專利名稱：一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位檢測(cè)。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)I級(jí)轉(zhuǎn)子葉片位于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部分最外側(cè)，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的工作過(guò)程中受到較大的震動(dòng)應(yīng)力、離心力和高溫氣體沖刷腐蝕的作用，在葉片最薄弱區(qū)域(葉背根部)極易產(chǎn)生疲勞裂紋。在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中易出現(xiàn)壓氣機(jī)葉片折斷故障，折斷的壓氣機(jī)葉片容易打傷發(fā)動(dòng)機(jī)上的部分零部件，而造成重大損失。因此，急需研究一種檢測(cè)方法，用于發(fā)動(dòng)機(jī)工作前的葉片檢查，將存在裂紋隱患的葉片剔除。由于該轉(zhuǎn)子葉片材料為馬氏體不銹鋼，表面帶有非金屬涂層，且葉片榫頭R處曲率較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，給檢測(cè)帶來(lái)極大困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法。該探傷方法可充分排除涂層厚度的影響，提高葉片表面和近表面微小缺陷的發(fā)現(xiàn)能力。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，該探傷方法采用表面波探頭和超聲波探傷儀，具體包括如下步驟步驟一打開(kāi)超聲波探傷儀，將表面波探頭連接到超聲波探傷儀上；步驟二 設(shè)置超聲波探傷儀和表面波探頭的參數(shù)；步驟三將定位卡具置于具有人工傷的葉片對(duì)比試件上，使定位卡具的卡槽與葉片對(duì)比試件的葉片榫頭棱邊平行，并卡緊；在葉片對(duì)比試件的探測(cè)部位涂上一層耦合劑，將表面波探頭與葉片對(duì)比試件耦合好，并使表面波探頭緊靠定位卡具的卡槽，使超聲波聲束指向葉片禪頭棱邊；步驟四調(diào)整超聲波探傷儀的測(cè)試范圍，使葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)在熒光屏水平刻度的第一設(shè)定范圍內(nèi)，并使葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的幅值位于熒光屏上第一設(shè)定值以上，閘門(mén)終止于葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)之前；步驟五沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作左右的擺動(dòng)，在閘門(mén)內(nèi)找到人工傷的最大回波信號(hào)；調(diào)整超聲波探傷儀的靈敏度，使人工傷的最大回波信號(hào)的幅值達(dá)到熒光屏上第二設(shè)定值，記錄此時(shí)超聲波探傷儀的增益值；步驟六從葉片對(duì)比試件上取下定位卡具，將定位卡具置于待探傷葉片上，使定位卡具的卡槽與待探傷葉片的葉片榫頭棱邊平行，并卡緊；步驟七在待探傷葉片的探測(cè)部位涂上一層耦合劑，將表面波探頭與待探傷葉片耦合好，并使表面波探頭緊靠定位卡具的卡槽，使超聲波聲束指向葉片榫頭棱邊，找出葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)；如果此時(shí)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的幅值低于或高于熒光屏上第二設(shè)定值，則通過(guò)調(diào)整超聲波探傷儀的靈敏度，將其調(diào)整到熒光屏上第二設(shè)定值，然后增加一超聲波分貝設(shè)定值作為檢測(cè)和評(píng)定靈敏度；步驟八沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作左右的擺動(dòng)，直至表面波探頭掃查到卡槽的限動(dòng)端，則該葉片掃查完畢；在此過(guò)程中，若閘門(mén)內(nèi)有多余葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)，則將表面波探頭擦拭干凈后重新掃查；若閘門(mén)內(nèi)有超過(guò)熒光屏上第三設(shè)定值高度的葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)，且目前無(wú)其他的雜波信號(hào)，此時(shí)通過(guò)表面波探頭的定位擺動(dòng)，觀察動(dòng)態(tài)波形的變化進(jìn)行判傷；在擺動(dòng)的過(guò)程中，若底波降低，且閘門(mén)內(nèi)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)變高，則表明此處有裂紋存在，并通過(guò)反復(fù)掃查方式加以確定；步驟九掃查完該葉片后，移去定位卡具，并將葉片上的耦合劑擦拭干凈；并按照同樣的方法對(duì)其他葉片進(jìn)行逐個(gè)掃查。