टरबाइन ब्लेड उच्च तापमान, भारी भार और जटिल संरचना के साथ, विमान के इंजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। निरीक्षण और रखरखाव की गुणवत्ता कार्य के स्थायित्व और सेवा जीवन से निकटता से संबंधित है। यह पेपर विमान इंजन ब्लेड के निरीक्षण और रखरखाव का अध्ययन करता है, विमान इंजन ब्लेड की विफलता मोड का विश्लेषण करता है, और विफलता का पता लगाने वाली प्रौद्योगिकी और विमान इंजन ब्लेड की रखरखाव प्रौद्योगिकी को सारांशित करता है।

टरबाइन ब्लेड के डिजाइन में, उच्च गुणवत्ता वाली नई सामग्री का अक्सर उपयोग किया जाता है, और संरचना और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में सुधार करके काम करने वाले मार्जिन को कम किया जाता है, ताकि इंजन थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात में सुधार हो सके। टरबाइन ब्लेड एक एरोडायनामिक एयरफॉइल है जो ब्लेड की पूरी लंबाई पर बराबर काम प्राप्त कर सकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि एयरफ्लो में ब्लेड रूट और ब्लेड टिप के बीच एक रोटेशन कोण है, और ब्लेड टिप पर रोटेशन कोण ब्लेड रूट की तुलना में अधिक है। टरबाइन डिस्क पर टरबाइन रोटर ब्लेड को स्थापित करना बहुत महत्वपूर्ण है। "फ़िर-ट्री के आकार का" टेनन आधुनिक गैस टरबाइन का रोटर है। यह सटीक रूप से संसाधित किया गया है और यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि सभी फ्लैंग्स समान रूप से लोड को सहन कर सकते हैं। जब टरबाइन स्थिर होता है, तो ब्लेड में दांत के खांचे में एक स्पर्शरेखा आंदोलन होता है, और जब टरबाइन घूमता है, तो अपकेंद्रित्र प्रभाव के कारण ब्लेड रूट को डिस्क में कस दिया जाता है। टरबाइन के प्रदर्शन और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करने में प्ररित करनेवाला सामग्री एक महत्वपूर्ण कारक है। शुरुआती दिनों में, विकृत उच्च तापमान मिश्र धातुओं का उपयोग किया गया और फोर्जिंग द्वारा निर्मित किया गया। इंजन डिजाइन और सटीक कास्टिंग तकनीक की निरंतर उन्नति के साथ, टरबाइन ब्लेड विकृत मिश्र धातुओं से खोखले, पॉलीक्रिस्टलाइन में एकल क्रिस्टल में बदल गए हैं, और ब्लेड के गर्मी प्रतिरोध में बहुत सुधार हुआ है। निकेल-आधारित सिंगल क्रिस्टल सुपरलॉय का उपयोग व्यापक रूप से उनके उत्कृष्ट उच्च तापमान रेंगने के गुणों के कारण विमानन इंजन के गर्म अंत भागों के उत्पादन में किया जाता है। इसलिए, टरबाइन ब्लेड के निरीक्षण और रखरखाव पर गहराई से शोध इंजन संचालन की सुरक्षा में सुधार और ब्लेड के नुकसान की क्षति और क्षति की डिग्री का सही मूल्यांकन करने के लिए बहुत महत्व है।

विमान इंजन ब्लेड के विफलता मोड

ब्लेड कम चक्र थकान फ्रैक्चर विफलता

वास्तविक काम में, रोटर ब्लेड के कम-चक्र की थकान फ्रैक्चर आमतौर पर होना आसान नहीं होता है, लेकिन निम्नलिखित तीन स्थितियों के तहत, कम-चक्र थकान फ्रैक्चर होगा। चित्रा 1 ब्लेड फ्रैक्चर का एक योजनाबद्ध आरेख है।

(1) हालांकि खतरनाक खंड पर काम करने का तनाव सामग्री की उपज की ताकत से छोटा है, खतरनाक खंड में बड़े स्थानीय दोष हैं। इस क्षेत्र में, दोषों के अस्तित्व के कारण, पास का बड़ा क्षेत्र सामग्री की उपज ताकत से अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में प्लास्टिक विरूपण होता है, जिससे ब्लेड के कम-चक्र थकान फ्रैक्चर की ओर जाता है।

