Rotors huma wieħed mill-komponenti l-aktar kritiċi fil-makkinarju u t-tagħmir tal-impeller. Dawn il-komponenti ta 'preċiżjoni jduru b'veloċitajiet estremament għoljin u għandhom jifilħu tensjonijiet sinifikanti fuq firxa wiesgħa ta' ħinijiet ta 'servizz.
Biex jinkiseb dan il-livell ta 'affidabilità, il-manifatturi għandhom jiżguraw li l-komponenti huma adattati għall-applikazzjoni. Kontrolli stretti fuq il-kompożizzjoni, il-proprjetajiet mekkaniċi u l-ipproċessar jiżguraw li l-partijiet huma aċċettabbli.
Dawn il-kontrolli, verifiki u salvagwardji jimmassimizzaw il-ħajja tas-servizz filwaqt li jimminimizzaw ir-riskju ta 'falliment katastrofiku.
Madankollu, xedd u kedd minn tħaddim normali eventwalment se jikkawża ħsara biżżejjed biex jeħtieġu tiswija jew sostituzzjoni. Il-ħsara akkumulata hija ġeneralment superfiċjali, u t-tiswija tipprovdi vantaġġi ta 'spejjeż u ħin fuq is-sostituzzjoni tar-rotor kollu filwaqt li żżid ir-riskju minimu assoċjat mal-proċess tat-tiswija.
Proċessi ta 'tiswija tipiċi jinkludu pittura, kisi, iwweldjar bl-ark, iwweldjar bil-plażma, u wweldjar bil-lejżer. Kull proċess għandu vantaġġi u żvantaġġi li jiddependu fuq varjetà ta 'fatturi inklużi l-post u l-firxa tal-ħsara, il-kundizzjonijiet operattivi, l-ambjent tal-użu, is-sottostrat u l-materjal tat-tiswija meħtieġ, u l-aċċettazzjoni tal-klijent.
Dan l-artikolu jiffoka speċifikament fuq tiswijiet tal-iwweldjar bil-lejżer u kif il-proċess tal-iwweldjar bil-lejżer jista 'jibbenefika tiswijiet tal-kompressuri u tax-xaft tat-turbini, inklużi kwistjonijiet li għandhom jiġu indirizzati.
Id-diskussjoni tinkludi l-oqsma tax-xaft l-aktar komunement imsewwija, ir-riskji tal-iwweldjar bil-lejżer f'dawn il-postijiet, u t-tipi ta 'testijiet li għandhom ikunu meħtieġa biex tiġi vvalidata l-proċedura.
Iwweldjar tar-raġġ tal-lejżer
Qabel il-miġja tal-iwweldjar bir-raġġ tal-lejżer (LBW), l-aktar proċess komuni ta 'tiswija tax-xaft kien l-iwweldjar bl-ark mgħaddas (SAW), primarjament minħabba r-reżistenza tiegħu u r-rata għolja ta' depożizzjoni.
Madankollu, dan il-proċess jinvolvi input ta 'sħana għolja, li jista' jwassal għal distorsjoni tax-xaft u stress residwu għoli. Minħabba t-tgħawwiġ, it-tiswijiet tas-SAW ħafna drabi jeħtieġu t-tneħħija tal-karatteristiċi kollha li jisporġu 'l barra miż-żona tat-tiswija, rikostruzzjoni ta' dawn il-karatteristiċi, u overlay estensiv biex jiżguraw allowance tal-magni suffiċjenti biex jirrestawraw id-dimensjonijiet.
Barra minn hekk, minħabba l-istress residwu għoli ġġenerat mill-iwweldjar, it-tiswijiet dejjem jeħtieġu Post Weld Heat Treatment (PWHT) qabel il-magni finali, li jtaffi l-istress residwu u b'hekk jimminimizza l-moviment axjali (distorsjoni) waqt l-operazzjonijiet tal-magni.
