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Inspección de álabes de turbinas

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Los álabes de turbinas están diseñados para optimizar la aerodinámica y la ubicación del centro de masa; se componen de compuestos y aleaciones de metal fundido para aumentar la resistencia, soportar temperaturas extremas y evitar la corrosión. Las aleaciones metálicas densas presentan desafíos específicos para la inspección de los álabes. Las imprecisiones de posicionamiento y geometría del álabe pueden reducir la eficiencia de la conversión de energía y en última instancia causan fallas del álabe. Para garantizar la posición óptima y el funcionamiento aerodinámico del álabe, se aplican tolerancias estrictas tanto a la geometría como a la alineación.

El enfriamiento interno por aire permite que los álabes de turbinas funcionen a temperaturas extremadamente altas, aproximadamente 1000°C. La inspección del grosor de las paredes es clave para asegurar la compensación óptima entre resistencia y enfriamiento en toda la superficie aerodinámica de los álabes. Por otro lado, las imperfecciones estructurales como fisuras e inclusiones pueden arriesgar la vida útil del álabe.

Desafíos para inspeccionar álabes de turbinas

  • Inspección no destructiva: se aplica escaneo láser, rayos X y TC para captar imágenes y calificar la estructura interna de los álabes. Los álabes de turbinas son muestras relativamente costosas.
  • Inspección de alta precisión: tanto la superficie aerodinámica de forma libre como las características específicas de los álabes requieren verificación precisa. Además el grosor de las paredes internas está sujeto a exigentes desviaciones geométricas.
  • Material denso: la inspección de material denso exige una fuente de rayos x potente que se desplace por el álabe.
  • Dispersión de rayos X: la inspección de materiales densos puede causar dispersión de rayos X, lo que puede reducir la calidad de las imágenes.
  • Inspección rápida: los álabes de turbinas se inspeccionan en diferentes etapas de la creación de prototipos y la producción; después de terminar el moldeo y pasos específicos de maquinado y acabado.
  • Rápida reconstrucción por TC: en un entorno de producción, es importante obtener resultados de inspección rápidos.
  • Especímenes más grandes: los álabes son algo más grandes y requieren un gabinete que ofrezca suficiente espacio.

 

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Tradicionalmente, los álabes de turbinas o las radiografías de películas se verifican con inspección de CMM basada en sensores táctiles. Sin embargo, los fabricantes de álabes utilizan escaneo láser cada vez más para verificar la forma de la superficie aerodinámica y las dimensiones de los rebordes y los planos fresados, los orificios perforados y las muescas de alineación. Para obtener una percepción completa de la estructura interna, el grosor de las paredes y los orificios de enfriamiento, la última tecnología consiste en el uso de inspección de rayos X y TC.

En comparación con la inspección táctil tradicional, los escáneres láser LC y XC captan muchos más datos de los puntos en menos tiempo, además de incorporar la medición y el análisis en un proceso de inspección digital automático. Al mismo tiempo, la medición sin contacto requiere escasa o nula alineación previa del álabe y elimina la compensación de sonda al escanear superficies de forma libre del álabe. Gracias a la captura de miles de puntos de inspección por segundo, el software Focus permite aplicar ajuste de línea mucho más preciso para determinar las posiciones de los bordes de las muescas y verificar los ángulos entre las muescas. El escaneo láser y el software Focus de procesamiento de nube de puntos son las piedras angulares de un proceso de inspección digital mucho más rápido e independiente del operador.

Los innovadores sistemas de rayos X de hasta 450 kV crean una nueva referencia en
medición de álabes de turbinas y NDT de fundiciones pequeñas a medianas. En la médula de este poderoso equipo se encuentra una fuente de 450 kV de microfoco con resolución y precisión superior, disponible con pantalla plana o detector de matriz lineal curva de diodos (CLDA) El detector CLDA optimiza la recopilación de imágenes de rayos X gracias a la eliminación de la dispersión típica que influye en las radiografías en 2D de álabes y otras piezas de metal. Es un sistema flexible que se adapta a piezas de metal pequeñas o grandes, como álabes, fundiciones, etc.

 

Aplicaciones típicas:

nikon metrology aerospace components 3d compare lc15dx  turbine bladeAplicación 1: análisis detallado de la estructura interna de álabes de turbina

Además de inspeccionar la superficie aerodinámica de los álabes, es importante verificar su estructura interna. Los sistemas de micro TC industriales rastrean las inclusiones, fisuras y otras imperfecciones del material antes de comprometerse con los múltiples pasos del proceso de maquinado. Las imágenes precisas del perfil del álabe resaltan el grosor exacto de las paredes internas en cualquier ubicación de las mismas.

Aplicación 2: inspección de apto/no apto automatizada para álabes

El proceso de inspección completo puede definirse y automatizarse con antelación. Como resultado, puede inspeccionarse una serie de álabes automáticamente, otorgando una etiqueta de apto/no apto a cada álabe inspeccionado.

 

 
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