Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Insights into drilling film cooling holes on ceramic‑coated nickel‑based superalloys

Vasudevan Balaji, Natarajan Yuvaraj, Sivalingam Vinothkumar, Krolczyk Grzegorz, Tandon Puneet

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 3

art. no. e141

EN

This article aims at providing insights into various drilling operations relating to the production of holes of small diameter for film cooling, particularly inclined holes, in aero-engine turbine blades, made of Yttria-stabilized Zirconia (YSZ) coated superalloy. Drilling inclined holes on YSZ coated superalloys that find use in aerospace industries is difficult due to the presence of two sections of materials, each section possessing different material properties. This article indicates five machining processes, namely conventional drilling, electrical discharge drilling, laser drilling, electro chemical discharge machining (ECDM), and abrasive water jet machining (AWJM). Machinability and the challenges involved in the fabrication of micro straight and inclined holes on ceramic-coated nickel-based superalloys have been discussed. Previous researchers have attempted at drilling tiny holes (≤ 2 mm) on ceramic-coated and uncoated nickel-based superalloys at different hole angles varying from 10° to 90°. Material removal was seen as difficult to control in the YSZ coated section when compared to the superalloys. Despite the occurrence of a controlled manner of material removal in different machining techniques, the holes produced had poor geometry and surface finish with cavities on the ceramic coat and burr formation at the hole exit. There was also the problem of thermal spalling, delamination, flakes, spatters, recast layer and cracks seen over the ceramic coat due to the employment of thermal-based machining techniques including laser drilling with advanced pulse settings. Keeping this in view, the AWJM technique is found to be a good alternative technique for drilling inclined holes with size constraints as the cold process maintains material integrity, followed by the ECDM and the conventional drilling processes. However, the hybrid process, namely ECDM, has still been a complex phenomenon in the material removal mechanism of the YSZ coated section consuming a lot of time. Based on the key results from the different setups, the outcome of this work provides a platform for scientists and engineers working in aerospace industries for finding a suitable machining process for drilling precision holes on the YSZ coated nickel-based superalloys.

2

Applying protective coating on the turbine engine turbine blades by means of plasma spraying

Ułanowicz Leszek, Dudziński Andrzej, Szczepaniak Paweł, Nowakowski Mirosław

Journal of KONBiN

|

2020

|

Vol. 50, iss. 1

193--213

EN

The tendency to increase the temperature of gases and the desire to extend the service life forces the use of a protective coating on the blade. The publication presents the technology of applying a heat-resistant protective coating onto the jet engine turbine blade by means of plasma thermal spraying, taking into account the process of aluminizing and heat treatment after aluminizing. The paper presents the results of work on the possibilities of shaping the thickness of the protective coating on the blade by changing the parameters of the spraying process, such as spraying distance, amount of hydrogen, amount of argon and the number of torch passes.

PL

Tendencja do zwiększania temperatury gazów oraz dążenie do przedłużenia czasu eksploatacji wymusza stosowanie na łopatkach turbiny silnika odrzutowego powłoki ochronnej. W publikacji przedstawiono technologię nanoszenia żaroodpornej powłoki ochronnej na łopatkę turbiny silnika odrzutowego metodą natryskiwania cieplnego plazmowego z uwzględnieniem procesu aluminiowania oraz obróbki cieplnej. Przedstawiono wyniki prac w zakresie możliwości kształtowania grubości powłoki ochronnej na łopatce zmieniając parametry procesu natryskiwania takie jak: odległość natryskiwania, ilość wodoru, ilość argonu oraz liczba przejść palnika.

3

Burzyński’s criterion in the analysis of heat resistant steel

Dudda Waldemar

Agricultural Engineering

|

2020

|

Vol. 24, No. 3

11--20

EN

A revalorised Burzyński’s hypothesis was suggested for determination of effort of construction elements in thermally variable load conditions. Using the suggested hypothesis, surfaces of the beginning of plasticity for the heat resistant St12T steel were determined. Two numerical simulations of thermo-mechanical loads of the turbine vane made of St12T steel were performed. The result of analyses was determination of the effort states of a vane acc. to Huber-Mises-Hencky’s hypotheis and according to the suggested revalorised Burzyński’s hypothesis.