L-iwweldjar (inkluż il-kisi), it-tqattigħ u t-trattament tas-sħana jistgħu jsiru bl-użu ta 'lejżers ffukati. Għalkemm LBW ilu madwar mis-snin sebgħin, it-titjib fit-teknoloġija u l-affordabbiltà espandew l-applikazzjonijiet industrijali tiegħu biex issa jinkludu tiswija ta 'rotor mekkaniku tal-impeller.
Il-vantaġġ ewlieni ta 'LBW huwa li huwa proċess ta' densità ta 'enerġija għolja u għalhekk jista' jiġi wweldjat b'input ta 'sħana baxx ħafna, u b'hekk jimminimizza d-degradazzjoni tal-metall bażiku, id-daqs taż-żona affettwata bis-sħana (HAZ), tensjonijiet residwi u distorsjoni, filwaqt li tippermetti wkoll veloċi ħafna. veloċitajiet tal-welding.
Fl-istess ħin, żona iżgħar affettwata bis-sħana hija wkoll ta 'benefiċċju minħabba li inqas mill-volum axjali għandu proprjetajiet ta' ħsara kkawżati mis-sħana ġġenerata mill-proċess ta 'fużjoni.
Dan huwa partikolarment importanti fil-każ ta 'ligi li jistgħu jiġu trattati bis-sħana, bħal azzar imkessaħ u ttemprat, li huma komunement użati f'rotors tal-makkinarju tal-impeller. Eżempju ta 'setup tal-iwweldjar bil-lejżer jidher fil-Figura 1.
Minbarra input ta 'sħana baxxa, il-proċess LBW jipproduċi weldjaturi ta' fużjoni ta 'kwalità għolja bi twaħħil metallurġiku (l-ebda delamination, adeżjoni li tista' sseħħ fil-kisi), awtomazzjoni faċli, konsistenza u ripetibbiltà, u preċiżjoni ġeometrika għolja.
Pereżempju, id-daqsijiet tal-post tal-lejżer użati f'dan l-istudju jistgħu jvarjaw minn weldjatura żgħira b'dijametru ta '{{0}}.2 mm għal overlay ta' rata ta 'depożizzjoni għolja b'dijametru ta' 2.0 mm.
Sabiex jittieħed vantaġġ sħiħ mill-proċess LBW, il-kapaċitajiet tal-proċess għandhom ikunu mqabbla mal-applikazzjoni, u l-konsiderazzjonijiet l-oħra deskritti hawn taħt għandhom jiġu eżaminati qabel ma tiġi implimentata LBW għat-tiswija tar-rotor.
Mili tal-metall
Hemm żewġ proċessi differenti għall-iwweldjar bil-lejżer. Wieħed juża metall mimli trab (LBW-P) u l-ieħor juża metall mimli bbażat fuq wajer (LBW-W). F'LBW-P, it-trab jitwassal minn alimentatur tat-trab permezz ta 'tubu u żennuna waħda jew aktar b'ġett ta' gass inert, li jittrasporta t-trab fil-pool tal-weldjatura.
F'LBW-W, il-metall tal-mili jitwassal minn alimentaturi tal-wajer manwalment jew mekkanizzati li jitimgħu l-wajer fil-pool tal-weldjatura.
Hemm differenzi metallurġiċi u loġistiċi bejn iż-żewġ metodi, li għandhom jitqiesu meta jiġi ddeterminat l-aktar proċess xieraq għal tiswija partikolari. Dan huwa veru speċjalment meta wieħed iqis li ASME BPVC għadha ma qiesx dawn id-differenzi.
Fost il-varjabbli bażiċi hemm dettalji relatati mal-metall tal-mili tat-trab, inkluż id-daqs, id-densità u r-rata tal-għalf tat-trab tal-metall. Madankollu, m'hemm l-ebda referenza għall-parametri tal-linja tal-mili.
Dan jindika li l-ispeċifikazzjoni attwali tikkunsidra biss l-applikazzjonijiet tal-iwweldjar bil-lejżer tat-trab. Isegwi wkoll li l-karatterizzazzjoni tal-proċess hija rilevanti biss għall-iwweldjar bil-lejżer ibbażat fuq it-trab.