每檢查完一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或重新調(diào)試儀器時(shí)，要重新按照步驟三 步驟五用葉片對(duì)比試件校驗(yàn)靈敏度；若葉片對(duì)比試件靈敏度變化超過(guò)2dB，則前次探傷結(jié)果無(wú)效，要重新調(diào)整靈敏度再進(jìn)行探傷。當(dāng)表面波探頭在卡槽兩端的葉片上放置時(shí)，若此時(shí)閘門(mén)內(nèi)有葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)，則通過(guò)多次掃查或用手指蘸耦合劑輕輕拍打葉盆和葉背相應(yīng)位置的方法進(jìn)行綜合判斷，防止由于葉片榫頭處結(jié)構(gòu)影響出現(xiàn)的偽信號(hào)產(chǎn)生的誤判。所述定位卡具的工作型面與葉片的型面相一致，其一端具有卡槽，卡槽的內(nèi)側(cè)具有限動(dòng)端，所述卡槽的位置與葉片的探測(cè)部位相對(duì)應(yīng)。所述表面波探頭采用頻率為2. 5MHz、晶片尺寸為6X7mm的表面波探頭。所述超聲波探傷儀采用型號(hào)為KW-4C的數(shù)字式超聲波探傷儀。本發(fā)明的有益效果轉(zhuǎn)子葉片是新型發(fā)動(dòng)機(jī)上的關(guān)鍵部件，據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，國(guó)內(nèi)外曾出現(xiàn)過(guò)因轉(zhuǎn)子葉片裂紋沒(méi)有有效控制而導(dǎo)致的空難事故。采用本發(fā)明的探傷方法可充分排除涂層厚度的影響，提高葉片表面和近表面微小缺陷的發(fā)現(xiàn)能力，可準(zhǔn)確掃查出葉片表面和近表面的微小缺陷；避免了空難事故的發(fā)生，對(duì)飛機(jī)的飛行安全具有重要意義，同時(shí)可為國(guó)家挽回不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。本發(fā)明在探傷過(guò)程中，根據(jù)每一個(gè)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)逐個(gè)進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，克服了各個(gè)葉片不同涂層厚度而造成的檢測(cè)靈敏度差異。本發(fā)明針對(duì)待探傷葉片的形狀，輔以專用定位卡具固定表面波探頭移動(dòng)區(qū)域，保證各葉片檢測(cè)區(qū)域的一致性，并且以最小的表面波探頭移動(dòng)距離全面覆蓋需掃查的區(qū)域。


圖1為采用本發(fā)明的探傷方法的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的波形圖；圖2為采用本發(fā)明的探傷方法掃查具有人工傷的葉片對(duì)比試件的葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，該探傷方法采用頻率為2. 5MHz、晶片尺寸為6X7_的表面波探頭，及型號(hào)為KW-4C的數(shù)字式超聲波探傷儀，具體包括如下步驟步驟一打開(kāi)超聲波探傷儀，預(yù)熱10分鐘，將表面波探頭通過(guò)電纜線連接到超聲波探傷儀上；步驟二 設(shè)置超聲波探傷儀的參數(shù)，設(shè)置表面波探頭頻率、晶片尺寸、阻抗大小、顯示方式等；步驟三將定位卡具置于具有人工傷的葉片對(duì)比試件上，使定位卡具的卡槽與葉片對(duì)比試件的葉片榫頭棱邊平行，并卡緊；在葉片對(duì)比試件的探測(cè)部位涂上一層耦合劑，將表面波探頭與葉片對(duì)比試件耦合好，并使表面波探頭緊靠定位卡具的卡槽，使超聲波聲束指向葉片禪頭棱邊；步驟四調(diào)整超聲波探傷儀的測(cè)試范圍，使葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)在熒光屏水平刻度的“第九格”位置，并使葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的幅值位于熒光屏滿刻度的100%以上，閘門(mén)終止于葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)之前，如圖1所示；步驟五沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作左右的擺動(dòng)，在閘門(mén)內(nèi)找到人工傷的最大回波信號(hào)；調(diào)整超聲波探傷儀的靈敏度，使人工傷的最大回波信號(hào)的幅值達(dá)到熒光屏滿刻度的80%，如圖2所示，記錄此時(shí)超聲波探傷儀的增益值；步驟六從葉片對(duì)比試件上取下定位卡具，將定位卡具置于待探傷葉片上，使定位卡具的卡槽與待探傷葉片的葉片榫頭棱邊平行，并卡緊；步驟七在待探傷葉片的探測(cè)部位涂上一層耦合劑，將表面波探頭與待探傷葉片耦合好，并使表面波探頭緊靠定位卡具的卡槽，使超聲波聲束指向葉片榫頭棱邊，找出葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)；如果此時(shí)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的幅值低于或高于熒光屏滿刻度的80% (由于涂層厚度不均勻引起的)，則通過(guò)調(diào)整超聲波探傷儀的靈敏度，將其調(diào)整到熒光屏滿刻度的80%，然后增加6dB作為檢測(cè)和評(píng)定靈敏度；步驟八沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作大約20°左右的擺動(dòng)，直至表面波探頭掃查到卡槽的限動(dòng)端，則該葉片掃查完畢，掃查速度不大于50mm/s。