PL

W pracy zaproponowano zrewaloryzowaną hipotezę Burzyńskiego do określania wytężenia elementów konstrukcji w termicznie zmiennych warunkach obciążenia. Wykorzystując proponowaną hipotezę wyznaczono powierzchnie początku plastyczności dla żarowytrzymałej stali St12T. Przeprowadzono dwie symulacje numeryczne termo-mechanicznych obciążeń łopatki turbiny wykonanej ze stali St12T. Efektem wykonanych analiz było określenie stanów wytężenia łopatki wg hipotezy Hubera-Misesa-Hencky’ego oraz wg proponowanej zrewaloryzowanej hipotezy Burzyńskiego.

4

Wpływ kąta wyprzedzenia i promienia krzywizny na siły skrawania w pięcioosiowym frezowaniu powierzchni złożonych

Gdula M., Burek J.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 1

18--22

PL

Przedstawiono badania doświadczalne, których celem było sporządzenie wykresów obrazujących wpływ kąta wyprzedzenia oraz promienia krzywizny obrabianego zarysu krzywoliniowego powierzchni złożonej na składowe siły skrawania. Przedmiotem badań doświadczalnych była wypukła oraz wklęsła powierzchnia pióra łopatki turbiny ze stopu Inconel 718. Do ich przeprowadzenia zastosowano frez toroidalny. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że wartości kąta wyprzedzenia w obróbce wypukłej i wklęsłej powierzchni łopatki turbiny powinny być odpowiednio zmieniane w sposób ciągły wraz ze zmianą promienia krzywizny w kierunku posuwu obrabianego profilu powierzchni.

EN

Experimental studies are presented, were conducted that aimed at determining the mathematical models of the influence of the lead angle and the radius of curvature of the profile of machined sculptured surface on the components of the cutting force. The object of the experimental studies was a convex and concave surface of a turbine blade of Inconel 718 alloy. The toroid cutter was used for the tests. Based on the results of the study it was found that the lead angle in the machining of the convex surface and concave turbine blade should be continuously varied with the change of radius of curvature in the direction of the machined surface profile.

5

Zastosowanie systemu Omative w obróbce łopatki turbiny ze stopu Inconel 718

Burek J., Sułkowicz P., Gdula M., Buk J., Sałata M.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 1

42--43

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie układu sterowania adaptacyjnego Omative do monitorowania stanu narzędzia podczas obróbki łopatki turbiny ze stopu Inconel 718.

EN

This paper presents a research focusing on adopting adapting control system Omative for tool condition monitoring during milling of Inconel 718 turbine blade.

6

Metoda sterowania kątem prowadzenia osi frezu w pięcioosiowej obróbce łopatki turbiny

Gdula M., Burek J., Żółkoś M.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 8-9

710--712

PL

Przedstawiono koncepcję metody sterowania kątem prowadzenia osi frezu toroidalnego w zależności od promienia krzywizny obrabianego profilu powierzchni złożonej. Metodę zweryfikowano na przykładzie obróbki łopatki turbiny. Aby porównać efekty zastosowania tej metody z metodą klasyczną (bez adaptacji kąta prowadzenia), badania przeprowadzono obu metodami.

EN

Presented is the own concept control method an lead angle axis of the toroidal cutter, depending on the radius of curvature of the machined sculptured surface profile. The method verified on the example machining of the turbine blade. In order to compare the effects of this method, to the classical method (without adaptation lead angle), tests were performed for both these methods.

7

SCOPUS as a meta-source of knowledge about turbine blade damage in the aspect of designing an expert diagnostic system

Borowczyk H., Błachnio J., Spychała J.