Din hija raġuni waħda għaliex l-iwweldjar bir-raġġ tal-lejżer jista 'jeħtieġ rekwiżiti addizzjonali ta' karatterizzazzjoni tal-proċess.
Sorsi tal-Laser
Varjetà ta 'sorsi tad-dawl tal-lejżer jistgħu jintużaw għall-iwweldjar bil-lejżer. Dan l-artikolu jiffoka fuq iż-żewġ sorsi tal-lejżer tal-iwweldjar l-aktar komuni, il-laser Nd:YAG u l-laser tal-fibra.
Lejżers Nd:YAG jikkonsistu fi kristalli tal-granata tal-aluminju tal-ittriju drogati bin-neodimju li huma eċċitati minn flashlight tal-kseno biex jipproduċu raġġ tal-lejżer, filwaqt li lejżers tal-fibra jikkonsistu f'sett ta' dajowds li jqanqlu fibra drogata b'element rari biex jipproduċu lejżer. raġġ.
Filwaqt li ż-żewġ sorsi tal-lejżer jistgħu jintużaw għat-tiswija tar-rotor, it-tnejn joffru kompromessi inklużi l-kwalità tar-raġġ, id-daqs tar-raġġ, il-frekwenza tar-raġġ, il-ħajja, l-ispiża u l-effiċjenza.
L-għażla tal-aħjar laser tiddependi fuq l-applikazzjoni. Madankollu, meta l-konformità ASME BPVC hija kwistjoni, il-lejżers tal-fibra huma għażla aħjar.
Ir-raġuni għal dan hija d-differenza fil-mod kif ir-raġġ tal-lejżer huwa ġġenerat u l-istabbiltà tiegħu maż-żmien. Fil-lasers Nd:YAG, il-bozza tal-flash tal-kseno tiddegrada maż-żmien u tonqos bl-età.
It-tnaqqis tal-bozza jikkawża li l-eċitazzjoni tal-kristall Nd:YAG tonqos, li jnaqqas l-intensità tar-raġġ tal-laser li jirriżulta. Ir-riżultat huwa li l-qawwa tal-ħruġ ta 'setup partikolari tal-lejżer tonqos matul il-ħajja tal-flashlight, għalkemm ir-rata ta' tħassir tista 'ma tkunx magħrufa.
Dan huwa problematiku għall-konformità minħabba li, skont ASME BPVC Taqsima IX Tabella QW-264, il-qawwa tal-lejżer hija varjabbli kritika li ma tistax tinbidel matul proċess partikolari tal-iwweldjar.
Iż-żamma ta 'dan ir-rekwiżit hija kważi impossibbli għal-lasers Nd: YAG, għalkemm m'hemm l-ebda referenza għal dan il-fatt fil-kodiċi. B'kuntrast mas-sorsi Nd:YAG, is-sorsi tal-laser tal-fibra m'għandhomx din il-problema minħabba li l-eċitazzjoni titwettaq b'dijodu.
Għalhekk, lejżers tal-fibra huma superjuri u bla dubju meħtieġa f'sitwazzjonijiet fejn il-konformità tal-kodiċi hija meħtieġa.
Lejżers Kontinwu jew Pulse
Xi sistemi tal-lejżer issa għandhom il-kapaċità li joperaw kemm fil-mod ta 'impulsi kif ukoll fil-mod ta' tħaddim kontinwu. Il-vantaġġ tal-użu ta 'lejżers pulsati huwa li l-input tas-sħana jista' jitnaqqas biex jimminimizza d-daqs tal-HAZ, tensjonijiet residwi u aberrazzjonijiet.
Minbarra l-vantaġġi ġenerali, il-pulsing jista 'jkun utli f'każijiet speċjali, bħall-iwweldjar fuq partijiet lesti fejn PWHT mhux possibbli. Dan huwa dovut għall-fatt li l-enerġija pulsata għandha input tas-sħana aktar baxx minn qawwa kontinwa.
