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World File Search System涡轮叶片
使用 IN718 修复复杂形状涡轮叶片尖端的工艺开发
涡轮叶片运行过程中最常见的缺陷之一是叶尖磨损，这会导致叶片报废。增材制造 (AM) 可以通过激光材料沉积 (LMD，也称为直接能量沉积，DED) 工艺进行修复，从而避免成本高昂的整个叶片更换。由于该应用与工业相关，因此关于 LMD 工艺所用的确切沉积策略和工艺参数的信息非常有限。本研究中使用的叶片几何形状的特点是轮廓横截面在叶片高度上的变化。此外，轮廓围绕其骨架线中心旋转，这称为扭曲。此外，轮廓沿其肌腱线向前缘移动，这称为前扫。首先，确定一组合适的工艺参数，通过这些参数可以制造无孔隙和无裂纹的 IN718 基本探头。为了将这些参数转移到涡轮叶片上，研究了各种工艺策略，这些策略既考虑了敏感的叶片几何形状，也考虑了所用生产系统的运动学。这些策略包括轮廓和舱口轨道的调整、合适的飞入和飞出策略的设计，以及悬垂生产的措施。通过将修复后的叶片与其目标几何形状与光学测量进行比较，可以评估工艺后的形状精度。总之，所用的三维构建策略能够稳定地再现扭曲和前掠，并实现足够的加工余量。因此，所开发的工艺代表了复杂叶片几何形状的叶尖损伤近净形修复的基本解决方案，可应用于其他叶片几何形状。
涡轮叶片的热结构和静态结构分析
本研究使用有限元分析 (FEA) 对涡轮叶片进行全面的热分析和静态分析，以评估两种先进材料的性能：钛合金 (Ti-6Al-4V) 和 Inconel 625。涡轮叶片使用 SolidWorks 建模，并在典型操作条件下使用 ANSYS 进行分析，以评估应力分布、变形、温度梯度和热通量等参数。钛合金 (Ti-6Al-4V) 以其重量轻和出色的强度重量比而闻名，使其成为需要减轻质量的应用的理想选择。相比之下，镍基超级合金 Inconel 625 具有出色的热稳定性、抗氧化性和高温下出色的机械性能。结果强调了这些材料之间的权衡：钛合金在中等温度下表现出更轻的重量和良好的机械性能，而 Inconel 625 在高温环境中表现出色，具有更好的抗热应力和变形能力。这项比较研究为涡轮叶片的材料选择提供了宝贵的见解，从而优化了其在高应力、高温应用中的性能和耐用性。
潮汐涡轮叶片案例研究：预印本
摘要——随着海洋可再生能源产业的不断扩大，制造领域的创新也必须随之增长，以降低成本并确保新技术的经济可行性。增材制造，通常称为 3D 打印，为海洋流体动力技术的快速成型提供了一种替代方案，特别是支持美国能源部水力技术办公室的“推动蓝色经济”计划。本研究探讨了增材制造在海洋流体动力结构开发中的应用，重点是材料和打印方法的选择、设计和轴流潮汐涡轮叶片的 3D 打印翼梁的分析。由于叶片将承受的负载和恶劣的海洋环境，耐腐蚀金属被认为是理想的选择。激光金属沉积方法被认为是考虑规模的最有效和可扩展的方法。设计的翼梁使其几何形状适应叶片——这是增材制造独有的特点——并旨在作为叶片的主要结构部件。有限元模型用于研究负载条件下的应力和变形。该翼梁采用 316L 不锈钢通过直接能量沉积制造而成，并对缺陷进行了评估和记录。未来的努力将包括对翼梁进行机械测试。这项研究为使用增材制造开发海洋流体动力结构建立了基准流程，为未来的优化和技术经济分析铺平了道路。
航空涡轮叶片3D打印加工技术研究综述
摘要：事实证明，增材制造 (AM) 是众多行业中比传统工艺更受欢迎的工艺。这篇综述文章重点介绍了航空涡轮叶片从传统制造工艺到增材制造工艺的逐步发展。AM 是一种 3D 打印工艺，涉及快速成型和逐层构建工艺，可以开发涡轮叶片，并提供多种选项来修改涡轮叶片设计，与传统生产模式相比，可降低成本和重量。本文介绍了适用于制造高温涡轮叶片的各种 AM 技术，例如选择性激光熔化、选择性激光烧结、电子束熔化、激光工程净成型和电子束自由成型。本文讨论了 AM 的相关参数，例如粒度和形状、粉末床密度、残余应力、孔隙率和粗糙度。
