Aubes de turbine

Propulsé par la précision

Les aubes de turbines sont le cheval de bataille des moteurs d'avion modernes. Elles fonctionnent dans un environnement extrême, avec des températures dépassant 1 600˚ C / 2 732˚ F (suffisantes pour faire fondre les matériaux) et des forces centrifuges de plusieurs tonnes générées par des rotations pouvant atteindre 12 000 tr/min. Étant donné que la forme de l'aube de la turbine détermine le rendement énergétique, le flux d'air et la poussée, toute imperfection de surface ou de dimension peut entraîner une défaillance de l'aube et, à terme, du moteur. En outre, les conceptions des aubes de turbine sont devenues de plus en plus complexes et difficiles à mesurer car elles intègrent de nouvelles géométries et différents composites et pièces moulées. Il n'y a pas de place pour l'erreur lors de la mesure et de l'inspection de ces pièces.

Un contrôle qualité tout au long du processus de production des aubes de turbines

Avec des millions d'aubes de turbines produites chaque année, le coût de la non-qualité est critique et le désir d'avoir des produits "bons dès la première fois" est au centre des préoccupations des fabricants avant-gardistes. Les solutions de ZEISS sont le complément parfait, avec des équipements et des logiciels conçus pour les contrôles de processus, l'inspection finale et les outils de traitement des données en boucle fermée tels que PiWeb.

Stock cylindrical metal. Colored to show grain size and direction of metal domains with an image from a microscope to the top left of the cylinder.

Procédés de noyaux en cire et en céramique

Ce n'est un secret pour personne : si vous contrôlez vos entrées, les sorties s'occuperont normalement d'elles-mêmes. C'est extrêmement important si l'on considère le processus de moulage des aubes de turbines et le faible impact qu'un noyau en cire ou en céramique peut avoir sur le moulage final.

Le défi

Comprendre l'impact de la forme, de la taille, des profils et des impuretés du noyau en cire et en céramique sur le produit coulé final.

Notre solution

  • Les technologies ZEISS sont bien équipées pour construire et documenter numériquement le produit pour l'évaluation de l'amélioration du processus.
  • Les séries ZEISS X-Ray et les ScanBox ATOS vous permettent de créer un jumeau numérique de votre produit, sans le détruire.
  • Des logiciels comme GOM Blade Inspect permettent d'analyser les tendances en 3D.
Initial Forging of the hipstem from stock material. Voids in blue to show possible defects in forging process. Magnified voids above the stem.

Processus de moulage à la cire perdue

La valeur de l'aube de turbine augmente considérablement au moment où le métal est coulé, résultat de tout le dur labeur des processus de noyau céramique, de cire et de coquille. Les produits ZEISS continuent à ajouter de la valeur et à valider votre processus jusqu'à l'état final de la coulée.

Le défi

S'assurer que le produit est adapté à l'usage auquel il est destiné en termes de caractéristiques externes et internes.

Notre solution

  • Les données de mesure en cours de processus sont introduites dans les logiciels de CFAO.
  • Inspection finale avec des systèmes de radiographie 2D et 3D pour garantir l'intégrité des cavités internes et l'épaisseur des parois.
  • Les cellules de mesure automatisées comme la ATOS ScanBox BPS ou la série Integration de ZEISS assurent un débit élevé dans les zones d'inspection.
Forged stem shown to show flashing form the forging process. Would be as received part from the supplier.

Usinage

Les processus d'usinage qui transforment la pièce moulée en une pièce finie et volante sont des installations complexes, à tolérance fine et à haut rendement. Souvent, de petites cellules combinant des centres d'usinage, des dispositifs de mesure et l'automatisation sont utilisées pour rationaliser et supprimer l'influence de l'opérateur sur le processus.

Le défi

S'assurer que les données de mesure sont collectées de la manière la plus efficace possible, en fournissant un retour d'information rapide sur les caractéristiques clés au point de fabrication, est un besoin crucial de la fabrication en grande série.

Notre solution

La combinaison d'un équipement robuste, conçu pour l'atelier, avec des solutions d'automatisation et le bon logiciel de reporting pour un retour d'information complet en boucle fermée au point de fabrication.

Stem further processed. Image above shows microscope image of debris on filter. From cleaning processed part.

Procédé d'enrobage

Les revêtements sont un élément essentiel des aubes de turbine. Ils sont ajoutés pour protéger les aubes de la corrosion dans les environnements difficiles et pour renforcer les propriétés thermiques permettant des températures de fonctionnement élevées.

Le défi

Le processus de validation des revêtements est vital pour garantir l'intégrité et le décollage de l'aube de turbine. De petites variables dans le processus peuvent avoir un effet néfaste sur la conformité du produit, il est donc essentiel de disposer des bons outils de qualité.

Notre solution

ZEISS propose deux solutions principales pour garantir l'épaisseur et l'intégrité du revêtement lors de la mise en place du processus, de la validation et de la production à grande échelle. Pour les tests destructifs qui sont courants pour vérifier l'intégrité du revêtement ainsi que son épaisseur, la gamme d'outils de microscopie de ZEISS est sûre de répondre aux besoins. Lorsqu'un processus est établi et que des contrôles de processus comme l'épaisseur sont nécessaires, ZEISS ScanBox est la bonne solution pour une inspection rapide en analysant l'aube avant et après le revêtement pour calculer l'épaisseur du revêtement. Il s'agit d'une solution rentable qui ne nécessite pas la découpe de l'aube.

Mostly processed stem. Lines describing nominal lengths. Image above to show stylus making contact with the part to measure said dimensions.

Validation finale

Les exigences réglementaires et celles des équipementiers, telles que l'AS9102 ou l'AS13003, sont nécessaires, rigoureuses et à respecter.

Le défi

Les exigences de validation d'une aube de turbine sont nombreuses et il n'existe pas de solution unique répondant à toutes les exigences. Dans ce cas, la gamme d'outils et de techniques de contrôle qualité de ZEISS est la solution idéale.

Notre solution

La gamme de solutions matérielles et logicielles de ZEISS comprend des solutions de haute précision en matière de tacile, d'optique et de microscopie pour répondre aux milliers de caractéristiques nécessaires à la validation.

Réparation et révision

Les aubes de turbine sont conçues pour durer 35 000 heures avant de devoir être réparées ou révisées, ce qui représente environ 15 millions de miles de vol. Cependant, lorsque le moment des réparations arrive, c'est l'un des plus gros facteurs de coût auxquels les OEM sont confrontés en termes d'argent et de temps. Ils ont besoin d'une technologie qui aide à découvrir les erreurs cachées, à anticiper les défaillances structurelles et à mettre rapidement en évidence les imperfections afin de remettre les aubes en rotation et d'allonger la durée de vie du turbomoteur.

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