(२) खराब डिजाइन विचारों के कारण, खतरनाक खंड पर ब्लेड का काम करने का तनाव सामग्री की उपज ताकत के करीब या उससे अधिक है। जब खतरनाक हिस्से में अतिरिक्त दोष होते हैं, तो ब्लेड कम-चक्र थकान फ्रैक्चर से गुजरना होगा।

(३) जब ब्लेड में असामान्य स्थिति होती है जैसे कि स्पंदन, अनुनाद, और ओवरहीटिंग, इसके खतरनाक खंड का कुल तनाव मूल्य इसकी उपज की ताकत से अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लेड के कम-चक्र की थकान फ्रैक्चर होती है। कम-चक्र थकान फ्रैक्चर मुख्य रूप से डिजाइन कारणों के कारण होता है, और इसका अधिकांश ब्लेड रूट के आसपास होता है। विशिष्ट कम-चक्र फ्रैक्चर में कोई स्पष्ट थकान चाप नहीं है।

ब्लेड टॉर्सनल रेजोनेंस थकान फ्रैक्चर विफलता

उच्च-चक्र थकान फ्रैक्चर फ्रैक्चर को संदर्भित करता है जो ब्लेड के टॉर्सनल अनुनाद के तहत होता है, और इसमें निम्नलिखित प्रतिनिधि विशेषताएं होती हैं:

(1) कॉर्नर ड्रॉप टॉर्सनल रेजोनेंस नोड पर होता है।

(२) एक स्पष्ट थकान वक्र ब्लेड के थकान फ्रैक्चर पर देखा जा सकता है, लेकिन थकान वक्र बहुत पतला है।

(3) फ्रैक्चर आमतौर पर ब्लेड के पीछे से शुरू होता है और ब्लेड बेसिन तक फैलता है, और थकान ज़ोन फ्रैक्चर सतह के मुख्य क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है।

ब्लेड की मरोड़ देने वाली थकान दरारों के दो मुख्य कारण हैं: एक टॉर्सनल अनुनाद है, और दूसरा ब्लेड की सतह या बाहरी बल के प्रभाव पर व्यापक जंग है।

ब्लेड उच्च तापमान की थकान और थर्मल क्षति थकान फ्रैक्चर विफलता

टर्बाइन रोटर ब्लेड एक उच्च तापमान वातावरण में काम करते हैं और तापमान में परिवर्तन और बारी -बारी से तनाव के अधीन होते हैं, जिससे ब्लेड के रेंगना और थकान क्षति होती है (चित्र 2 देखें)। ब्लेड के उच्च तापमान थकान फ्रैक्चर के लिए, निम्नलिखित तीन स्थितियों को पूरा किया जाना चाहिए:

(1) ब्लेड की थकान फ्रैक्चर मुख्य रूप से इंटरग्रेनुलर फ्रैक्चर की विशेषताओं को दर्शाता है।

(2) ब्लेड के फ्रैक्चर साइट पर तापमान सामग्री की सीमा रेंगना तापमान से अधिक है;

(3) ब्लेड की थकान फ्रैक्चर साइट केवल वर्ग तरंग के केन्द्रापसारक तन्यता तनाव का सामना कर सकती है, जो इस तापमान पर रेंगने की सीमा या थकान की सीमा से अधिक है।

आम तौर पर, उच्च तापमान पर रोटर ब्लेड की थकान फ्रैक्चर बेहद दुर्लभ है, लेकिन वास्तविक उपयोग में, रोटर को थर्मल क्षति के कारण होने वाली थकान फ्रैक्चर अपेक्षाकृत आम है। इंजन संचालन के दौरान, असामान्य काम की स्थिति के तहत अल्पकालिक ओवरटेम्परेचर के कारण घटकों की ओवरहीटिंग या ओवरबॉर्निंग को ओवरहीटिंग क्षति कहा जाता है। उच्च तापमान पर, थकान दरारें ब्लेड में होने वाली होती हैं। उच्च तापमान क्षति के कारण होने वाली थकान फ्रैक्चर में निम्नलिखित मुख्य विशेषताएं हैं:

(1) फ्रैक्चर की स्थिति आम तौर पर ब्लेड के उच्चतम तापमान क्षेत्र में स्थित होती है, जो ब्लेड अक्ष के लंबवत होती है।

