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タービンブレード検査

タービンブレードは、航空力学や重心位置の最適化を考慮して設計された金属合金鋳造品で、強い強度、極端な高低温への耐性、腐食への耐性を備えています。ブレードの幾何形状や位置決めの不正確さは、エネルギー変換効率の損失やブレードの不測の故障を引き起こす原因となるため、高密度の金属合金材料であるタービンブレードの検査は非常に重要です。最適なブレード位置と空力動作を保証するために、タービンブレードの形状やアライメントには厳しい公差が適用されます。

内部を空気冷却する機構により、タービンブレードは約1000℃までの極めて高い温度下で動作することが可能となります。ブレードの肉厚検査は、ブレードの翼面全体にわたって最適強度/冷却のバランスを確保するためのキーポイントです。また、割れ目や異物などの構造欠陥の存在は、ブレードの寿命をを短命化する危険性をはらんでいます。

タービンブレードを検査するためのポイント

非破壊検査

タービンブレードは非常に高価なサンプルのため、非破壊による検査が適しています。レーザースキャン、X線、CTにより、タービンブレードの外観や内部の非破壊検査を行うことができます。

高い検査精度

ブレードの羽根の表面形状は自由曲面であり、この形状を正確に検査する必要があります。形状翼型表面だけでなく、特定の機能の両方の正確な検証が必要です。また、ブレード内部の肉厚は厳しい偏差での検査が要求されます。

高密度素材

高密度素材のブレードを検査するためには、ブレード全体を透過させることができる強力な線源のX線を必要とします。

X線散乱

X線による高密度素材の検査では、X線の散乱の影響により取得画像の品質低下をもたらす可能性があります。

高速検査

試作、生産の様々な過程でタービンブレードを検査することを考慮すると、高速な検査は重要な要素です。

高速なCT検査結果の構築

生産現場では、検査結果を迅速に取得することは重要です。

対象物のサイズ

測定対象のタービンブレードのサイズが大きい場合、十分なキャビネットサイズのX線装置で検査する必要があります。

タービンブレードは習慣的に、タッチプローブを使用したCMMベースの検査により検証されてきました。しかしブレード製造現場では、翼面の表面形状、起伏のある平面の形状、ドリル穴、位置決め用ノッチなどを、レーザースキャニングにより検証するケースが増えつつあります。さらに、内部構造、肉厚、冷却孔についても検証するために、近年ではX線とCT検査も使用されます。

習慣的なタッチ式検査に比べて、LCやXCのレーザースキャナは、より短い時間ではるかに多いポイントデータを取得することができ、自動化かつデジタル化された検査工程により測定と解析の両方を行うことができます。また非接触測定はブレードのプリアライメントを殆ど必要とせず、翼の自由曲面のスキャンにけるプローブ補正も必要としません。毎秒数千点ものポイントデータを取得することで、Focusソフトはノッチ端の位置や、ノッチ間の角度をより正確に確認することができます。レーザースキャニングとFocus点群処理ソフトは、遥かに高速かつ作業者に依存しないデジタル検査プロセスの基礎となります。

450kVまでのラインナップを揃えた革新的なX線システムは、小型〜中型サイズの鋳物タービンブレードの測定や非破壊検査の標準的なシステムです。この強力な機器の中核は450kVまでのマイクロフォーカス線源であり、フラットパネルやCLA(Curved Linear Array)検出器を使用することで、優れた解像度と正確さを実現します。CLA検出器は、ブレードやその他の金属部品の2次元X線写真に影響を与える散乱現象の影響を排除することにより、X線の画像取得を最適化するものです。これは、小さなものから大きなものまで、ブレード、鋳物などの金属部品に適用できる、柔軟なシステムです。

Turbine blade Part-to-CAD analysis

代表的なアプリケーション

アプリケーション1:タービンブレードの内部構造の詳細な分析

ブレードの翼面を検査する他に、ブレードの内部構造を確認することが重要である。工業用マイクロCTは、複数の加工工程ステップにコミットする前に内包物、クラックや他の材料の欠陥をトレースします。正確なブレードプロファイル画像は、これらの壁に沿って任意の位置に内壁の正確な厚さを強調。

アプリケーション2:自動化されたパス/ブレードの検査に不合格

全体の検査手順が定義され、前もって自動化することができる。その結果、タービンブレードの一連のパスを付与し、自動的に検査することができ、または、各被検査ブレードにラベルを失敗する。

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