專(zhuān)利名稱(chēng)：一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及葉片壁厚檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前單晶空心葉片壁厚測(cè)量常用的方法有工業(yè)CT層析法、和超聲脈沖反射法。通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利和論文數(shù)據(jù)庫(kù)，檢測(cè)到《航空制造技術(shù)》2005年11期論文《基于CBVCT圖像序列的空心潤(rùn)輪葉片壁厚檢測(cè)技術(shù)》是基于葉片維束體積CT圖像序列和CAD模型的葉片壁厚檢測(cè)方法，其原理就是工業(yè)CT技術(shù)其基本原理為當(dāng)射線(xiàn)束穿過(guò)被檢物時(shí)，根據(jù)各個(gè)透射方向上探測(cè)器接收到的透射能量，按照一定的圖像重建算法，即可獲得被檢工件截面一薄層無(wú)影像重疊的斷層掃描圖像，重復(fù)上述過(guò)程又可獲得一個(gè)新的斷層 圖像，當(dāng)測(cè)得足夠多的二維斷層圖像就可重建出三維圖像。這種方法可以用于復(fù)雜型腔的空心葉片的壁厚測(cè)量，但測(cè)量速度較慢，每小時(shí)只能測(cè)量1-2個(gè)葉片，工作效率低，測(cè)量精度也不高，不能滿(mǎn)足航空葉片制造的要求。通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利，檢測(cè)到專(zhuān)利號(hào)為200920288310 ;專(zhuān)利類(lèi)型為新型；專(zhuān)利申請(qǐng)日為2009/12/23 ;分類(lèi)號(hào)為G01B17/02專(zhuān)利名稱(chēng)為“一種復(fù)雜空心渦輪葉片壁厚檢測(cè)專(zhuān)用摸板”該專(zhuān)利內(nèi)容為常規(guī)脈沖反射法檢測(cè)空心渦輪葉片壁厚檢測(cè)專(zhuān)用摸板的加工。不涉及檢測(cè)方法。超聲脈沖反射法是目前應(yīng)用較為廣泛的一種測(cè)厚技術(shù)，測(cè)量精度和檢測(cè)效率比較高，超聲波探頭將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波脈沖發(fā)射出去，當(dāng)遇到端面時(shí)脈沖會(huì)發(fā)生反射，反射回來(lái)的信號(hào)被超聲波發(fā)射探頭接收并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào).超聲波會(huì)在界面上多次反射，根據(jù)其中任一次反射來(lái)回所需的時(shí)間均可計(jì)算出兩界面之間的厚度。超聲脈沖反射法雖然具有測(cè)量精度和檢測(cè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但其測(cè)厚的前提是材料的聲速是均一的，對(duì)于單晶葉片來(lái)說(shuō)，因?yàn)椴牧系母飨虍愋詫?dǎo)致聲速的各向異性，如采用常規(guī)超聲脈沖發(fā)射法對(duì)單晶葉片進(jìn)行測(cè)量，則測(cè)量誤差大，嚴(yán)重時(shí)誤差將達(dá)到30%左右。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測(cè)方法。技術(shù)方案本發(fā)明的原理是利用單晶材料晶粒生長(zhǎng)方向上聲速近似相等這一特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量待測(cè)點(diǎn)晶粒生長(zhǎng)方向上葉尖部位的壁厚計(jì)算出葉尖部位的聲速，進(jìn)而得到各待測(cè)點(diǎn)的聲速，通過(guò)各待測(cè)點(diǎn)的聲速就可測(cè)量出各待測(cè)點(diǎn)的壁厚值。本發(fā)明的技術(shù)方案為所述單晶空心葉片壁厚超聲波檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟
步驟I :根據(jù)待檢測(cè)的單晶空心葉片尺寸，制作檢測(cè)專(zhuān)用模板；步驟2 :將檢測(cè)專(zhuān)用模板固定在待檢測(cè)的單晶空心葉片上，并采用標(biāo)記工具在待檢測(cè)的單晶空心葉片上標(biāo)出各個(gè)測(cè)量截面上的待測(cè)點(diǎn)；所述測(cè)量截面垂直于待檢測(cè)的單晶空心葉片主軸方向；同一晶體生長(zhǎng)方向上至少兩個(gè)待測(cè)點(diǎn)；步驟3 :將各個(gè)測(cè)量截面上處于同一晶體生長(zhǎng)方向上的待測(cè)點(diǎn)連成直線(xiàn)，并將所述直線(xiàn)延伸至葉尖；步驟4:對(duì)于一個(gè)晶體生長(zhǎng)方向上的各個(gè)待測(cè)點(diǎn)，采用如下步驟得到各個(gè)待測(cè)點(diǎn)位置處的葉片厚度步驟4. I :采用機(jī)械式測(cè)量工具測(cè)量所述晶體生長(zhǎng)方向上各待測(cè)點(diǎn)連線(xiàn)延伸線(xiàn)在葉尖處的葉片厚度； 步驟4. 2 :采用超聲波測(cè)量工具測(cè)量步驟4. I中同一測(cè)量位置處的葉片厚度，所述超聲波測(cè)量工具測(cè)量過(guò)程中，調(diào)節(jié)超聲波聲速，得到超聲波測(cè)量工具測(cè)得的葉片厚度值與步驟4. I中得到的葉片厚度值相同時(shí)的超聲波聲速；步驟4. 3 :采用步驟4. 2得到的超聲波聲速，利用超聲波測(cè)量工具測(cè)量各個(gè)待測(cè)點(diǎn)位置處的葉片厚度；步驟5 :重復(fù)步驟4，得到所有晶體生長(zhǎng)方向上的待測(cè)點(diǎn)位置處的葉片厚度。有益效果常規(guī)超聲波壁厚檢測(cè)的原理是基于材料的聲速單一，因此只要測(cè)厚儀測(cè)出聲波在材料上下表面波傳播的時(shí)間差，就可計(jì)算出材料上下表面的厚度。但單晶材料聲速各向異性，如果采用常規(guī)方法因?yàn)槁曀俚淖兓瘜?dǎo)致材料的壁厚誤差較大，距統(tǒng)計(jì)誤差最大可達(dá)到30%左右。本檢測(cè)方法利用單晶材料沿其生長(zhǎng)方向上聲速大致相同，因此只要測(cè)出待測(cè)點(diǎn)沿其生長(zhǎng)方向上葉尖部位的壁厚(可采用游標(biāo)卡尺或千分尺獲得)，通過(guò)儀器測(cè)出待測(cè)點(diǎn)沿其生長(zhǎng)方向上葉尖部位的聲速，進(jìn)而獲得各待測(cè)點(diǎn)的聲速，最后將各待測(cè)點(diǎn)的聲速輸入測(cè)厚儀，就可測(cè)的各待測(cè)點(diǎn)的壁厚值。采用該檢測(cè)方法具有較高的檢測(cè)精度，精度可到O. 03mm,并且檢測(cè)時(shí)間較工業(yè)CT時(shí)間縮短2/3，因此該檢測(cè)方法具有檢測(cè)精度高，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)。滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。


圖I :單晶空心葉片測(cè)量截面不意圖；圖2 :單晶空心葉片測(cè)量截面上各測(cè)量點(diǎn)示意圖；其中1、葉片主軸；2、P十尖；3、II測(cè)量截面；4、V測(cè)量截面；5、珊測(cè)量截面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明本實(shí)施例采用超聲波檢測(cè)方法檢測(cè)某機(jī)單晶高壓渦輪工作葉片壁厚步驟I :根據(jù)待檢測(cè)的單晶高壓渦輪工作葉片的尺寸，利用專(zhuān)利號(hào)為ZL200920288310 “一種復(fù)雜空心渦輪葉片壁厚檢測(cè)專(zhuān)用模板”中公開(kāi)的方法制作測(cè)量單晶葉片壁厚的檢測(cè)專(zhuān)用模板。步驟2 :將步驟I中制作的檢測(cè)專(zhuān)用模板固定在待檢測(cè)的單晶高壓渦輪工作葉片上，并用記號(hào)筆在待檢測(cè)的單晶高壓渦輪工作葉片上標(biāo)出各個(gè)測(cè)量截面上的待測(cè)點(diǎn)；所述測(cè)量截面垂直于待檢測(cè)的單晶空心葉片主軸方向；為了便于后續(xù)步驟進(jìn)行，本實(shí)施例中采用了三個(gè)測(cè)量截面，每個(gè)測(cè)量截面上有標(biāo)號(hào)為K1、K2、…、Κ14共14個(gè)測(cè)量點(diǎn)，其中不同測(cè)量截面上標(biāo)號(hào)相同的測(cè)量點(diǎn)為處于同一晶體生長(zhǎng)方向上的測(cè)量點(diǎn)。