операционность процесса вызывает необходимость большого числа и значи­тельной протяженности перемещений.

Обработка лопаток производится процессами резания металлов: точени­ем, фрезерованием и строганием; сверлением, зенкерованием и развертывани­ем; протягиванием, шлифованием и полированием. Все большее распростране­ние получают процессы, осуществляемые под воздействием электрического тока: электроимпульсные, электрохимические, а также процессы, в которых электрическое воздействие совмещено с резанием (см. гл. 7, разд. 1).

3. Контроль параметров лопаток

Контроль параметров лопаток производится после каждой операции (ме- жоперационный) и после полного их изготовления (окончательный). Послед­ний включает внешний осмотр на отсутствие поверхностных дефектов, провер­ку формы, размеров, параметров шероховатости поверхностей. Затем производятся магнитно-кислотные испытания, виброконтроль, измерение ста­тического момента.

Для охлаждаемых лопаток газовых турбин дополнительно проверяют расход воды через внутреннюю полость (испытания лопаток на пролив).

При необходимости проводят испытания, направленные на выявление дефектов металла.

Контроль геометрических размеров, формы профилей пера и замка и их взаимного расположения. Операции этого вида технического контроля лопаток наиболее трудоемкие. Приборы, применяемые на этих операциях, можно разде­лить на две основные группы: бесконтактные - оптико-проекционные и кон­тактные - механические, оптико-механические, пневматические и пневмогид- равлические.

Контроль формы, размеров и шероховатости поверхностей производится в процессе выполнения каждой из операций.

Процесс контроля параметров лопатки может быть подразделен на кон­троль хвоста, рабочей части и контроль головной части. Контроль хвоста ло­патки заключается в проверке соответствия значений неплоскостности поверх­ностей с допустимой, проверке соблюдения допусков, в контроле взаимного

224

расположения поверхностей, а также положения хвоста относительно рабочей части.

Контроль рабочей части заключается в проверке формы, размеров про­филей сечений, их взаимного расположения, проверке сопряжений перехода профильной части в хвост и в головную часть и др.

Наиболее распространенными средствами контроля радиальных поверх­ностей хвоста являются контрольно-измерительные приспособления.

Профильные поверхности хвоста контролируются шаблонами и индика­торными скобами. Созданы специальные приборы для контроля вильчатого, Т- образного и зубчиковых профильных поверхностей хвостов.

В практике энергетического турбостроения используется первый метод, с шаблонами. На рис. 66, 76 и 77 представлены способы контроля профиля лопа­ток постоянного сечения и переменного (нелинейчатого), получаемого методом косого фрезерования. Там же показан метод контроля расположения сечений относительно оси симметрии хвоста лопатки. Указанный метод контроля мож­но считать вполне удовлетворительным для лопаток с линейчатым профилем. Однако для контроля длинных лопаток с нелинейчатым профилем этот метод требует значительного изменения в направлении увеличенного охвата измеряе­мых параметров.

На рис. 87 изображено приспособление с шаблонами для контроля по се­чениям рабочей части длинной лопатки с нелинейчатым профилем. Изменение проводится в каждом контрольном сечении. Просветы измеряют щупом.

Применение шаблонов и щупов весьма несовершенно, однако среди названных их использование оказалось единственно пригодным для примене­ния на рабочих местах в цеховых условиях. Недостатком устройства (см. рис. 87) с точки зрения метрологии является расположение оси лопатки в горизон­тальном положении, что не соответствует рабочему положению лопатки на вращающемся роторе. Правильным положением лопатки при измерении долж­но быть вертикальное при незакрепленном состоянии головной части.

В серийном производстве использовались механические приборы с инди­каторами часового типа, настраиваемые по эталонной лопатке. Они просты и удобны в работе, но малопроизводительны. Многомерные приборы и измери­тельные машины производительны. Их можно быстро переналаживать на кон-

225

троль других лопаток по эталонной лопатке. Базой для крепления лопатки явля­ется замок или центровые углубления, два из которых имеются на боковых по­верхностях замка и одно - у конца пера. К числу таких приборов относятся универсальные многомерные оптико-механические приборы типа ПОМКЛ для одновременного контроля профиля пера, смещения пера с оси замка, угла за­крутки и толщины пера в поперечных сечениях лопатки компрессора (рис. 88).