(2) फ्रैक्चर स्रोत क्षेत्र के इनलेट किनारे से उत्पन्न होता है, और इसका क्रॉस सेक्शन अंधेरा है और इसमें उच्च स्तर का ऑक्सीकरण होता है। एक्सटेंशन सेक्शन का क्रॉस सेक्शन अपेक्षाकृत सपाट है और सोर्स एरिया की तरह रंग उतना अंधेरा नहीं है।

विमान इंजन ब्लेड की विफलता मरम्मत प्रौद्योगिकी

ऑन-बोर्ड बोरस्कोप निरीक्षण

ऑन-बोर्ड बोरस्कोप निरीक्षण इंजन टरबाइन बॉक्स में एक जांच के माध्यम से टरबाइन ब्लेड का निरीक्षण करना है। इस तकनीक को इंजन की डिस्सैम की आवश्यकता नहीं होती है और इसे सीधे विमान पर पूरा किया जा सकता है, जो सुविधाजनक और तेज है। बोरस्कोप निरीक्षण टरबाइन ब्लेड के जलन, संक्षारण और डिबिंग का बेहतर पता लगा सकता है, जो टरबाइन की प्रौद्योगिकी और स्वास्थ्य को समझने और मास्टर करने में मदद कर सकता है, ताकि टरबाइन ब्लेड के व्यापक निरीक्षण का संचालन किया जा सके और इंजन के सामान्य संचालन को सुनिश्चित किया जा सके। चित्रा 3 बोरस्कोप निरीक्षण को दर्शाता है।

मरम्मत कार्यशाला में निरीक्षण से पहले पूर्व-सफाई उपचार

टरबाइन ब्लेड की सतह को उच्च तापमान ऑक्सीकरण संक्षारण द्वारा गठित दहन, कोटिंग्स और थर्मल संक्षारण परतों के बाद जमा के साथ कवर किया गया है। कार्बन जमाव से ब्लेड की दीवार की मोटाई बढ़ेगी, जिससे मूल एयरफ्लो पथ में परिवर्तन होगा, जिससे टरबाइन दक्षता कम हो जाएगी; थर्मल संक्षारण ब्लेड के यांत्रिक गुणों को कम करेगा; और कार्बन जमा की उपस्थिति के कारण, ब्लेड की सतह को नुकसान अस्पष्ट है, जिससे पता लगाना मुश्किल हो जाता है। इसलिए, ब्लेड की निगरानी और मरम्मत करने से पहले, कार्बन जमा को साफ किया जाना चाहिए।

ब्लेड अखंडता परीक्षण

अतीत में, "हार्ड" मापने वाले उपकरणों जैसे कि एंगल गेज और कैलीपर्स का उपयोग विमान इंजन के ब्लेड व्यास का पता लगाने के लिए किया गया था। यह विधि सरल है, लेकिन यह मानवीय हस्तक्षेप से आसानी से प्रभावित होता है और इसमें कम सटीकता और धीमी गति से पता लगाने की गति जैसे दोष होते हैं। इसके बाद, समन्वय मापने की मशीन के आधार पर, माइक्रो कंप्यूटर स्वचालित नियंत्रण के लिए एक अनुप्रयोग लिखा गया था, और ब्लेड के ज्यामितीय आयामों के लिए एक माप प्रणाली विकसित की गई थी। स्वचालित रूप से ब्लेड का पता लगाने और मानक ब्लेड आकार के साथ इसकी तुलना करके, ब्लेड की उपलब्धता और आवश्यक रखरखाव विधि को निर्धारित करने के लिए त्रुटि परीक्षण के परिणाम स्वचालित रूप से दिए जाते हैं। यद्यपि विभिन्न निर्माताओं के समन्वय माप उपकरणों में विशिष्ट प्रौद्योगिकियों में अंतर होता है, उनके पास निम्नलिखित समानताएं होती हैं: उच्च स्वचालन स्तर, तेजी से पता लगाने, आम तौर पर एक ब्लेड को 1 मिनट में पता लगाया जा सकता है, और अच्छी विस्तार क्षमताएं होती हैं। एक मानक ब्लेड आकार डेटाबेस को संशोधित करके, विभिन्न प्रकार के ब्लेड का पता लगाया जा सकता है। चित्रा 4 अखंडता परीक्षण दिखाता है।

