طراحی و ساخت قالب پره متحرک توربین گازی
طراحی و ساخت قالب پره متحرک توربین گازی با استفاده از فن آوری نمونه سازی سریع (RP) و ابزار سازی سریع (RT)
معرفی فنآوری نمونه سازی سریع (RP) و ابزار سازی سریع (RT) در دو دهه گذشته باعث تغییرات شگرفی در دنیای ساخت و تولید شده است، یکی از روشهای ساخت که این فنآوری می تواند در آن نقش ویژهای ایفا نماید، فرایند ریخته گری دقیق می باشد.
در این تحقیق، بمنظور تولید پره متحرک توربین گازی به روش ریخته گری دقیق از فناوری نمونه سازی سریع و ابزار سازی سریع استفاده گردیده است ابتداً مدل سه بعدی پره به روش مهندس معکوس ایجاد و سپس به کمک یک روش از فنآوری نمونه سازی، تحت عنوان استریولیتوگرافی (Stereolithograthy) و دو روش از فنآوری ابزار سازی سریع به نامهای ابزار سازی اپوکسی (Epoxy Molding) و ابزار سازی سیلیکونی (RTV)، پره هائی تولید گردید و در نهایت پره های تولید شده، از منظر صافی سطح، زمان تولید، و دقت با یکدیگر مقایسه شده اند.
مقدمه مقاله طراحی و ساخت قالب پره متحرک توربین گازی
ریخته گری دقیق یک روش اقتصادی برای تولید انبوه قطعات فلزی با شکلهای پیچیده و از آلیاژهای گوناگون می باشد. از سوی دیگر زمان و هزینه مورد نیاز برای ساخت قالب های فلزی جهت تولید مدل مومی مورد استفاده در فرایند ریخته گری دقیق، میتواند باعث افزایش چشمگیر هزینه ها شده و مزایای استفاده از این روش را بویژه در مواردی که تولید تعداد کمی قطعه مورد نظر باشد، کاهش دهد. فن آوری نموه سازی سریع (RP) و ابزار سازی سریع (RT) که فقط دو دهه از معرفی آن می گذرد، بسیار نوپا می باشد. این فن آوری میتواند به طور موثری زمان و هزینه طراحی و تولید محصولات را کاهش دهد. یک کاربرد مورد انتظار از این روشها، تولید مستقیم یا غیرمستقیم مدلهای مومی مورد نیاز صنایع ریخته گری دقیق می باشد، که در سالهای اخیر، بسیار مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
از سوی دیگر، پره های ثابت و پره متحرک توربین گازی مورد استفاده در توربین های گازی قطعاتی راهبردی و پراستفاده در صنایع مهم همچون نیرو، نفت و گاز، پتروشیمی و صنایع دفاعی می باشند که معمولاٌ با بهره گیری از روش مهندسی معکوس در کشور ساخته می شوند.
با توجه به شرایط کاری بسیار سخت پره متحرک توربین گازی که ناشی از فعالیتشان در محیطی با دمای بالا حاوی ترکیبات خورنده و ساینده و همچنین اعمال تنشهای گوناگون مکانیکی و حرارتی بر آنها می باشد، باید از موادی ساخته شوند که قابلیتهای مکانیکی و متالورژیکی لازم برای کار در چنین شرایطی را داشته باشند. این مواد اغلب سوپرآلیاژهایی هستند که دارای قابلیت ماشینکاری ضعیفی بوده و انجام عملیات سنتی ماشینکاری همچون فرزکاری در مورد آنها بسیار سخت و غیراقتصادی می باشد. همچنین با توجه به تلرانسهای بسته اعمال شده بر پره متحرک توربین گازی نیاز به فرایند تولیدی است که با استفاده از آن بتوان شکل نهایی قسمتهای حساس قطعه را تا وضعیتی بسیار نزدیک به شکل نهایی تولید کرد به گونهای که حداقل عملیات برای نهایی سازی آن لازم باشد. امروزه اغلب پره های ثابت و پره متحرک توربین گازی از طریق فرایند ریخته گری دقیق تولید می گردند. برای تولید مدل مومی مورد نیاز در فرایند ریخته گری دقیق برای قطعات خاص، از قالبهای فلزی که به روش ماشین کاری ساخته می شوند، استفاده شده است. زمان و هزینه های مورد نیاز برای ساخت چنین قالبهایی می تواند باعث افزایش زمان و هزینه کل فرایند شده و مزایای آن را تا میزان زیادی کاهش دهند.
