Ученые Томского политехнического университета создали рентгенографический комплекс для выявления мельчайших дефектов в роторах газотурбинных двигателей современных гражданских и военных самолетов. Разработка выполнена по заказу АО «Объединенная двигателестроительная корпорация», сейчас комплекс готовится к приемке заказчиком и отправке на двигателестроительный завод в Рыбинске (ПАО «НПО «Сатурн»).
Комплекс состоит из робота-манипулятора, рентгеновского аппарата, линейного приемника излучения и вращающегося стола, на котором размещаются объекты контроля. Работать комплекс может с роторами диаметром до 70 см. В результате сканирования рентгеновскими лучами специалисты получают в цифровом виде картину сварного шва в высоком разрешении, на которой видны даже очень мелкие дефекты размером до 100 микрон. Данные архивируются и могут храниться до 20 лет.
– Ротор авиационного двигателя работает при колоссальных тепловых и механических нагрузках. Он состоит из дисков, соединенных между собой методом электронно-лучевой сварки. Это высококачественный метод, но и здесь могут быть дефекты. Самые опасные — это так называемые “непровары”, когда в металле нет соединения. В месте такого “непровара” ротор может просто разорвать, что приведет к аварии. А в авиации любая нештатная ситуация грозит катастрофой, — говорит ведущий эксперт кафедры физических методов и приборов контроля качества ТПУ, доктор технических наук Александр Чепрасов.
Традиционно роторы проверяют с помощью пленки, чувствительной к рентгеновским лучам, — ею обкладывают швы. Под воздействием излучения на пленке проявляется изображение, по которому специалисты на предприятии выявляют дефекты. Несмотря на то, что это высокоточный метод, он занимает длительное время и подходит не для всех изделий.
– Для проведения экспериментов заказчик предоставил нам ротор, который прошел процедуру неразрушающего контроля с применением рентгеновской пленки, но из-за невыявленного дефекта его разорвало на стадии испытаний. Для некоторых изделий использование пленки является довольно трудоемкой задачей и требует значительных затрат времени. При этом внутрь изделия еще нужно поместить источник излучения, что не всегда возможно из-за размеров источника. Поэтому заказчик поставил перед нами задачу создать автоматизированный радиографический комплекс высокого пространственного разрешения, исключающий использование рентгеновской пленки, — поясняет ученый.
Чтобы решить проблему размещения крупного источника излучения внутри изделия, политехники используют обратную схему просвечивания.
– Источник излучения — рентгеновский аппарат — мы оставили снаружи, а внутрь изделия помещаем небольшой приемник излучения. На проверку небольшого по размерам ротора уходит около одного часа, это меньше, чем пленочным методом, — говорит Александр Чепрасов. — Но даже не скорость самое основное преимущество комплекса. Главное — это возможность автоматизации и перевод всего процесса на цифровой формат. Традиционные пленки просто не дают такой возможности. Кроме того, цифровой формат делает дефектоскопию дешевле — не нужны дорогостоящие пленки, специальные лаборатории для их проявки и реагенты.
Управление радиографической установкой осуществляется с помощью программного комплекса, также разработанного политехниками.
Александра ЛИСОВАЯ.