Journal of KONBiN

|

2017

|

No. 43

145--162

EN

The paper presents the concept of using the Scopus as a meta-source of knowledge about turbine blade damage in the aspect of designing an expert diagnostic system. In the first stage, the search was limited to the scope of the general term "turbine engine", followed by a refinement of the search terms within the area of rotary machines components degradation including their construction, manufacturing, repair technology and diagnostic methods. By using EndNote software in semi-automatic mode, specific issue groups have been designated. In the second stage, a query focused on the main causes of turbine blade damage and diagnostic methods was proposed. Using the Scopus-based search and archiving tools, one can systematically update the knowledge.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania bazy Scopus jako meta-źródła wiedzy o uszkodzeniach łopatek turbin w aspekcie projektowania ekspertowego systemu diagnostycznego. W pierwszym etapie przegląd publikacji ograniczono do zakresu określonego ogólnym hasłem „turbine engine” a następnie doprecyzowano przeszukiwanie wprowadzając hasła szczegółowe z obszaru degradacji elementów maszyn wirnikowych z uwzględnieniem ich konstrukcji, technologii wytwarzania i naprawy oraz metod diagnozowania. Stosując oprogramowanie EndNote w trybie pół-automatycznym wyznaczono grupy publikacji dotyczących zagadnień szczegółowych co ułatwia wykorzystanie wyników kwerendy w procesie tworzenia ekspertowego systemu diagnostycznego. W drugim etapie zaproponowano kwerendę skoncentrowaną na głównych przyczynach uszkodzeń łopatek turbin oraz metodach diagnozowania. Wykorzystanie zawartych w bazie Scopus mechanizmów przeszukiwania oraz archiwizacji zbioru wyników umożliwia systematyczną aktualizację pozyskanej wiedzy.

8

Thermo-mechanical stress analysis of the turbine of helicopter engine

Witek L., Stachowicz F.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2016

|

z. 88 [293], nr 4

379--387

EN

In this paper the results of the numerical stress analysis of the power turbine of helicopter engine were presented. In order to solve the problem, the nonlinear finite element method was used. The numerical models of both the blade and the disc segment were made using the MSC-Patran program. In the analysis the thermal load resulting from non-uniform temperature field was defined. The centrifugal force resulting from the rotation of the engine rotor was also considered. The cyclic symmetry boundary condition of the disc segment was used to decrease the size of the numerical task. The model of the turbine material was defined as linear-elastic. The modulus of elasticity and the thermal expansion coefficient of the disc and the blade material were considered as temperature dependent. As a result of performed computations, the stress distributions for the turbine subjected to both the thermal and the mechanical loads were determined.

PL

Praca przedstawia wyniki numerycznej analizy naprężeń turbiny napędowej silnika śmigłowcowego. Do rozwiązania problemu wykorzystano metodę elementów skończonych. Modele numeryczne łopatki oraz segmentu tarczy wykonano korzystając z programu MSC-Patran. W analizie zdefiniowano obciążenie cieplne wynikające z niejednorodnego rozkładu temperatury. Dodatkowo zdefiniowano siłę od środkową elementów wynikającą z obrotu wirnika silnika. W celu ograniczenia wymiaru zadania numerycznego do segmentu tarczy zastosowano warunek brzegowy w postaci symetrii cyklicznej. Model materiału turbiny zdefiniowano jako liniowo-sprężysty. W analizie uwzględniono dodatkowo zmianę wartości modułu Younga oraz współczynnika rozszerzalności termicznej materiału w funkcji temperatury. W rezultacie przeprowadzonych obliczeń określono rozkład naprężeń turbiny poddanej działaniu złożonego obciążenia termo-mechanicznego.

9

Experimental modal analysis of the turbine blade

Witek L.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2016

|

z. 88 [293], nr 4

371--378

EN

In this paper the results of an experimental modal analysis of the turbine blade were presented. Investigations were made using the electrodynamic vibration system. As the results of analysis, the resonant frequencies of the blade were performed. The results of experimental investigations are dependent on many parameters of vibration system defined before the start of the test. In the first part of this study the influence of the frequency sweep rate on values of blade resonant frequency was investigated. In the next part of the work the effect of excitation intensity on value of the blade vibration amplitude was investigated. The stiffness of the grip used for fixation of the blade to the movable shaker head can have a large influence on the results of an experimental modal analysis. The fir tree slots of the blade were compressed in the grip using a special screw with fine thread. In the last part of the work the influence of the torque used for screw home on results of the modal analysis of the blade was examined. As the results of performed investigations the final conclusions were formulated.