विमान इंजन ब्लेड रखरखाव

थर्मल स्प्रे प्रौद्योगिकी

थर्मल छिड़काव तकनीक एक पिघले हुए राज्य में फाइबर या पाउडर सामग्री को जलाने के लिए है, आगे उन्हें परमाणु बनाती है, और फिर उन्हें छिड़काव करने के लिए भागों या सब्सट्रेट पर जमा करती है।

(1) पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग्स

कोबाल्ट-आधारित, निकल-आधारित, और टंगस्टन कार्बाइड-आधारित कोटिंग्स जैसे पहनने के प्रतिरोधी कोटिंग्स का उपयोग विमान के इंजन भागों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो विमान के इंजन के संचालन के दौरान कंपन, फिसलने, टकराव, घर्षण और अन्य घर्षण के कारण होने वाले घर्षण को कम करने के लिए, प्रदर्शन और सेवा जीवन में सुधार करते हैं।

(२) गर्मी प्रतिरोधी कोटिंग्स

जोर बढ़ाने के लिए, आधुनिक विमान इंजन को टरबाइन से पहले तापमान में अधिकतम तापमान बढ़ाने की आवश्यकता होती है। इस तरह, टरबाइन ब्लेड का ऑपरेटिंग तापमान तदनुसार बढ़ेगा। हालांकि गर्मी-प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग किया जाता है, फिर भी उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि टरबाइन ब्लेड की सतह पर गर्मी प्रतिरोधी कोटिंग्स को लागू करने से भागों के गर्मी प्रतिरोध में सुधार हो सकता है और भागों के विरूपण और टूटने से बच सकता है।

(३) abradable कोटिंग्स

आधुनिक विमान इंजनों में, टरबाइन कई क्षैतिज स्टेटर ब्लेड और एक डिस्क पर तय किए गए रोटर ब्लेड से बना एक आवरण से बना है। इंजन की दक्षता में सुधार करने के लिए, स्टेटर और रोटर के दो घटकों के बीच की दूरी को यथासंभव कम किया जाना चाहिए। इस अंतर में रोटर टिप और निश्चित बाहरी रिंग के बीच "टिप गैप" और रोटर और आवरण के प्रत्येक चरण के बीच "स्टेज गैप" शामिल है। अत्यधिक अंतर के कारण होने वाले वायु रिसाव को कम करने के लिए, अंतराल को सैद्धांतिक रूप से जितना संभव हो उतना शून्य होने की आवश्यकता होती है, क्योंकि उत्पादन भागों की वास्तविक त्रुटि और स्थापना त्रुटि को प्राप्त करना मुश्किल है; इसके अलावा, उच्च तापमान और उच्च गति के तहत, पहिया अनुदैर्ध्य रूप से भी आगे बढ़ेगा, जिससे ब्लेड "बढ़ते" रेडियल रूप से बढ़ जाएंगे। झुकने की विरूपण, थर्मल विस्तार और वर्कपीस के संकुचन के कारण, पहनने वाले कोटिंग्स का छिड़काव करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है, ताकि यह सबसे छोटा सचेत अंतराल हो, अर्थात, ब्लेड के शीर्ष के पास सतह पर विभिन्न कोटिंग्स का छिड़काव करना; जब घूर्णन भाग इसके खिलाफ रगड़ते हैं, तो कोटिंग बलि पहनने का उत्पादन करेगी, जिससे गैप को कम से कम कर दिया जाएगा। चित्रा 5 थर्मल छिड़काव तकनीक को दर्शाता है।

शॉट पीनिंग

शॉट पीनिंग तकनीक वर्कपीस की सतह को प्रभावित करने के लिए उच्च गति वाले प्रोजेक्टाइल का उपयोग करती है, वर्कपीस की सतह पर अवशिष्ट संपीड़ित तनाव पैदा करती है और उत्पाद की थकान ताकत में सुधार करने और सामग्री के तनाव संक्षारण प्रदर्शन को कम करने के लिए एक निश्चित सीमा तक एक मजबूत सामग्री का निर्माण करती है। चित्रा 6 शॉट पीनिंग के बाद ब्लेड को दर्शाता है।

