм, и одновременно высокую скорость работы (контроль одной лопатки длиной ~150 мм с 3 сечениями и базированием занимает около 5 минут). Недостатки аналогичны тем, что наблюдаются у систем с 3-осевой головкой: ограниченная возможность или невозможность контроля кромки, а также риск повреждения поверхности. Дополнительно отмечается сложность создания измерительной программы.
У стационарных КИМ с поворотной 3-осевой головкой и лазерным полосовым щупом точность измерений зависит от качества лазера, уровня шумов, применяемой фильтрации и в среднем составляет 10-50 мкм. При контроле кромок лопаток могут возникнуть сложности из-за распыления луча и потери отражения, также замки лопаток могут быть закрыты от линии луча. В зависимости от типа лазера и степени полировки поверхности может понадобиться матирование. Базирование по замку требует наложения облака точек и его выравнивания. Скорость измерения высокая (контроль одной лопатки длиной ~150 мм с 3 сечениями занимает около 3-4 минут), однако обработка большого объема облаков точек и их фильтрация могут занять длительное время.
Точность измерений систем сканирования белого/структурированного света зависит от лазера, уровня шумов, применяемой фильтрации, способа сшивки и в среднем составляет 5-50 мкм. Достигается высокая скорость измерений (лопатка ~150 мм х 3 сечения занимает около 2-3 минут). Сложности при работе аналогичны тем, что возникают у систем с лазерным полосовым щупом: распыление луча и потеря отражения, недоступность замков для луча, необходимость матирования и базирования по замку. Для привязки данных требуется поворотный стол и/или метки на детали или оснастке. Обработка большого объема облаков точек и их фильтрация занимает много времени, но с роботизированными вариантами возможно ускорение работы.
Специализированные системы, работающие по принципу высокоскоростного оптического контроля, применяются для измерения не только лопаток, но и медицинских изделий, деталей общего назначения. Измерительный объем составляет 200х300х450 мм. Погрешность системы равна 6,9 мкм + L/350. Сенсор - оптический, с точечным лучом (40 мкм), а опционально доступен и гибридный сенсор (оптика + триггерный щуп). Скорость измерения высокая: контроль лопатки длиной ~150 мм с 3 сечениями и базированием занимает около 5 минут. Принцип измерений: поворотный стол и перемещающийся по 3 осям сенсор с возможностью наклона, что позволяет генерировать координаты XYZ. Система обеспечивает измерение кромки с радиусом до 0,1 мм, выполняя полную "рыбку". Базирование возможно в любых вариантах. Вывод данных осуществляется в виде отдельных точек, а не облаков, аналогично контактной КИМ. Система не зависит от типа лопатки и замка, нет необходимости матировать или ставить метки, отсутствует необходимость в сшивке. Программирование может выполняться силами оператора с использованием того же ПО, что и для классической КИМ. Возможна автоматизированная подача, что позволяет использовать систему для 100% контроля в условиях промышленного производства.
В целом подбор системы для контроля геометрии лопаток – это процесс, который должен учитывать большое количество параметров, таких как объем контрольной выборки изделий, требуемая скорость и точность измерений, форма лопатки и ее замка, степень полировки лопатки и тд. От того, какие параметры будут ставиться в приоритет, а также от того, насколько экономически обоснованным является приобретение той или иной системы и будет зависеть выбор оборудования.
Обладая широкой линейкой измерительного оборудования и глубоким пониманием производственных процессов, компания МС Метролоджи может помочь вам в выборе измерительного оборудования для решения ваших задач.
У нас есть собственный инженерный центр в Санкт-Петербурге с демонстрационным оборудованием для тестирования, склад наиболее популярных моделей оборудования, аккредитованная лаборатория и парк эталонов.
Подберите решение в несколько кликов - оставить заявку.