Отклонения от заданного профиля вызывают перемещения контактных стержней, передающиеся на измерительные стержни и далее на рычажки с со­отношением плеч 5:1. Концы рычажков проектируются на экран с увеличением 10:1, обеспечивая общее увеличение 50:1. На экране устанавливаются границы поля допуска, по которым можно определять пригодность контролируемой ло­патки. В зависимости от погрешности профиля в контролируемом сечении кон­цы рычажков на экране либо отклоняются по отдельности от базовых прямых (при местных погрешностях профиля), либо все сместятся параллельно базо­вым прямым (при смещении всего сечения), либо расположатся на одной пря­мой под углом к базовой линии (при погрешности в угле закрутки). Контроль производится по точкам с шагом 5 мм. Точность измерения 0,02 мм, произво­дительность - до 250 лопаток в час.

Основные геометрические параметры замков лопаток турбины и ком­прессора обычно проверяются механическими приборами с индикаторными ча­сами, настраиваемыми по эталону.

Расход воды через внутреннюю полость пера охлаждаемой лопатки ТВД газотурбинной установки проверяют на специальной установке. Лопатка уста­навливается в приспособление и проливается водой при избыточном давлении в (4 ± 0,05) кгс/см² [(0,3 ± 0,005) МПа] и температуре (20 ± 5)°С в течение 20 с. Проверяют пропускную способность внутреннего канала у всего комплекта ло­паток данной ступени. Определяют среднее значение расхода воды в комплекте

п

по формуле Р_ср = ЭД/л (п - число лопаток в данной ступени). Сравнивают

1=1

среднее значение расхода с результатом пролива каждой лопатки в комплекте. Различие по расходу воды у рабочих лопаток в комплекте (разнорасходность) должно составлять не более 13-15% от среднего расхода воды в комплекте ло­паток. Вода должна вытекать по всей длине щели в выходной кромке.

226

Рис. 87. Мерительное приспособление с шаблонами для проверки профилей контрольных сечений рабочих частей длинных лопаток с нелинейчатым профилем (разрез по контролируемому сечению):

1 - лопатка; 2 - плита, основание приспособления; 3 — плита каления, направляющая;

4 - штифты фиксации шаблонов по сечениям; 5 — шаблоны профильные по сечениям;

6 - передвижной упор для прижима шаблонов к направляющей плите в момент измерения щупом просветов между шаблоном и лопаткой

Рис. 88. Схема оптико-механического прибора ПОМКЛ-4 для контроля пера лопаток компрессора:

1 - лопатка; 2, 3 - контрольный и измерительный стержни; 4 - рычаг; 5 — зеркало; 6 - экран

\

6

Частоты собственных колебаний рабочих лопаток турбины компрессора проверяют на электродинамических вибростендах.

Контроль внешних и внутренних дефектов материала лопаток позволяет вы­явить трещины и волосовины на поверхности, раковины, пористость, расслое­ния, инородные включения и флокены в материале. Для этой цели применяют травление, цветную дефектоскопию, люминесцентный, магнитный и ультра­звуковой методы контроля.

Магнитопорошковый метод основан на притяжении частиц порошка же­леза (или его окислов) к магнитным полюсам, образующимся у намагниченной детали в местах нарушения сплошности. Осевший порошок делает невидимые до этого дефекты хорошо видимыми невооруженным глазом. По характеру оседания порошка можно определить не только место расположения дефекта, но также его примерные размеры. Для осуществления магнитопорошкового контроля необходимы специальные аппараты (магнитные дефектоскопы типа УМДЭ-2500), в комплект которых входят приспособления для намагничивания контролируемых лопаток (соленоид или электромагнит), устройство для опы­ления порошком или полива жидкостью, в которой находится во взвешенном состоянии железный порошок, а также приспособление для размагничивания лопаток после контроля. Магнитопорошковым методом выявляются трещины с шириной раскрытия 0,001 мм и более, глубиной 0,01 мм и более. Относитель­ная простота и довольно высокая надежность этого метода способствовали его широкому внедрению. Им можно контролировать стальные лопатки компрес­сора, а также шестерни, валы, оси, силовые сварные рамы и другие детали из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40.

Цветной и люминесцентный методы контроля (капиллярные методы де­фектоскопии) применяются для выявления дефектов, выходящих на поверх­ность детали. Метод цветной дефектоскопии основывается на способности спе­циальной красной краски проникать вглубь поверхностных дефектов и белой краски впитывать в себя красную краску из дефекта. После нанесения и удале­ния с контролируемой поверхности красной краски часть ее сохраняется внутри дефекта. При последующем нанесении на очищенную поверхность белой крас­

228

ки последняя впитывает в себя из дефекта красную краску и, окрашиваясь, вы­являет дефект.