PL

Praca przedstawia wyniki eksperymentalnej analizy modalnej łopatki turbiny silnika lotniczego. Badania przeprowadzono za pomocą systemu wibracyjnego. Jako wyniki przedstawiono analizę modalną i częstotliwości rezonansowych łopatki turbiny. Uzyskane rezultaty badań eksperymentalnych są zależne od wielu czynników definiowanych na wstępie testu. W pierwszej części pracy określono wpływ prędkości przemiatania oraz intensywności wymuszenia na wartość częstotliwości rezonansowej łopatki turbiny. W następnej części pracy badano wpływ intensywności wymuszenia na wartość amplitudy wibracji łopatki. Jednym z istotnych parametrów mających wpływ na częstotliwości rezonansowe uzyskane w badaniach doświadczalnych jest sztywność uchwytu służącego do zamocowania łopatki do głowicy wzbudnika. Połączenie jodełkowe łopatki zostało utwierdzone przez docisk realizowany za pomocą śruby z gwintem drobnozwojnym, zapewniającym uzyskanie dużych sił docisku przy ograniczonej wartości momentu dokręcenia. W ostatniej pracy określono także wpływ momentu dokręcenia śruby dociskowej na wartości uzyskanych częstotliwości rezonansowych łopatki. Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano wnioski końcowe.

10

Strategia 5-osiowej obróbki łopatek turbin uwzględniająca zmiany krzywizny obrabianego profilu

Burek J., Gdula M., Sułkowicz P., Żurek P.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 12

1892--1893

PL

W artykule przedstawiono opracowaną w ramach badań własnych strategię symultanicznego pięcioosiowego frezowania piór łopatek turbin ze stopu Inconel 718 frezem toroidalnym z uwzględnieniem zmiennego promienia krzywizny w kierunku posuwu narzędzia. Metoda ta umożliwia zwiększenie dokładności kształtowej oraz równomierny rozkład parametrów chropowatości powierzchni przedmiotu obrabianego poprzez współpracującą z systemem CAM procedurę adaptacjikąta prowadzenia.

EN

The article presents elaborated within the framework of own research strategy of 5-axis machining of the turbine blades made of Inconel 718 alloy, takin into account a variable radius of curvature in the feed direction of the tool. This method allows to increase the shape accuracy and the uniform distribution surface roughness of the machined part. This is done by cooperating with the CAM system optimization procedure adaptation the lead angle.

11

Pomiary promieni krawędzi natarcia i spływu pióra łopatki

Magdziak M.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 11

1668--1669

PL

W artykule przedstawiono porównanie danych nominalnych i wyników symulacji pomiarów współrzędnościowych promieni krawędzi natarcia i spływu pióra łopatki turbiny. Dane te uzyskano z użyciem oprogramowania Blade Pro oraz wybranej metody optymalizacji. W trakcie badań numerycznych punkty pomiarowe były generowane z określoną wartością rozrzutu względem przekrojów pióra łopatki.

EN

In the article the comparison of nominal data and the results of simulations of coordinate measurements of radii of leading and trailing edges of a turbine blade is presented. That data were obtained using the Blade Pro software and the selected method of optimization. During numerical research measured points were generated around cross-sections of a turbine blade with the assumed dispersion.

12

Dokładność geometryczna obróbki powierzchni łopatki turbiny frezem toroidalnym

Burek J., Gdula M.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 10

1350--1351

PL

Przedstawiono algorytm doboru kąta prowadzenia frezu toroidalnego w procesie symultanicznego 5-osiowego frezowania powierzchni łopatek turbin z uwzględnieniem zmiennego promienia krzywizny profilu łopatki. Algorytm ten umożliwia zwiększenie dokładności geometrycznej powierzchni łopatek turbin poprzez adaptację wartości kąta prowadzenia frezu do aktualnie obrabianego promienia krzywizny profilu.

