3DX射線(xiàn)測量與檢測在渦輪葉片制造中的重要性分析

（圖源自蔡司）

渦輪葉片制造是航空航天領(lǐng)域具有挑戰性的工藝之一，對于葉片能夠承受惡劣的高溫環(huán)境和苛刻的發(fā)動(dòng)機循環(huán)來(lái)說(shuō)是必要的。此外，飛機發(fā)動(dòng)機制造商必須能夠證明遵守嚴格的質(zhì)量法規，以確保這些葉片不會(huì )出現故障。

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蔡司工業(yè)質(zhì)量解決方案部 X 射線(xiàn)產(chǎn)品銷(xiāo)售經(jīng)理 Benedikt Krist 表示：“如今，渦輪葉片制造是一個(gè)復雜的過(guò)程，其中包含許多手動(dòng)流程步驟。發(fā)動(dòng)機中有數百個(gè)葉片，計算機斷層掃描 [CT] 具有巨大的潛力，可以節省生產(chǎn)時(shí)間和成本，同時(shí)減少浪費。"

渦輪葉片的鑄造涉及幾個(gè)步驟，首先是蠟模和陶瓷芯?！霸诖穗A段，重要的是檢查是否存在缺陷（裂紋或氣孔），因為它們可能會(huì )導致發(fā)動(dòng)機冷卻和零件完整性出現問(wèn)題。同時(shí)，尺寸檢查（例如壁厚和輪廓檢查）對于在昂貴的金屬澆注操作之前確定至關(guān)重要，"Krist 說(shuō)。檢查方法使用 Zeiss Metrotom 系列設備，每個(gè)葉片只需幾分鐘。

金屬澆注和精加工操作完成后，需要進(jìn)行一些關(guān)鍵檢查?！爸圃焐淌褂酶哌_ 250Kv 的 2D 數字 X 射線(xiàn)來(lái)檢查葉片冷卻通道內是否有任何剩余的陶瓷芯。堵塞將再次導致過(guò)熱問(wèn)題，"克里斯特補充道。許多制造商仍然使用基于膠片的工藝，但蔡司提供數字射線(xiàn)照相和 2D X 射線(xiàn)圖像存儲，這在減少性能和存儲的時(shí)間和成本方面有很多好處。

機械加工和檢驗

然后對零件進(jìn)行機加工，包括機翼上直徑約為 0.3 毫米的小孔。驗證這些冷卻孔是最困難的檢查挑戰之一。

“這些孔對于手寫(xiě)筆來(lái)說(shuō)太小了，而且使用光學(xué)解決方案是一項具有挑戰性且耗時(shí)的技術(shù)，"克里斯特說(shuō)?！胺椒ň褪鞘褂?CT。只需掃描一次就足夠了。"

涂 層

葉片經(jīng)過(guò)涂層處理，可以抵抗發(fā)動(dòng)機內部的高溫。該涂層的厚度對其有效性至關(guān)重要，涂層太薄會(huì )導致故障。

發(fā)動(dòng)機制造商通過(guò)在被涂層零件旁邊放置一張優(yōu)惠券來(lái)評估涂層，因此它受到相同的處理。然后將該試樣放入環(huán)氧樹(shù)脂中，使其硬化，然后拋光并切片，以便測量厚度。該過(guò)程通常每班進(jìn)行一次，檢查涂層工藝，需要一天以上的時(shí)間。

蔡司的 CT 顯微工藝只需 2.5 小時(shí)即可檢查涂層厚度，縮短了約 90% 的時(shí)間?！斑@個(gè)過(guò)程可以節省大量時(shí)間和金錢(qián)。如果流程出現問(wèn)題，而您直到第二天才發(fā)現，您可能會(huì )報廢大量零件。"Krist 說(shuō)道。

此外，蔡司還提供與 CT 產(chǎn)品組合集成的 3D 光學(xué)掃描儀?！拔覀兊脑S多客戶(hù)已經(jīng)擁有 3D 掃描儀，并且正在通過(guò) CT 掃描儀擴展他們的功能，"Krist 說(shuō)。

該設備使用相同的軟件平臺——GOM Blade Inspect。通用性和熟悉性提高了吞吐量并使添加功能變得更容易。

“我們正在擴展 Metrotom 系列 CT 掃描儀的功能，為我們的航空航天客戶(hù)提供新功能。通過(guò)集成使用我們的 2D X 射線(xiàn)掃描、3D 掃描儀和 CT 解決方案，他們將能夠節省大量成本。"

未來(lái)的增材制造

發(fā)動(dòng)機制造商越來(lái)越多地考慮使用增材制造 (AM) 作為鑄造渦輪葉片的替代方案。增材制造是一種更快、更復雜的工藝，也帶來(lái)了一些檢查挑戰。

3D CT 掃描已成為檢查增材制造零件的可行方法。它可以快速檢查渦輪葉片的中空結構并精確測量壁厚。

蔡司與金屬增材制造公司 EOS 建立了合作伙伴關(guān)系，共同開(kāi)發(fā)確保增材制造金屬零件質(zhì)量的方法?！拔覀儗υ霾闹圃旃に囉辛松钊氲牧私?，"Krist 說(shuō)?！拔覀兛梢允褂?CT 掃描來(lái)檢查缺陷和裂紋，從而測量和評估壓縮機葉片等增材制造零件。

“利用增材制造提高渦輪葉片等制造速度的潛力巨大，但它需要先進(jìn)的檢測技術(shù)，例如 3D CT 掃描進(jìn)行檢測。"

Krist 總結道：“我們的目標是成為航空航天公司的計量解決方案提供商——提供設備、軟件、服務(wù)和維護。我們提供市場(chǎng)上廣泛的航空航天、國防和太空計量產(chǎn)品組合之一，從顯微鏡和 CT 到質(zhì)量檢測生產(chǎn)設備。

“我們的產(chǎn)品如何在渦輪葉片制造過(guò)程中使用，說(shuō)明了我們如何幫助工程師節省時(shí)間和金錢(qián)。"