渦輪機葉片品質管制

ATOS 3D掃描儀能夠精確完整的3D掃描推進器葉片形面輪廓,葉前緣及葉後緣,葉根部及葉頂部幾何形狀,所以能夠徹底的檢測葉片誤差發生問題區域,工件收縮變形趨勢,葉片扭轉變形及模具的損耗。製造者可以依據這些新型式的檢測資訊,減少檢測的費用並加速開發速度。

另外,製造程式也可以被更好的管控,以維持較高製造精度進而製造出更高品質的推進器葉片。

渦輪產業的挑戰

今日渦輪機工業所面臨的挑戰是,在成長的要求下必須將零件製造的更快速、更準時交貨、降底生產成本,很明顯的工業界專家們認知到傳統的檢測方法已經太慢且 無法產生所需的充足資訊對應這個需求。隨著航空葉片、噴嘴、壓縮機的複雜度逐漸增加,傳統簡易的量測工具已經變的不足對應使用。

為了克服這個挑戰,鍛造及 鑄造業者試著轉向使用自動化的數位檢測方案。以前因為掃描設備的精度無法滿足數位檢測的需求,這個想法一直無法實現,現在新的ATOS Triple Scan / ATOS Compact Scan / ATOS Core己經能夠以自動化高精度的方式完成3D掃描

Fig1: 剖斷面線的全域掃描資料Fig2: 葉片頂部細節的完整形面資料

搭配自動旋轉台或是機械手臂的方式,單機台每班可以完成70件以上的檢測工作,檢測的內容也不再是傳統的內容,它包含了整個葉片的曲面輪廓、葉前緣葉後緣、葉根部及葉頂部的完整形狀,檢測報告可以在數分鐘自動化產生,檢測內容可以和CAD比對的全域誤差色彩圖,”GO/NO GO”的位置,多個位置的剖面斷分析,以及像傳統CMM一樣的尺寸檢測報表。

Fig3: CAD比對的全域誤差分佈彩圖Fig4: 斷剖面顯示的誤差彩圖

對於噴嘴工件,量測組立後的噴嘴找出每個靜葉之間的最短距離是至關重要的,它能夠用於決定喉部位置及整體空氣流量,而這個資訊也會直接關連到引擎的效率。

Fig5: 自動計算並決定喉部位置Fig6: 自動計算並決定喉部位置

3D掃描工作流程

首先工件被固定在具有定位標籤點的治具框架內,將框架架設到自動旋轉台後,可以設定單次掃描的傾斜或是旋轉角度,執行後約數分鐘內即可完成單件的掃描任務 得到掃描資料,檢測報告依事先定義好的檢測模版將掃描資料匯入後套用更新。因為葉片尺寸種類可能很多種樣式,不同尺寸的框架設計是必要的,框架上的定位標籤點必須先以TRITOP 光學式三次元作好全域量測,以提供較佳的量測效果及減少量測時間。

Fig7: 簡易單件固定框架Fig8: 以機械手臂自動化掃描

 


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