Madankollu, it-tħaddim tal-laser bil-polz huwa fil-biċċa l-kbira limitat għal LBW-W, peress li s-sistemi LBW-P jużaw qawwa kontinwa biex joperaw bl-aktar mod effiċjenti. Dan huwa dovut għall-fatt li f'applikazzjonijiet ibbażati fuq trab, it-trab jitwassal kontinwament, li jirriżulta f'ammont sinifikanti ta 'trab moħli jew nuqqas ta' fużjoni minħabba sħana insuffiċjenti bejn il-impulsi.
Għal sistemi bbażati fuq il-wajer, l-alimentatur tal-wajer huwa kkontrollat b'mod preċiż mit-tagħmir biex iżomm kundizzjonijiet konsistenti ta 'wweldjar. Huwa importanti li wieħed jinnota li l-mod ta 'weldjatura bħala varjabbli indipendenti jista' wkoll ikollu effett fuq ir-rata ta 'depożizzjoni tal-proċess tal-iwweldjar, iżda dan jiddependi ħafna fuq it-tip ta' sistema, kif ukoll il-kundizzjonijiet tat-tiswija.
B'mod ġenerali, l-għażla tal-mudell tal-weldjatura għandha tkun ibbażata fuq it-tip ta 'metall tal-mili kkunsinnat, iżda wkoll fuq it-tip ta' tiswija u l-proprjetajiet mixtieqa tal-weldjatura.
Disinn tal-ġonta tal-weldjatura
Biex jiġu minimizzati d-difetti potenzjali, id-disinn tal-ġonta għandu jkun xieraq għat-tip ta’ sistema ta’ wweldjar li tkun qed tintuża. Is-sistemi ta 'wweldjar ibbażati fuq il-wajer huma ġeneralment aktar tolleranti għal kantunieri li jaqtgħu u skanalaturi profondi minn sistemi ta' wweldjar tat-trab.
Dan huwa dovut għall-fatt li s-sistemi tal-wajer ma jeħtiġux sistema ta 'trasport tal-gass biex iġorru materjal tal-mili fiż-żona tal-weldjatura. F'sistemi ta 'wweldjar ibbażati fuq trab, turbolenza fil-gass trasportatur użat biex jittrasporta t-trab għall-pool imdewweb ikkawżat mill-ġeometrija tas-sottostrat (eż., v-bevel) tirriżulta f'rati ifqar ta' kunsinna ta 'trab u lqugħ ifqar.
Rati ħżiena ta 'konsenja ta' trab jistgħu jwasslu għal iwweldjar ineffiċjenti u sħana żejda li tilħaq is-sottostrat, filwaqt li proprjetajiet ħżiena ta 'lqugħ jistgħu jwasslu għal porożità u l-formazzjoni ta' inklużjonijiet ta 'ossidu. Barra minn hekk, ma 'LBW-P, trab żejjed mhux imdewweb jista' jakkumula fil-ġonta.
L-iwweldjar fuq trab maħlul bħal dan jista 'jwassal għal difetti serji inkluż nuqqas ta' fużjoni, porożità jew qsim. Bħala riżultat, il-konsenja tal-metall tal-mili bbażata fuq trab fiċ-ċanfrin teħtieġ angolu ta 'ċanfrin usa', li joħloq aktar ġonot iwweldjati iżda wkoll iżid il-volum taċ-ċanfrin.
Bħala riżultat, meta tuża l-LBW-P, il-volum tal-kanal v meħtieġ biex jiġi estratt il-kampjun huwa kbir ħafna meta mqabbel mad-dimensjonijiet tipiċi ta 'weldjatura bil-lejżer, li jagħmilha imprattikabbli li jiġi ffabbrikat kampjun għall-karatterizzazzjoni tal-proċess.