在此過(guò)程中，若閘門(mén)內(nèi)有多余葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)，則將表面波探頭前沿探傷區(qū)內(nèi)的油或耦合劑擦拭干凈后重新掃查；若閘門(mén)內(nèi)有超過(guò)熒光屏滿刻度40%高度的葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)，且目前無(wú)其他的雜波信號(hào)，此時(shí)通過(guò)表面波探頭的定位擺動(dòng)，觀察動(dòng)態(tài)波形的變化進(jìn)行判傷；在擺動(dòng)的過(guò)程中，若底波降低，且閘門(mén)內(nèi)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)變高，則表明此處有裂紋存在，并通過(guò)反復(fù)掃查方式加以確定；步驟九掃查完該葉片后，移去定位卡具，并將葉片上的耦合劑擦拭干凈；并按照同樣的方法對(duì)其他葉片進(jìn)行逐個(gè)掃查；步驟十探傷完畢后，將葉片擦拭干凈；清點(diǎn)好帶入進(jìn)氣道的工具，不應(yīng)將帶入進(jìn)氣道的工具遺忘在發(fā)動(dòng)機(jī)或飛機(jī)上。每檢查完一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或重新調(diào)試儀器(靈敏度調(diào)節(jié)除外)時(shí)，要重新按照步驟三 步驟五用葉片對(duì)比試件校驗(yàn)靈敏度；若葉片對(duì)比試件靈敏度變化超過(guò)2dB，則前次探傷結(jié)果無(wú)效，要重新調(diào)整靈敏度再進(jìn)行探傷。當(dāng)閘門(mén)內(nèi)出現(xiàn)穩(wěn)定的葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)應(yīng)反復(fù)驗(yàn)證，判斷是裂紋的葉片予以報(bào)廢，應(yīng)當(dāng)拆卸更換，并做詳細(xì)記錄。注意觀察表面波探頭在卡槽兩端的葉片上放置時(shí)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的分布情況，若此時(shí)閘門(mén)內(nèi)有葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)，可能是由于葉片榫頭處結(jié)構(gòu)影響出現(xiàn)的偽信號(hào)，應(yīng)通過(guò)多次掃查或用手指蘸耦合劑輕輕拍打葉盆和葉背相應(yīng)位置的方法進(jìn)行綜合判斷，防止誤判。所述定位卡具的工作型面與葉片的型面相一致，其一端具有卡槽，卡槽的內(nèi)側(cè)具有限動(dòng)端，所述卡槽的位置與葉片的探測(cè)部位相對(duì)應(yīng)。儀器的選擇頻率為2. 5MHz、晶片尺寸為6X 7mm的表面波探頭，晶片靈敏度高，入射角大，對(duì)厚涂層檢測(cè)有較大的靈敏度余量；外形設(shè)計(jì)合理，使用靈活方便。型號(hào)為KW-4C的數(shù)字式超聲波探傷儀，具有體積小巧、攜帶方便、可編程、可記錄圖像、可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合超聲表面波原位探傷的要求，我們選擇儀器的原則是體積小、重量輕、攜帶方便、在飛機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)可穩(wěn)定放置、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)(不需外接電源而連續(xù)工作)、操作界面簡(jiǎn)單可靠、探傷性能穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，該探傷方法采用表面波探頭和超聲波探傷儀，其特征在于，具體包括如下步驟 步驟一打開(kāi)超聲波探傷儀，將表面波探頭連接到超聲波探傷儀上； 步驟二 設(shè)置超聲波探傷儀和表面波探頭的參數(shù)； 步驟三將定位卡具置于具有人工傷的葉片對(duì)比試件上，使定位卡具的卡槽與葉片對(duì)比試件的葉片榫頭棱邊平行，并卡緊；在葉片對(duì)比試件的探測(cè)部位涂上一層耦合劑，將表面波探頭與葉片對(duì)比試件耦合好，并使表面波探頭緊靠定位卡具的卡槽，使超聲波聲束指向葉片榫頭棱邊； 步驟四調(diào)整超聲波探傷儀的測(cè)試范圍，使葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)在熒光屏水平刻度的第一設(shè)定范圍內(nèi)，并使葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的幅值位于熒光屏上第一設(shè)定值以上，閘門(mén)終止于葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)之前； 步驟五沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作左右的擺動(dòng)，在閘門(mén)內(nèi)找到人工傷的最大回波信號(hào)；調(diào)整超聲波探傷儀的靈敏度，使人工傷的最大回波信號(hào)的幅值達(dá)到熒光屏上第二設(shè)定值，記錄此時(shí)超聲波探傷儀的增益值； 