Красная краска - смесь анилинового красителя «Судан IV» с бензолом и трансформаторным маслом. Белая краска - окись цинка (цинковые белила), разведенная в коллодии, бензоле, ацетоне.

Метод обнаруживает трещины шириной от 0,01 мм, по глубине от 0,05 мм и по протяженности от 0,3 мм.

Люминесцентный метод (ЛЮМ-А) основан на способности некоторых жидкостей светиться при облучении ультрафиолетовым светом. Контролируе­мую деталь после тщательной очистки и обезжиривания погружают в ванну с индикаторной жидкостью, легко проникающей в трещины, поры и другие по­верхностные несплошности. Затем деталь промывают, удаляя жидкость только с поверхности, тогда как полости дефектов остаются заполненными индикатор­ной жидкостью. Далее деталь протирают насухо и поверхность ее покрывают из пульверизатора проявляющей краской, обладающей высокой поглощающей способностью. Индикаторная жидкость выступает из дефектных мест на по­верхность пленки, образованной проявляющим составом. Наличие дефектов устанавливают, осматривая лопатку (деталь) в темном помещении при ультра­фиолетовом освещении: трещины и поры обнаруживаются в виде светящихся желто-зеленым цветом линий и пятен. После контроля деталь промывается в ацетоне.

В качестве люминофора применяют жидкость ЛЖ-6А (ТУ6-09-1042-84), состоящую из бутилового спирта, эмульгатора (ОП-7) и химического продукта ЛЖ-6А. Люминофор с поверхности детали удаляется водой и очищающей жид­костью ОЖ-1 (ТУ6-09-1043-84), состоящей из этилового спирта и эмульгатора ОП-7. Проявляющей жидкостью (ТУ6-09-1092-84) служит белая нитроэмаль «Экстра», разведенная в смеси коллодия и ацетона.

Люминесцентный метод ЛЮМ-А надежно выявляет выходящие на по­верхность трещины, поры, рыхлоты, окисные пленки, засоры и т. д. Он обна­руживает трещины шириной от 0,01 мм, по глубине от 0,05 мм и по протяжен­ности от 0,2 мм. Чувствительность метода ЛЮМ-А несколько выше метода цветной дефектоскопии.

229

Внутренние дефекты материала лопаток проверяются рентгеновским и ультразвуковым методами.

Рентгеновский (радиографический) метод обнаружения дефектов осно­вывается на ослаблении рентгеновского излучения материалом детали, при ко­тором теневое изображение просвечиваемой детали регистрируется на рентге­нографической пленке. Достоинством метода является высокая чувствительность к выявлению в материале детали внутренних пор, раковин, инородных включений и др.

Для просвечивания литых лопаток турбины используются передвижные кабельные рентгеновские аппараты типа РУТЫ 00-10, РУП-150-10-1 и др.

Ультразвуковой метод контроля с использованием поверхностных волн позволяет выявлять поверхностные трещины и металлургические дефекты ма­териала. Данный метод применяется обычно для выявления трещин входной и выходной кромок, реже - на поверхности спинки и корыта, возникающих при изготовлении и эксплуатации лопатки. Метод основан на прозвучивании кон­тролируемого материала кратковременными импульсами ультразвуковых коле­баний, распространяющихся по поверхности лопатки, и улавливании их отра­жений (эхо-сигналов) от дефектов.

Контроль кромок пера проводится следующим образом. Контактная по­верхность головки ультразвукового дефектоскопа, покрытая тонким слоем мас­ла, прикладывается к кромке пера у замка лопатки так, чтобы ультразвуковые волны были направлены к другому концу пера лопатки. О наличии дефекта су­дят по форме осциллограммы. Если при контроле на экране дефектоскопа меж­ду начальным и концевым импульсами нет промежуточных импульсов, то это подтверждает отсутствие трещин на контролируемой кромке лопатки. Появле­ние промежуточных импульсов на экране дефектоскопа будет указывать на наличие препятствий, способных отражать ультразвуковые волны при прозву­чивании лопаток вдоль кромки (микрорастрескивание поверхностного слоя, глубокие риски на кромке пера, внутренние дефекты материала и др.).

Шероховатость обработанных поверхностей лопаток проверяют внеш­ним осмотром путем сравнения с эталоном или непосредственным измерением шероховатости поверхности профилометром типа 253 или другим прибором.

230