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Turbinenschaufel: dem „Tannenbaumprofil“ auf der Spur

Marketing Team

Das perfekte Strömungsprofil einer Turbinenschaufel ist eine technische Meisterleistung – für die messtechnische Qualitätssicherung stellt sie wegen ihrer komplexen Geometrie eine Herausforderung dar. Mit dem optischen Messplatz MarSurf CWM 100 bietet Mahr die Messlösung bei der Prüfung von beschichteten, unbeschichteten, polierten wie auch spiegelblanken Oberflächen – damit die Produktion prozesssicher und wiederholungsgenau bleibt.

Komplexe Bauteile für hohe Belastung
Turbinenschaufeln finden sich in vielen Branchen: in Flugzeugtriebwerken der Luft- und Raumfahrt, stationären Gasturbinen der Energiewirtschaft oder in Verdichtern beim Motorenbau. Im täglichen Einsatz werden sie wegen der radialen Bewegung unter Fliehkraftbelastung stark beansprucht – sowohl mechanisch wie auch thermisch. Der optimale Wirkungsgrad dieser Bauteile hängt von der Form der Schaufel und von der Oberflächenbeschaffenheit bzw. Rauheit der Oberfläche ab. Die definierten Toleranzen gilt es in der Fertigung kontinuierlich zu überprüfen.

Herausforderung „Tannenbaumprofil“
Turbinenschaufeln werden über ihren Fuß im Turbinenkranz bzw. der Turbinenscheibe aufgenommen. Dieser Fuß ist wegen der hohen Fliehkräfte oft als „Tannenbaumprofil“ ausgeführt. Diese Profile werden geschliffen und auch deren Oberflächenqualität muss kontrolliert werden.

Messlösung: berührungslose optische Prüftechnik
Das optische 3D-Messsystem MarSurf CWM 100 arbeitet als konfokales Mikroskop und Weißlichtinterferometer und kann sich damit jeder Mikrostruktur der Oberfläche anpassen. Dabei kann es auch mit Sub-Nanometer-Auflösung die verschiedenen Prüfstellen auf der Oberfläche der gekrümmten Schaufel berührungslos erfassen.
 

CNC-steuerbare Dreh-Kipp-Vorrichtung
Ganz allgemein ist bei mikroskopischen Messsystemen eine orthogonale Ausrichtung der zu prüfenden Fläche zur optischen Achse des Objektivs erforderlich. In der Praxis erschwert die komplexe Geometrie von Turbinenschaufeln eine orthogonale Ausrichtung erheblich. Für wiederholende Prüfungen an identischen Werkstücken ist daher eine solche Prüfung nur noch mit CNC-automatisierten Messplätzen sinnvoll durchführbar. Das MarSurf CWM100 von Mahr mit seiner CNC-steuerbaren Dreh-Kipp-Vorrichtung erleichtert die Prüfung deutlich. Durch die insgesamt 5 Freiheitsgrade der positionierenden Achsen kann die auf der Turbinenschaufel zu messende Stelle fast immer problemlos erreicht werden – sei es die Schaufelfläche selbst, die Kanten der Schaufel oder der Austritt der Kühlkanäle.

Qualitätssicherung nach ISO 25178
Mit dieser Messlösung können Form und Rauheit bestimmt werden, ebenso die charakteristischen Rauheitsparameter wie Ra, Rz, Rq, Sa oder Sq nach ISO 25178. Das Messsystem eignet sich für technische, optische und spiegelnde Oberflächen und misst zuverlässig beschichtete, unbeschichtete, polierte und auch auf spiegelblanken Turbinenschaufeln.
 

Vollautomatische Prüfung
Das computergesteuerte Messsystem MarSurf CWM 100 mit seiner CNC-steuerbaren Dreh-Kipp-Vorrichtung ermöglicht eine vollautomatische Prüfung der Turbinenschaufel. Die Messergebnisse werden anschließend von der extrem leistungsfähigen Software MarSurf MfM ausgewertet. Selbstverständlich kann damit auch eine automatische Toleranzbewertung erfolgen, die z.B. auch optisch signalisiert, ob die Oberflächenwerte innerhalb oder außerhalb der Toleranz liegen.

Nutzen: schnelle zuverlässige Aussagen zur Fertigungsqualität

  • Schnelle und präzise multiple Positionierung auch komplexer Geometrien mit der Dreh-Kipp-Vorrichtung
  • Sekundenschnelle optische Messungen
  • Vollautomatische Oberflächenprüfung per CNC-Steuerung
  • Alle Oberflächenstrukturen sind messbar

Vorteile: Geringe Messzeiten – mehr Wirtschaftlichkeit

  • Verkürzung der Messzeiten
  • Mehr Effizienz bei der Qualitätssicherung
  • Verbesserung der Fertigungsqualität
  • Reduktion von Ausschuss
  • Wirtschaftlicher produzieren

 

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