13

Numeryczno-eksperymentalna analiza modalna łopatki turbiny silnika turbowentylatorowego

Witek L., Kluz M.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 12

1473--1478

PL

Praca dotyczy analizy drgań własnych łopatki turbiny silnika przepływowego. W pierwszej części pracy określono eksperymentalnie częstotliwości drgań rezonansowych łopatki. Do tego celu wykorzystano nowoczesny system wibracyjny UDCATA250, który umożliwił precyzyjny pomiar częstotliwości oraz przyspieszeń łopatki w trakcie drgań. Amplitudę drgań łopatki mierzono przy pomocy piezoelektrycznego czujnika przyspieszeń. W budowie modelu numerycznego łopatki turbiny niskiego ciśnienia wykorzystano technikę inżynierii odwrotnej. Geometria badanego obiektu została odwzorowana na podstawie skanowania rzeczywistej łopatki turbiny. W wyniku przeprowadzonych obliczeń wykonanych za pomocą metody elementów skończonych określono postacie oraz częstotliwości drgań własnych łopatki turbiny. W kolejnej części pracy dokonano porównawczej analizy wyników badań doświadczalnych oraz obliczeń numerycznych. Numeryczną analizę modalną prowadzono także dla szeregu prędkości obrotowych turbiny, odpowiadających różnym stanom pracy silnika, przez co możliwe było określenie wpływu prędkości obrotowej wirnika na częstotliwości rezonansowe łopatki.

EN

In this work the results of the modal analysis of the turbine blade were presented. In the first part of the work the experimental modal analysis of the blade was performed using the vibration system. As results the resonant frequencies of the real blade were obtained. In the next part of the work the numerical model of the blade was created by scanning of geometry of the real blade. After discretization and definition of the boundary conditions the numerical modal analysis were made for the blade without additional loads. The results of experimental and numerical analysis were next compared in order to check the convergence of the numerical solution. In last chapter of the work the influence of the turbine speed on the natural frequencies of the blade was investigated.

14

Ograniczenia technologii form ceramicznych stosowanych przy odlewaniu lotniczych łopatek turbinowych o dużych rozmiarach

Nawrocki J., Cygan R., Kubiak K.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 1

50--52

PL

Przedstawiono ograniczenia procesu wytwarzania ceramicznej formy odlewniczej stosowanej przy odlewaniu precyzyjnym łopatek turbiny silników lotniczych o dużym ciągu >200 kN. Komponenty projektowane dla takich silników charakteryzuje obecność głębokich „kieszeni” (pockets) w zamku łopatki w celu zmniejszenia jej masy. Kieszeń jest odtwarzana w ceramicznej formie odlewniczej poprzez nakładanie i suszenie kolejnych warstw ceramicznych. Oceniono przebieg wysychania formy ceramicznej w kieszeniach o różnej głębokości. Analiza danych literaturowych oraz wyników badań własnych pozwoliła ustalić wartości temperatury i wilgotności oraz szybkość przepływu powietrza podczas suszenia. Stwierdzono, że prawidłowo prowadzony proces umożliwia dobre wysuszenie kieszeni formy o głębokości 5, 10 i 15 mm.

EN

Acknowledged in the paper are limitations to the investment casting mold manufacturing process used in production of cast airfoil blades installed in the 200 kN plus aircraft engines. Noted for these blades are deep, weight reducing pockets in the blade roots. Root pockets are replicated in ceramic mold by applying and drying consequent ceramic coats. Ceramic molds with the pockets of different depth were examined for drying up progress. Results of the tests carried out on drying process were compared with the relevant data supplied in literature for estimation of the optimum drying process parameters: temperature, humidity and air flow. It was found that mold drying process if performed to properly set process parameters would provide for good drying results of pockets at 5, 10 and 15 mm depth.

15

Modelowanie i analiza wytrzymałościowa łopatek turbiny

Dudda W.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 7CD

201--208

PL

W pracy przedstawiono budowę i zasadę działania turbosprężarek. W dalszej części artykułu opisano budowę modelu numerycznego turbiny z wykorzystaniem narzędzi CAD. Zasadnicza część pracy dotyczy analizy wytrzymałościowej łopatek wirnika. Analiza numeryczna obejmowała trzy etapy. Pierwszy etap polegał na wyznaczeniu naprężeń wyłącznie na skutek sił masowych przy zadanej prędkości obrotowej wirnika. Drugim etapem była analiza przepływu spalin przez turbinę. Trzeci etap to analiza numeryczna uwzględniająca zarówno siły masowe, jak i siły wynikające z oddziaływania strumienia spalin na łopatki.

