Tecnologias avançadas de digitalização de varredura 3D para END de componentes industriais de turbinas a gás

Fonte de todas as imagens: CAPTURE 3D, uma empresa ZEISS

As empresas que produzem peças aeroespaciais e de geração de energia, como componentes de motores de turbinas a gás industriais (IGT), pás de gás quente e palhetas guia de bicos, aplicam um revestimento protetor às pás da turbina, permitindo-lhes suportar as altas temperaturas às quais são expostas durante a operação. . A espessura e a microestrutura do revestimento devem ser avaliadas durante a aplicação e durante toda a vida útil da lâmina para garantir sua adequação ao serviço. As empresas aeroespaciais e de geração de energia podem realizar essa análise por meio de técnicas de testes destrutivos (DT) ou testes não destrutivos (NDT).

Um método DT envolve o uso de técnicas de usinagem por descarga elétrica (EDM) para cortar seções de lâmina para análise microscópica, fornecendo uma visão detalhada do tamanho e da estrutura das camadas de revestimento. No entanto, cada lâmina pode custar mais de US$ 1.000 para ser produzida, e o requisito típico é verificar uma em cada 20 lâminas, tornando esse método caro, demorado, impraticável para grandes volumes e restrito à análise local. Uma técnica comum de END para esta medição é o teste de correntes parasitas que utiliza indução eletromagnética para medir a espessura do revestimento, detectando alterações na condutividade elétrica causadas pela presença do revestimento. No entanto, esta abordagem é limitada pelas propriedades magnéticas das quais as pás da turbina são feitas.

Essa situação é comum na indústria aeroespacial, onde os métodos destrutivos e de END são utilizados durante todo o ciclo de vida de um componente, desde a produção até o MRO. Usadas para análises críticas à qualidade e funcionalidade, como medições de espessura de revestimento e verificação das dimensões das paredes internas das lâminas, as técnicas destrutivas fornecem as informações necessárias – a um custo elevado. Entretanto, algumas alternativas de END são limitadas pelos materiais da aplicação e fornecem informações limitadas sobre a quantidade de esforço necessária. As tecnologias avançadas de digitalização 3D oferecem uma solução com uma alternativa modernizada de END que economiza tempo e dinheiro e desbloqueia o acesso a mais informações em uma única sessão de medição.

Outra alternativa aos ensaios destrutivos para análise de espessura de revestimento é o uso de cupons de teste como corpos de prova padronizados que permitem a análise de dados localizados de algumas áreas de uma lâmina. Os cupons de teste são enviados para um laboratório onde os técnicos avaliam a espessura da seção transversal dos revestimentos. A análise do laboratório indica as modificações adequadas no processo de aplicação do revestimento. Este processo é repetido até que a espessura permitida seja alcançada. Uma iteração de um projeto de revestimento pode levar seis semanas e, como alguns projetos exigem múltiplas iterações, isso se torna um processo de desenvolvimento demorado. No entanto, um scanner 3D preciso oferece um método alternativo rápido e eficiente para medir a espessura do revestimento da lâmina. Em vez de esperar semanas pela análise de um laboratório, um scanner 3D coleta medições rapidamente e um software avançado de metrologia 3D avalia a espessura do revestimento em segundos. O processo é simples:

A digitalização desse processo oferece muitas vantagens em relação aos métodos destrutivos e convencionais de END, além de acelerar o processo de desenvolvimento. A automatização da aquisição e inspeção de dados aumenta ainda mais a velocidade e a eficiência desse processo. Um operador pode predefinir uma tolerância de medição de espessura de revestimento no software para determinar se uma lâmina é aprovada ou reprovada, e o software pode gerar automaticamente relatórios de aprovação/reprovação. Os revestimentos multicamadas também podem ser analisados ​​como espessura total e avaliados por camadas individuais em um relatório.

Outra aplicação comum da análise destrutiva envolve a inspeção de estruturas internas em lâminas de alta temperatura. As turbinas a gás requerem um núcleo cerâmico avançado e fundição de superliga para otimizar o resfriamento, o desempenho e a durabilidade. Esses núcleos cerâmicos de baixo fluxo possuem paredes múltiplas e outros recursos de design complexos. Inspecionar com rapidez e precisão as dimensões dessas paredes internas sem destruí-las é um desafio.