(१) ड्राई शॉट पीनिंग

ड्राई शॉट पीनिंग तकनीक वर्कपीस की सतह पर एक निश्चित मोटाई के साथ एक सतह को मजबूत करने वाली परत बनाने के लिए केन्द्रापसारक बल का उपयोग करती है। हालांकि ड्राई शॉट पीनिंग तकनीक में सरल उपकरण और उच्च दक्षता होती है, फिर भी इसमें बड़े पैमाने पर प्रदूषण, उच्च शोर और उच्च शॉट की खपत जैसी समस्याएं हैं।

(२) वाटर शॉट पीनिंग

वाटर शॉट पीनिंग में ड्राई शॉट पीनिंग के समान मजबूत तंत्र होता है। अंतर यह है कि यह शॉट के बजाय तेजी से चलने वाले तरल कणों का उपयोग करता है, जिससे सूखे शॉट पीनिंग के दौरान पर्यावरण पर धूल के प्रभाव को कम किया जाता है, जिससे काम के माहौल में सुधार होता है।

(३) रोटरी प्लेट को मजबूत करना

अमेरिकन 3M कंपनी ने एक नए प्रकार की शॉट पीनिंग मजबूत प्रक्रिया विकसित की है। इसकी मजबूत बनाने की विधि एक रोटरी प्लेट का उपयोग करना है, जिसमें एक सतह को मजबूत करने वाली परत बनाने के लिए उच्च गति पर धातु की सतह को लगातार हड़ताल करने के लिए शॉट के साथ शॉट के साथ। शॉट पीनिंग के साथ तुलना में, इसमें सरल उपकरण, आसान उपयोग, उच्च दक्षता, अर्थव्यवस्था और स्थायित्व के फायदे हैं। रोटरी प्लेट को मजबूत करने का मतलब है कि जब एक उच्च गति वाले शॉट ब्लेड को हिट करते हैं, तो ब्लेड की सतह तेजी से विस्तार करेगी, जिससे यह एक निश्चित गहराई पर प्लास्टिक विरूपण से गुजरना होगा। विरूपण परत की मोटाई प्रक्षेप्य की प्रभाव शक्ति और वर्कपीस सामग्री के यांत्रिक गुणों से संबंधित है, और आम तौर पर 0 तक पहुंच सकती है। 12 से 0। 75 मिमी। शॉट पीनिंग प्रक्रिया को समायोजित करके, विरूपण परत की उपयुक्त मोटाई प्राप्त की जा सकती है। शॉट पीनिंग की कार्रवाई के तहत, जब ब्लेड की सतह पर प्लास्टिक विरूपण होता है, तो आसन्न उपसतह भी विकृत हो जाएगा। हालांकि, सतह की तुलना में, उपसतह की विरूपण छोटा है। उपज बिंदु तक पहुंचने के बिना, यह अभी भी लोचदार विरूपण चरण में है, इसलिए सतह और निचली परत के बीच गैर-समान प्लास्टिसाइजेशन असमान है, जो छिड़काव के बाद सामग्री में अवशिष्ट तनाव परिवर्तन का कारण बन सकता है। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि शॉट पीनिंग के बाद सतह पर अवशिष्ट संपीड़ित तनाव होता है, और एक निश्चित गहराई पर, तन्य तनाव उपसतह पर दिखाई देता है। सतह पर अवशिष्ट संपीड़ित तनाव उपसतह के कई बार है। यह अवशिष्ट तनाव वितरण थकान की ताकत और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करने के लिए बहुत फायदेमंद है। इसलिए, शॉट पीनिंग तकनीक उत्पादों के सेवा जीवन को बढ़ाने और उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार करने में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

कोटिंग मरम्मत

विमान इंजनों में, कई उन्नत टरबाइन ब्लेड अपने एंटी-ऑक्सीकरण, एंटी-कॉरोसियन और पहनने के प्रतिरोधी गुणों को बेहतर बनाने के लिए कोटिंग तकनीक का उपयोग करते हैं; हालांकि, चूंकि ब्लेड उपयोग के दौरान अलग -अलग डिग्री के लिए क्षतिग्रस्त हो जाएगा, इसलिए उन्हें ब्लेड रखरखाव के दौरान मरम्मत की जानी चाहिए, आमतौर पर मूल कोटिंग को अलग करके और फिर कोटिंग की एक नई परत लागू करने से।