EN

Construction and operation principle of turbo-charger was presented in the paper. Further, the structure of turbo-charger numerical model using CAD tools was described. The essential part of this work concerns the strength analysis of turbine blades. Numerical analysis includes three stages. First one was based on the stress determination as the result of mass forces at the given rotational speed of rotor only. Second stage is the flow analysis of the exhaust gases through the turbo-charger. Third stage concerns numerical analysis considering both mass forces and forces resulting from the impact of the exhaust stream at the turbo-charger blades.

16

Analiza MES wpływu ubytków masy w wirniku turbosprężarki silnika spalinowego na stan naprężenia i obciążenie wału

Szturomski B., Dudziński M.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

4765--4772, CD 1

PL

W pracy analizowano wpływ ubytków masy powstających w łopatkach wirnika turbosprężarki tłokowego silnika spalinowego na rozkład naprężeń w wirniku oraz na obciążenie wału napędowego przy założeniu, że ubytki są niesymetryczne. Zadanie rozwiązano metodą elementów skończonych (MES) przy użyciu programu CAE [1]. Zadanie traktowano jako statyczne z obciążeniem masowym wywołanym siłami odśrodkowymi. Przedstawiono obliczone częstotliwości drgań własnych, stany naprężenia oraz obciążenia wału w stanie nieuszkodzonym i z niesymetrycznymi ubytkami masy.

EN

In this article was analyzed the influence weight losses generated in the rotor blades of the turbo engine piston on the stress distribution in the rotor and the driveshaft load on the assumption that the cavities area symmetrical. The task was solved by finite element method(FEM) using CAE programme[1]. The task was treated as static mass load caused by centrifugal forces. Shows the calculated natural frequency, the states of stress and load shaft intact and unbalanced weight losses.

17

A method for the assessment of operational severity for a high pressure turbine blade of an aero-engine

Haslam A., Abu A., Laskaridis P.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 145

49--50

EN

This paper provides a tool for the estimation of the operational severity of a high pressure turbine blade of an aero engine. A multidisciplinary approach using aircraft/engine performance models which provide inputs to a thermo-mechanical fatigue damage model is presented. In the analysis, account is taken of blade size, blade metal temperature distribution, relevant heat transfer coefficients and mechanical and thermal stresses. The leading edge of the blade is selected as the critical part in the estimation of damage severity for different design and operational parameters. The study also suggests a method for production of operational severity data for the prediction of maintenance intervals.

18

The attempt to assess the technical condition of a gas turbine blade when information on its operating condition is limited

Błachnio J., Spychała J., Pawlak W., Zasada D.

Journal of KONBiN

|

2014

|

No. 2 (30)

75--86

EN

The paper discloses a non-invasive method of visual inspection based on processing of images taken for blade surfaces in the spectrum of visible light and then analyzed with the use of a computer-aided technology. The method of computer-aided analysis of images for blade surfaces is presented in details along with the obtained outcome, whilst the results from metallographic investigation of the blade superalloy are disclosed as well. The comparison is made between the results obtained from the analysis of images for blade surface and the results from the metallographic investigation of their structures. Finally, the relationship is established between parameters of digital images taken for surfaces of gas turbine blades in the visible spectrum of electromagnetic waves and microstructural parameters of the turbine blade metal. The completed investigations and analyses reveal that troubleshooting of gas turbine blades, which employs digital processing of images taken for its surface, offers new opportunities to determine the condition of blades after a long-term impact of a working agent at high temperature.

PL

W artykule omówiono nieinwazyjną metodę wizualną opartą na przetwarzaniu obrazów powierzchni w świetle widzialnym z wykorzystaniem wspomagania komputerowego. Przedstawiono sposób komputerowej analizy obrazów powierzchni łopatek oraz jej wyniki. Zaprezentowano wyniki badań metalograficznych nadstopu łopatek. Porównano uzyskane wyniki analizy obrazów powierzchni łopatek z wynikami badań metalograficznych ich struktury. W rezultacie ustalono związek pomiędzy parametrem cyfrowych obrazów powierzchni łopatek turbiny gazowej, w paśmie widzialnym fali elektromagnetycznej, a parametrami ich mikrostruktury. Z zaprezentowanych badań i analiz wynika, że diagnozowanie łopatek turbiny gazowej metodą cyfrowego przetwarzania obrazów ich powierzchni, daje nowe możliwości określenia stanu łopatek po oddziaływaniu czynnika roboczego o wysokiej temperaturze.