Fil-każ ta 'twassil tal-metall tal-mili ibbażat fuq il-wajer, il-ħitan imżerżaq tal-kanal jippreżentaw sfidi ġeometriċi għall-protezzjoni tal-gass u l-kunsinna tal-wajer, li żżid il-probabbiltà ta' porożità u żżid is-suxxettibilità għal nuqqas ta 'difetti ta' fużjoni.
Madankollu, iċ-ċanfrin huwa possibbli bl-iwweldjar LBW. Barra minn hekk, għall-biċċa l-kbira tat-tiswijiet tax-xaft fejn LBW huwa applikabbli, it-tiswija ħafna drabi tkun overlay ta 'weldjatura u ma teħtieġx iwweldjar taċ-ċanfrin.
Il-Figura 2 turi tipi komuni ta 'tiswijiet tax-xaft, inklużi tiswijiet ta' overlay, buildup u stub. Għalkemm it-tiswijiet ta 'stub jeħtieġu iwweldjar taċ-ċanfrin, LBW normalment ma jintużax minħabba li proċessi oħra għandhom rati ogħla ta' depożitu.
Rigward it-tipi ta 'materjal tal-mili, LBW-P u LBW-W jistgħu jintużaw għat-tiswija ġenerali tax-xaft, iżda għandha tittieħed kawtela meta l-iwweldjar qrib passi jew karatteristiċi li jistgħu jikkawżaw taqlib fil-proċess tat-trab.
Madankollu, ir-rekwiżiti tal-kwalifika tal-proċess tal-iwweldjar jistgħu jkunu impossibbli jew mhux prattiċi għal LBW-P, u LBW-P jista 'jesperjenza wkoll diffikultajiet fejn il-porożità hija inaċċettabbli.
L-ispiża u d-disponibbiltà tal-metalli tal-mili
Il-ħila li tagħżel metall tal-mili tiddependi fuq id-disponibbiltà tal-materjal li qed jiġi diskuss.
B'mod ġenerali, verżjonijiet tal-wajer u tat-trab huma disponibbli għal varjetà ta 'materjali.
Madankollu, materjali bbażati fuq wajer għandhom tendenza li jkunu limitati għal ligi komuni tal-iwweldjar, filwaqt li materjali tat-trab għandhom tendenza li jkunu mmirati lejn azzar liga ogħla u ligi speċjali.
Dan huwa minħabba li wieħed mill-muturi ewlenin għall-produzzjoni tat-trab huwa l-manifattura addittiva bbażata fuq it-trab, li għandha l-ogħla proporzjon ta 'kost-benefiċċju għal materjali aktar eżotiċi.
Minħabba dan, huwa diffiċli li ssib azzar tal-karbonju u b'liga baxxa f'forma ta 'trab minħabba li dawn il-materjali huma irħas biżżejjed li ma jkunx kosteffettiv li tuża l-forma ta' trab għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet industrijali.
Peress li l-azzar tal-karbonju u l-azzar b'liga baxxa huma utilizzati ħafna fl-industrija tal-makkinarju tal-impeller, is-sistemi tal-iwweldjar bil-lejżer ibbażati fuq il-wajer ħafna drabi huma għażla aħjar minħabba d-disponibbiltà aħjar ta 'dawn il-materjali. Barra minn hekk, il-metalli tal-mili f'forma ta 'wajer huma wkoll normalment irħas minn forma ta' trab.
Żvantaġġi
Mil-lat tal-applikazzjoni, waħda mid-differenzi ewlenin bejn l-iwweldjar bil-lejżer ibbażat fuq trab u l-iwweldjar bil-laser ibbażat fuq il-wajer hija t-tip ta 'difetti u l-probabbiltà ta' formazzjoni ta 'difetti matul il-proċess tal-iwweldjar.
LBW-W huwa kapaċi jipproduċi weldjaturi kompletament densi u mingħajr difetti, filwaqt li LBW-P tipikament għandu l-inqas ammont ta 'porożità. Fi kwalunkwe każ, parametri tal-iwweldjar subottimali, ġeometrija tal-ġonta jew kundizzjonijiet jistgħu jipproduċu difetti fi kwalunkwe proċess.