步驟3 :將三個(gè)測(cè)量截面上處于同一晶體生長(zhǎng)方向上的測(cè)量點(diǎn)連成直線(xiàn)，并將所述直線(xiàn)延伸至葉尖，如圖I所示。步驟4:對(duì)于一個(gè)晶體生長(zhǎng)方向上的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)，采用如下步驟得到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置處的葉片厚度步驟4. I :采用游標(biāo)卡尺測(cè)量所述晶體生長(zhǎng)方向上各測(cè)量點(diǎn)連線(xiàn)延伸線(xiàn)在葉尖處的葉片厚度，測(cè)量結(jié)果如下表I (單位mm)所示表I·
權(quán)利要求
1. 一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:根據(jù)待檢測(cè)的單晶空心葉片尺寸，制作檢測(cè)專(zhuān)用模板； 步驟2 :將檢測(cè)專(zhuān)用模板固定在待檢測(cè)的單晶空心葉片上，并采用標(biāo)記工具在待檢測(cè)的單晶空心葉片上標(biāo)出各個(gè)測(cè)量截面上的待測(cè)點(diǎn)；所述測(cè)量截面垂直于待檢測(cè)的單晶空心葉片主軸方向；同一晶體生長(zhǎng)方向上至少兩個(gè)待測(cè)點(diǎn)； 步驟3 :將各個(gè)測(cè)量截面上處于同一晶體生長(zhǎng)方向上的待測(cè)點(diǎn)連成直線(xiàn)，并將所述直線(xiàn)延伸至葉尖； 步驟4 :對(duì)于一個(gè)晶體生長(zhǎng)方向上的各個(gè)待測(cè)點(diǎn)，采用如下步驟得到各個(gè)待測(cè)點(diǎn)位置處的葉片厚度 步驟4. I :采用機(jī)械式測(cè)量工具測(cè)量所述晶體生長(zhǎng)方向上各待測(cè)點(diǎn)連線(xiàn)延伸線(xiàn)在葉尖 處的葉片厚度； 步驟4. 2 :采用超聲波測(cè)量工具測(cè)量步驟4. I中同一測(cè)量位置處的葉片厚度，所述超聲波測(cè)量工具測(cè)量過(guò)程中，調(diào)節(jié)超聲波聲速，得到超聲波測(cè)量工具測(cè)得的葉片厚度值與步驟4.I中得到的葉片厚度值相同時(shí)的超聲波聲速； 步驟4. 3 :采用步驟4. 2得到的超聲波聲速，利用超聲波測(cè)量工具測(cè)量各個(gè)待測(cè)點(diǎn)位置處的葉片厚度； 步驟5 :重復(fù)步驟4，得到所有晶體生長(zhǎng)方向上的待測(cè)點(diǎn)位置處的葉片厚度。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測(cè)方法，首先制作檢測(cè)專(zhuān)用模板，并用檢測(cè)專(zhuān)用模板在葉片上標(biāo)出檢測(cè)點(diǎn)，將各個(gè)測(cè)量截面上處于同一晶體生長(zhǎng)方向上的待測(cè)點(diǎn)連成直線(xiàn)，并將所述直線(xiàn)延伸至葉尖，利用單晶材料沿其生長(zhǎng)方向上聲速大致相同的原理，采用游標(biāo)卡尺測(cè)出待測(cè)點(diǎn)沿其生長(zhǎng)方向上葉尖部位的壁厚，通過(guò)儀器測(cè)出待測(cè)點(diǎn)沿其生長(zhǎng)方向上葉尖部位的聲速，進(jìn)而獲得各待測(cè)點(diǎn)的聲速，最后將各待測(cè)點(diǎn)的聲速輸入測(cè)厚儀，就可測(cè)的各待測(cè)點(diǎn)的壁厚值。采用該檢測(cè)方法具有較高的檢測(cè)精度，精度可到0.03mm，并且檢測(cè)時(shí)間較工業(yè)CT時(shí)間縮短2/3，因此該檢測(cè)方法具有檢測(cè)精度高，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)。滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。
文檔編號(hào)G01B17/02GK102927935SQ20121045492
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者李澤, 董瑞琴, 何喜 申請(qǐng)人:西安航空動(dòng)力股份有限公司