19

Non-uniformity of the combustor exit flow temperature in front of the gas turbine

Błachnio J., Pawlak W.

Acta Mechanica et Automatica

|

2014

|

Vol. 8, no. 4

209--213

EN

Various types of damages to gas-turbine components, in particular to turbine blades, may occur in the course of gas turbine operation. The paper has been intended to discuss different forms of damages to the blades due to non-uniformity of the exit flow temperature. It has been shown that the overheating of blade material and thermal fatigue are the most common reasons for these damages. The paper presents results from numerical experiments with use of the computer model of the aero jet engine designed for simulations. The model has been purposefully modified to take account of the assumed non-homogeneity of the temperature field within the working agent at the turbine intake. It turned out that such non-homogeneity substantially affects dynamic and static properties of the engine considered as an object of control since it leads to a lag of the acceleration time and to increase in fuel consumption. The summarized simulation results demonstrate that the foregoing properties of a jet engine are subject to considerable deterioration in pace with gradual increase of the assumed non-homogeneity of the temperature field. The simulations made it possible to find out that variations of the temperature field nonhomogeneity within the working agent at the turbine intake lead to huge fluctuation of the turbine rpm for the idle run.

20

Ocena dekohezji łopatki turbiny gazowej metodą tomografii komputerowej

Chalimoniuk M., Kułaszka A.

Przegląd Spawalnictwa

|

2013

|

R. 85, nr 12

42--45

PL

W procesie eksploatacji lotniczych silników turbinowych podstawową metodą diagnozowania stanu łopatek wirnikowych jest metoda wizualna (wideoendoskopowa), a wyniki potwierdza się badaniami metalograficznymi, metodą niszczącą. W artykule omówiono metodę – rentgenowską tomografię komputerową (CT) oraz możliwości jej stosowania do diagnozowania zmian stanu łopatek turbin gazowych, jako metodę badań nieniszczących (NDT). Tomografia jest transmisyjną techniką diagnostyczną umożliwiającą uzyskiwanie warstwowych obrazów detalu. Jest ona wykorzystywana w laboratoriach naukowo-badawczych i stosowana w procesie kontroli jakości produkcji. Artykuł przedstawia wyniki badań oceny stanu eksploatowanych łopatek turbiny gazowej metodą wizualną oraz rentgenowską tomografią komputerową. Wyniki te zweryfikowano badaniami metodą metalograficzną. Stwierdzono, że metoda radiograficzna, generując przestrzenny obraz wnętrza łopatek, umożliwia rozpoznanie rodzaju wad, ich wielkości i umiejscowienia. Ponadto zaprezentowano możliwości techniczne tomografu V/tome/x m o mocy lampy 300 kV oraz możliwości obróbki danych w programie do rekonstrukcji VG Studio Max2. Równolegle prowadzone są prace z lampą do nanotomografii o mocy 180 kV i rozdzielczości do 0,5 μm, szczególnie przydatną do badań materiałów kompozytowych.

EN

The basic diagnostic method usually applied to assess technical condition of rotor blades is the visual inspection carried out with use of a video endoscope. The outcome of such an inspection is validated by means of destructive tests by investigation of metallographic polished specimen. This paper outlines the innovative technique of Computer Tomography (CT) and presents its applicability and diagnostic advantages when the method is used for Non-Destructive Tests (NDT) aimed at determination how much blades of gas turbines are deteriorated due to the effect of the operational environment. The method is used by research and scientific laboratories as well as in other fields, including quality control at manufacturing plants. The paper compares results for evaluation of technical condition demonstrated by gas turbine blades and acquired from visual inspections against the ones from investigations by means of Computer Tomography. Finally, the results were validated by investigation of metallographic microsections. It was found out that the X-ray method is capable of producing 3D images for inner spaces of blades and thus enables identification of defect types, their sizes and locations. In addition, the paper presents technical performances of the V/tome/x m tomography with the X-ray tube for 300 kV voltage and capabilities of the VG Studio Max2 software designed for reconstructions of images. In parallel, investigations with the use of a tube for nanotomography for the voltage of 180 kV and resolution of 0.5 μm are also in progress since that type of tube is particularly useful for investigation of composite materials.