– فرایندهای نمونه سازی سریع و ابزارسازی سریع مورد استفاده
کاربرد فناوری نمونه سازی سریع (RP) برای تولید مدلهای مورد استفاده در ریخته گری دقیق را میتوان از دو طریق مورد بررسی قرار داد:
الف- روش مستقیم
ب- روش غیرمستقیم
استفاده مستقیم از نمونه سازی سریع میتواند منجر به ایجاد مدلهایی از جنس پلاستیک، موم یا کاغذ شود که از آنها میتوان به طور مستقیم در فرایند قالبگیری سرامیکی ریخته گری دقیق بهره جست. اساس چنین فرایندی بر ذوب شدن یا سوختن مواد سازنده این مدلها و خروج آنها از قالب پوستهای سرامیکی بدون صدمه زدن به آن استوار است.
از سوی دیگر با استفاده از فنآوری نمونه سازی سریع میتوان به طور غیرمستقیم نیز به تولید مدل های مومی پرداخت.
در این طرح، ساخت مستقیم قالب برای تولید مدل مومی با استفاده از دستگاه نمونه ساز سریع و داده های هندسی قطعه ساخته خواهد شد. همچنین استفاده از فن آوری نمونه سازی سریع استریولیتوگرافی (Stereolithograthy) برای ساخت مدل اصلی (Master Model) پره متحرک توربین گازی ردیف اول توربین گازی Ruston Ta 1750 با توان ۱/۳ مگاوات مورد استفاده در صنعت گاز در دستور کار قرار گرفت و سپس استفاده از این مدل اصلی برای ساخت قالب تولید مدل مومی پره یاد شده به دو روش ابزارسازی سریع به نامهای روش ابزارسازی اپوکسی (Epoxy Molding) و روش ابزارسازی RTV استفاده گردید. گفتنی است که روش یادشده با مشارکت دانشگاه و شرکت گاز برای اولین بار در کشور صورت می پذیرد.
– روش اندازه گیری و مدلسازی
برای ساخت مدل فیزیکی قطعه بوسیله دستگاه نمونه سازی سریع ابتدا مدل سه بعدی با استفاده از نرم افزار (Power shape) که دربردارنده همه اطلاعات لازم از قطعه می باشد به فرمت مناسبی ذخیره می گردد، البته این مرحله بعد از اندازه گیری قطعه مورد نظر بوسیله دستگاه اندازه گیری (CMM) می باشد.
مدل ایجاد شده در این مرحله، مدل خالص (Pure Model) نام دارد. سپس ملاحظات و پارامترهای ساخت بر مدل خالص وارد می شود، به گونه ای که ابتدا اضافه اندازه ماشین کاری در نواحی موردنیاز منظور و سپس بزرگنمایی های مورد نیاز به طور جداگانه و به اندازه های ۳/۵ و ۳/۸ درصد اندازه اولیه بر مدل به ترتیب برای استفاده از آن در روش های قالب گیری اپوکسی و قالبگیری سایلیکونی (RTV) اعمال می گردد. علت اعمال این بزرگنمایی ها، جبران انقباض موم تزریقی در قالاب، انقباض آلیاژ ریختگی و همچنین انقباض احتمالی مواد سازنده قالب در حین انجماد می باشد. مقادیر بزرگنمایی یاد شده به استناد منابع ارائه شده توسط شرکت گاز ، انتخاب شده است.
– عملیات نمونه سازی سریع (RP) و ابزارسازی سریع (RT)
نمونه سازی سریع و کنترل ابعادی
مدلهای کامپیوتری تهیه شده از قطعه به فرمت STL ذخیره شده اند، STL یک فرصت بین سازمانی صنایع نمونه سازی سریع است که در آن، سطوح مدل قطعه به وسیله مثلثهای کوچکی تقریب زده می شوند. از آنجا که مدل از رزین مایع ساخته می شود برای نگهداری و جلوگیری از حرکت آن در محوطه پاتیل ساخت، نیاز به ایجاد نگهدارنده هاست.
در ادامه با مشاهده این فیلم آموزشی با نحوه کار و اجزای توربین گازی بیشتر آشنا شوید:
کاربران گرامی برای دریافت کامل فایل « طراحی و ساخت قالب پره متحرک توربین گازی » به بخش دانلود مراجعه نمایید…
مطالب مشابه:
مطالب مرتبط
نظرات
برچسب ها
دیدگاه خود را بنویسید
دیدگاهتان را بنویسید