Difetti tipiċi li jseħħu fl-iwweldjar bil-lejżer jinkludu dawn li ġejjin, li juru difetti fl-overlay LBW-P:
- Porożità
- Nuqqas ta 'fużjoni
- Partiċelli mhux magħquda
- Xquq
Il-porożità hija kkaratterizzata mill-preżenza ta 'vojt fid-depożitu tal-weldjatura, maħluqa mill-ħarba ta' gassijiet maqbuda waqt is-solidifikazzjoni.
Għal LBW, hemm diversi modi biex jiġu introdotti gassijiet fil-pool tal-weldjatura, iżda t-teoriji ewlenin jinkludu l-insib ta 'gassijiet protettivi jew fwar tal-metall, cavitation indotta minn weldjaturi ta' toqba żgħar instabbli, u gassijiet maqbuda fil-partiċelli tat-trab waqt l-atomizzazzjoni u rilaxxati matul il-proċess tal-iwweldjar.
Barra minn hekk, kopertura fqira tal-gass protettiv matul il-proċess tal-iwweldjar tista 'twassal għal cavitation, li ġeneralment tkun ikkawżata minn lentijiet tal-gass allinjati b'mod żbaljat jew turbolenza ħdejn il-pool tal-weldjatura.
Dan jista 'jkun minħabba taqlib minn ossidazzjoni rapida tal-pool tal-weldjatura vulkanizzat, jew gassing minħabba kombustjoni ta' ossiġnu fl-arja. Fl-aħħarnett, in-nuqqas ta 'indafa tal-bażi u l-materjali tal-mili jistgħu wkoll jikkontribwixxu għall-porożità.
L-iwweldjar fuq materjal organiku (żejt, grass, ħmieġ, ossidi, eċċ.) Jista 'jwassal għal outgassing matul il-proċess tal-iwweldjar, maqbud fil-pool tal-weldjatura hekk kif jissolidifika.
In-nuqqas ta 'fużjoni huwa kkaratterizzat mill-metall tal-mili ma jiġix imdewweb mal-metall bażiku f'post. Dan iseħħ meta s-sors tas-sħana ma jiġġenerax biżżejjed sħana biex jgħaqqad il-mili u l-metalli bażiċi.
Kawżi tipiċi ta 'din il-kundizzjoni jinkludu angoli ta' weldjatura ħżiena, rati għoljin ta 'għalf tal-materjal tal-mili, u/jew qawwa tal-laser insuffiċjenti. Simili għal partiċelli mhux imdewweb, mhux imdewweb huma kkaratterizzati mill-preżenza ta 'residwi ta' trab mhux imdewweb fil-weldjatura.
Dan it-tip ta 'difett huwa uniku għal LBW-P minħabba li jinvolvi trab, li LBW-W ma jagħmilx. Ir-raġuni għall-partiċelli mhux imdewweb hija simili għal nuqqas ta 'fużjoni, jiġifieri, m'hemmx biżżejjed sħana biex idub kompletament u tgħaqqad il-materjal tal-mili mal-materjal bażi.
Dan ġeneralment ikun minħabba li l-lejżer ma jkollux biżżejjed ħin, qawwa, u/jew pożizzjonament xieraq biex jiddewweb il-metall tal-mili kollu fiż-żona tal-weldjatura.
Il-qsim huwa kkaratterizzat mill-qtugħ tal-metall tal-weldjatura minħabba stress. Il-qsim jista 'jkun ikkawżat minn varjetà ta' fatturi, eżempji komuni jinkludu disinn konġunt ristrett ħafna, rati ta 'tkessiħ rapidu, suxxettibilità tal-metall tal-mili, kontaminazzjoni, forma ta' weldjatura, u/jew parametri ta 'wweldjar mhux korretti. Tradott bi www.DeepL.com/Translator (verżjoni b'xejn)
