（圖源自蔡司）

渦輪葉片制造是航空航天領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的工藝之一，對于葉片能夠承受惡劣的高溫環(huán)境和苛刻的發(fā)動機(jī)循環(huán)來說是必要的。此外，飛機(jī)發(fā)動機(jī)制造商必須能夠證明遵守嚴(yán)格的質(zhì)量法規(guī)，以確保這些葉片不會出現(xiàn)故障。

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蔡司工業(yè)質(zhì)量解決方案部 X 射線產(chǎn)品銷售經(jīng)理 Benedikt Krist 表示：“如今，渦輪葉片制造是一個復(fù)雜的過程，其中包含許多手動流程步驟。發(fā)動機(jī)中有數(shù)百個葉片，計算機(jī)斷層掃描 [CT] 具有巨大的潛力，可以節(jié)省生產(chǎn)時間和成本，同時減少浪費。"

渦輪葉片的鑄造涉及幾個步驟，首先是蠟?zāi)：吞沾尚尽！霸诖穗A段，重要的是檢查是否存在缺陷（裂紋或氣孔），因為它們可能會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)冷卻和零件完整性出現(xiàn)問題。同時，尺寸檢查（例如壁厚和輪廓檢查）對于在昂貴的金屬澆注操作之前確定至關(guān)重要，"Krist 說。檢查方法使用 Zeiss Metrotom 系列設(shè)備，每個葉片只需幾分鐘。

金屬澆注和精加工操作完成后，需要進(jìn)行一些關(guān)鍵檢查。“制造商使用高達(dá) 250Kv 的 2D 數(shù)字 X 射線來檢查葉片冷卻通道內(nèi)是否有任何剩余的陶瓷芯。堵塞將再次導(dǎo)致過熱問題，"克里斯特補充道。許多制造商仍然使用基于膠片的工藝，但蔡司提供數(shù)字射線照相和 2D X 射線圖像存儲，這在減少性能和存儲的時間和成本方面有很多好處。

機(jī)械加工和檢驗

然后對零件進(jìn)行機(jī)加工，包括機(jī)翼上直徑約為 0.3 毫米的小孔。驗證這些冷卻孔是最困難的檢查挑戰(zhàn)之一。

“這些孔對于手寫筆來說太小了，而且使用光學(xué)解決方案是一項具有挑戰(zhàn)性且耗時的技術(shù)，"克里斯特說。“方法就是使用 CT。只需掃描一次就足夠了。"

涂 層

葉片經(jīng)過涂層處理，可以抵抗發(fā)動機(jī)內(nèi)部的高溫。該涂層的厚度對其有效性至關(guān)重要，涂層太薄會導(dǎo)致故障。

發(fā)動機(jī)制造商通過在被涂層零件旁邊放置一張優(yōu)惠券來評估涂層，因此它受到相同的處理。然后將該試樣放入環(huán)氧樹脂中，使其硬化，然后拋光并切片，以便測量厚度。該過程通常每班進(jìn)行一次，檢查涂層工藝，需要一天以上的時間。

蔡司的 CT 顯微工藝只需 2.5 小時即可檢查涂層厚度，縮短了約 90% 的時間。“這個過程可以節(jié)省大量時間和金錢。如果流程出現(xiàn)問題，而您直到第二天才發(fā)現(xiàn)，您可能會報廢大量零件。"Krist 說道。

此外，蔡司還提供與 CT 產(chǎn)品組合集成的 3D 光學(xué)掃描儀。“我們的許多客戶已經(jīng)擁有 3D 掃描儀，并且正在通過 CT 掃描儀擴(kuò)展他們的功能，"Krist 說。

該設(shè)備使用相同的軟件平臺——GOM Blade Inspect。通用性和熟悉性提高了吞吐量并使添加功能變得更容易。

“我們正在擴(kuò)展 Metrotom 系列 CT 掃描儀的功能，為我們的航空航天客戶提供新功能。通過集成使用我們的 2D X 射線掃描、3D 掃描儀和 CT 解決方案，他們將能夠節(jié)省大量成本。"

未來的增材制造

發(fā)動機(jī)制造商越來越多地考慮使用增材制造 (AM) 作為鑄造渦輪葉片的替代方案。增材制造是一種更快、更復(fù)雜的工藝，也帶來了一些檢查挑戰(zhàn)。

3D CT 掃描已成為檢查增材制造零件的可行方法。它可以快速檢查渦輪葉片的中空結(jié)構(gòu)并精確測量壁厚。

蔡司與金屬增材制造公司 EOS 建立了合作伙伴關(guān)系，共同開發(fā)確保增材制造金屬零件質(zhì)量的方法。“我們對增材制造工藝有了深入的了解，"Krist 說。“我們可以使用 CT 掃描來檢查缺陷和裂紋，從而測量和評估壓縮機(jī)葉片等增材制造零件。

“利用增材制造提高渦輪葉片等制造速度的潛力巨大，但它需要先進(jìn)的檢測技術(shù)，例如 3D CT 掃描進(jìn)行檢測。"

Krist 總結(jié)道：“我們的目標(biāo)是成為航空航天公司的計量解決方案提供商——提供設(shè)備、軟件、服務(wù)和維護(hù)。我們提供市場上廣泛的航空航天、國防和太空計量產(chǎn)品組合之一，從顯微鏡和 CT 到質(zhì)量檢測生產(chǎn)設(shè)備。

“我們的產(chǎn)品如何在渦輪葉片制造過程中使用，說明了我們?nèi)绾螏椭こ處煿?jié)省時間和金錢。"