使用 IN718 修复复杂形状涡轮叶片尖端的工艺开发
涡轮叶片运行过程中最常见的缺陷之一是叶尖磨损，这会导致叶片报废。增材制造 (AM) 可以通过激光材料沉积 (LMD，也称为直接能量沉积，DED) 工艺进行修复，从而避免成本高昂的整个叶片更换。由于该应用与工业相关，因此关于 LMD 工艺所用的确切沉积策略和工艺参数的信息非常有限。本研究中使用的叶片几何形状的特点是轮廓横截面在叶片高度上的变化。此外，轮廓围绕其骨架线中心旋转，这称为扭曲。此外，轮廓沿其肌腱线向前缘移动，这称为前扫。首先，确定一组合适的工艺参数，通过这些参数可以制造无孔隙和无裂纹的 IN718 基本探头。为了将这些参数转移到涡轮叶片上，研究了各种工艺策略，这些策略既考虑了敏感的叶片几何形状，也考虑了所用生产系统的运动学。这些策略包括轮廓和舱口轨道的调整、合适的飞入和飞出策略的设计，以及悬垂生产的措施。通过将修复后的叶片与其目标几何形状与光学测量进行比较，可以评估工艺后的形状精度。总之，所用的三维构建策略能够稳定地再现扭曲和前掠，并实现足够的加工余量。因此，所开发的工艺代表了复杂叶片几何形状的叶尖损伤近净形修复的基本解决方案，可应用于其他叶片几何形状。
对涡轮叶片进行全面、无损检测
TWI 成立于 1993 年，设计并生产使用红外 (IR) 摄像机、专用软件和硬件测量材料中热流并生成部件地下图像的检测系统。1998 年，TWI 获得了 NAVAIR 第二阶段小型企业创新研究 (SBIR) 合同，以开发用于复合材料的手持式红外无损检测 (NDI) 系统。该项目催生了 ThermoScope®，这是一种便携式系统，旨在将热成像技术从实验室环境转移到检测现场。ThermoScope 弥补了超声波（一种速度太慢而无法有效检测大面积区域的点检测方法）和标准热成像技术（能够检测较大区域但属于定性、需要解释且对某些缺陷类型不敏感）之间的差距。如今，ThermoScope 广泛应用于从复合体育用品到军用头盔、直升机旋翼叶片和航天器等各个行业的 NDI 应用。
航空发动机涡轮叶片与盘固定设计优化
设计多个组件，同时结合工具和工程学科，以创建适合设计条件的最佳涡轮机。涡轮机组件的设计包括两个设计阶段：预先详细或初步设计阶段和详细设计阶段。在预先详细设计阶段，必须在有限的时间内设计出组件的粗略形状。设计师在初步阶段没有太多可用的知识，因此必须在设计的保真度和实现设计所需的时间之间做出妥协。在详细设计阶段，更加强调设计的保真度，投入更多时间，获得更多知识。因此，使用更准确但通常更慢的方法，例如有限元分析 (FEA) 和计算流体动力学 (CFD)
使用可变磁阻传感器和叶尖正时方法对压缩机和涡轮叶片进行结构健康监测
摘要。本文介绍了旋转风扇、压缩机和涡轮叶片诊断的综合方法。关键的低速和高速旋转流体流动机械（风扇、蒸汽涡轮机和航空喷气发动机）面临机械损坏（由异物和侵蚀引起）、腐蚀和其他形式的材料疲劳（LCF、HCF、VHCF、TMF）的风险。叶片质量变化（沉积物的影响）和材料各向异性率导致模态特性变化，这些物体面临危险。为了监测叶片的实际运行状况和技术状态，采用了旋转叶片观察器方法（叶尖定时方法）。受监控的旋转叶片排和磁阻传感器的组合创建了一种编码器，其输出信号同时包含以下信息：- 由空气动力和质量力输入引起的叶片振动；- 瞬时转子转速；- 转子不平衡和振动；- 磁阻传感器与振动和旋转叶片的耦合条件。测量值是叶片到达固定观察者（安装在装配外壳上的磁阻传感器）的时间 (TOA)。TOA 受非周期性（瞬时理想转子转速）和周期性分量（叶片和转子振动）调制。TOA 的测量是通过频率法实现的，可用于典型的计数器卡和 AD/DA 转换器。利用记录（非均匀采样）数据的数值处理来分离 TOA