蔡司电镜、CT助力航空发动机翼型检测难题

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蔡司电镜、CT助力航空发动机翼型检测难题

2023-06-25 15:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

航空工业作为象征着人类不断突破跨学科、跨领域科学技术难关的高难度行业,近年来取得了长足的发展。以中国为例,从国产大飞机C919上市,到不断优化后再次上市,最近也备受关注。航空业的特殊性,也令其“质量”格外受到关注。

在这个跨学科的复杂行业中,质量专家也在经历着前所未有的挑战

在过去的30年里,蔡司深入参与航空领域,不断输出包括先进翼型从研发到生产阶段的质量检测解决方案——从民用飞机机身结构、包括起落架系统、液压传动结构和辅助动力系统,到喷气发动机的设计、生产、维修和保养,覆盖民用飞机生产的全闭环,帮助客户实现生产效率最大化

+民用飞机检验解决方案主要涉及:

翼型特殊平面图(叶片、叶盘)

叶片检测方案(风机叶片、压气机叶片、涡轮叶片)

AI光学解决方案(间隙和表面差异)

旋转零件检测方案(机壳、涡轮盘、齿轮)

大型结构件(框架、肋、梁、桁架)的检验方案

X射线检测解决方案(内部几何形状、缺陷分析)

显微镜检查解决方案(失效分析、涂层分析)

长轴零件检测方案(起落架、涡轮轴)

MRO维护检查计划(阀门联轴器、矩阵测量、自动测量包括液压管路元件)

小零件检测方案(密封圈、垫片、密封件)

机身检查方案(机翼、蒙皮)

整体叶盘(部分)

检验方案(整体叶盘、导叶环、叶轮、粗糙度测量)

光学翼型检测方案(翼型)等。

可以看出,以往航空测试行业的痛点主要集中在——测量灵活性和多样性

+具体表现在:

汽轮机叶片气膜孔及厚度测量。光学大型结构件和翼型测量。喷油嘴X射线探伤等方面。同时,这些测量数据需要完全无纸化和统一化,以满足日益增长的生产能力需求。当然,这些都是基于从设计开发、生产、质量检验、工艺调整,到反馈修正的高度闭环,从而实现真正的无人值守管理

回到翼型的先进检测方案,从产品和软件的角度,蔡司能带来什么样的帮助

翼型检测通常涵盖风扇叶片、蜡模叶片、压气机叶片、涡轮叶片和整体叶盘,痛点各不相同。以风机叶片为例,目前的趋势是复合材料,包括钛合金包覆。测量的难点在于,复合材料往往需要进行无接触的测量

蜡模刀片主要是易碎和相对透明的。光学检测可能会有比较高的误差,还需要进行内部探伤和尺寸分析。

压缩机叶片的前后边缘很薄。如何保证翼型测量的高精度和可追溯性,也是目前业界关注的一个难点。

涡轮叶片一样,面临着如何测量其涂层厚度的问题,包括内外尺寸的一些分析,粗糙度的测量和波纹度的测量,这也是目前行业内需要达成统一的一个难点。对于整体叶盘来说,由于其测量周期相对较长,喉道狭窄,如何在完成高效测量的同时兼顾喉道面积的计算和粗糙度、波纹度的测量——这也是一个迫切需要解决的问题。

叶轮面临着如何完成有压侧和无压侧的型面测量和流道(内流道、外流道)型面的检测,如何从提高效率的角度来解决这样一个问题。

对于上述痛点,蔡司所能带来的解决方案也是包罗万象的:

例如,对于叶片的金相切片分析,蔡司光学显微镜Axio Lab/Scope/Imager和Axio Observer可以出色地完成切片法检测工件表面涂层厚度,观察镀层缺陷,自动计数镍封颗粒、镀层表面微裂纹和晶粒度。

对于翼型涂层厚度测量,蔡司Axio Lab/Scope/Imager、Axio Observer和配套软件ZEN Core可以测量热障涂层厚度。该模块可自动或交互式评估热障涂层厚度。

针对叶片模态分析测试,可以利用蔡司ARAMIS系统在叶片锤击试验过程中高速拍摄照片,反映各个测点随时间变化的状态响应,并进行全局FFT分析。

在叶片缺陷分析方面,蔡司450kV工业CT VoluMax 9 titan可以满足单晶叶片、由于闭管不需要更换灯丝,因此全天候在线检测,并专注于计量要求不高的检测应用检测痛点,实现叶片内部缺陷检测、涡轮叶片内部结构检测、陶瓷型芯内部结构检测、高密度镍基合金和高温合金。

对于三维喉道面积计算,蔡司几何分析匹配GOM叶片检测Pro软件计算和虚拟装配,可以提高对发动机性能的理解,实现喉道几何面积与空气动力学的更好的关联。

翼型检测方面,蔡司超高精度三坐标测量机可以保证测量精度和重现性,先进的叶片分析软件可以保证评价的专业性和准确性,既能满足行业标准,又能满足企业标准。

如何在恶劣的车间环境中完成高效的翼型检测。不妨试试蔡司PRISMO fortis——通过整合车间自动化,从而实现高效测量,以及高精度和可重复性。解决方案中配置的ZVRA转盘的快速校准功能,确保了测量准备时间大大缩短。同时,ZVR翼型的快速测量功能确保了叶片和整体叶盘的测量效率提高50%以上。另外,采用接触式测量方式,确保其不受工件反射、死角和外界环境等因素的影响



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