步驟六從葉片對(duì)比試件上取下定位卡具，將定位卡具置于待探傷葉片上，使定位卡具的卡槽與待探傷葉片的葉片榫頭棱邊平行，并卡緊； 步驟七在待探傷葉片的探測(cè)部位涂上一層耦合劑，將表面波探頭與待探傷葉片耦合好，并使表面波探頭緊靠定位卡具的卡槽，使超聲波聲束指向葉片榫頭棱邊，找出葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)；如果此時(shí)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)的幅值低于或高于熒光屏上第二設(shè)定值，則通過(guò)調(diào)整超聲波探傷儀的靈敏度，將其調(diào)整到熒光屏上第二設(shè)定值，然后增加一超聲波分貝設(shè)定值作為檢測(cè)和評(píng)定靈敏度； 步驟八沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作左右的擺動(dòng)，直至表面波探頭掃查到卡槽的限動(dòng)端，則該葉片掃查完畢； 在此過(guò)程中，若閘門(mén)內(nèi)有多余葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)，則將表面波探頭擦拭干凈后重新掃查；若閘門(mén)內(nèi)有超過(guò)熒光屏上第三設(shè)定值高度的葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)，且目前無(wú)其他的雜波信號(hào)，此時(shí)通過(guò)表面波探頭的定位擺動(dòng)，觀察動(dòng)態(tài)波形的變化進(jìn)行判傷；在擺動(dòng)的過(guò)程中，若底波降低，且閘門(mén)內(nèi)葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)變高，則表明此處有裂紋存在，并通過(guò)反復(fù)掃查方式加以確定； 步驟九掃查完該葉片后，移去定位卡具，并將葉片上的耦合劑擦拭干凈；并按照同樣的方法對(duì)其他葉片進(jìn)行逐個(gè)掃查。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，其特征在于每檢查完一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或重新調(diào)試儀器時(shí)，要重新按照步驟三 步驟五用葉片對(duì)比試件校驗(yàn)靈敏度；若葉片對(duì)比試件靈敏度變化超過(guò)2dB，則前次探傷結(jié)果無(wú)效，要重新調(diào)整靈敏度再進(jìn)行探傷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，其特征在于當(dāng)表面波探頭在卡槽兩端的葉片上放置時(shí)，若此時(shí)閘門(mén)內(nèi)有葉片榫頭棱邊的反射回波信號(hào)出現(xiàn)，則通過(guò)多次掃查或用手指蘸耦合劑輕輕拍打葉盆和葉背相應(yīng)位置的方法進(jìn)行綜合判斷，防止由于葉片榫頭處結(jié)構(gòu)影響出現(xiàn)的偽信號(hào)產(chǎn)生的誤判。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，其特征在于所述定位卡具的工作型面與葉片的型面相一致，其一端具有卡槽，卡槽的內(nèi)側(cè)具有限動(dòng)端，所述卡槽的位置與葉片的探測(cè)部位相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，其特征在于所述表面波探頭采用頻率為2. 5MHz、晶片尺寸為6 X 7mm的表面波探頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，其特征在于所述超聲波探傷儀采用型號(hào)為KW-4C的數(shù)字式超聲波探傷儀。
全文摘要
一種帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位探傷方法，屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)帶涂層轉(zhuǎn)子葉片的表面波原位檢測(cè)。本發(fā)明可充分排除涂層厚度的影響，提高葉片表面和近表面微小缺陷的發(fā)現(xiàn)能力。包括打開(kāi)超聲波探傷儀，將表面波探頭連接到超聲波探傷儀上；將定位卡具置于具有人工傷的葉片對(duì)比試件上，校驗(yàn)靈敏度；從葉片對(duì)比試件上取下定位卡具，將定位卡具置于待探傷葉片上，沿定位卡具的卡槽由外向內(nèi)移動(dòng)表面波探頭，同時(shí)作左右的擺動(dòng)，直至表面波探頭掃查到卡槽的限動(dòng)端，則該葉片掃查完畢；掃查完該葉片后，移去定位卡具，并將葉片上的耦合劑擦拭干凈；并按照同樣的方法對(duì)其他葉片進(jìn)行逐個(gè)掃查。
文檔編號(hào)G01N29/04GK103063742SQ20131000387
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者張傳明, 董德秀, 朱萍, 趙帥軍 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司