用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲c掃檢測(cè)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)匣是航空發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要的部件。航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣的零件4與零件5之間的焊接連接，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作環(huán)境和材料性能，設(shè)計(jì)上對(duì)焊縫的熔深、焊縫中的缺陷、焊接殘余變形都有很高的要求。鑒于此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣零件4與零件5之間的焊接采用電子束焊接(EBW)。電子束焊接能量密度極高，容易實(shí)現(xiàn)金屬材料的深熔透焊接，具有焊縫窄、深/寬比大、焊縫熱影響區(qū)小、焊接殘余變形小、焊接工藝參數(shù)容易精確控制、重復(fù)性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。正是由于其上述優(yōu)點(diǎn)，電子束焊接技術(shù)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。但是由于制造零部件的材料、焊縫的狀態(tài)、焊接工藝和焊后處理等因素的影響，電子束焊縫內(nèi)部經(jīng)常產(chǎn)生缺陷，如氣孔、裂紋、未焊透和未熔合等，直接影響到焊縫的強(qiáng)度和使用可靠性。為了保證電子束焊縫的質(zhì)量，必須對(duì)零部件上的焊縫區(qū)域進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。
[0003]由于電子束焊縫的深/寬比大，缺陷一般都比較小，因此對(duì)檢測(cè)靈敏度要求比較高。針對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢測(cè)，常用方法有X射線檢測(cè)法和超聲波檢測(cè)法。但現(xiàn)有技術(shù)的射線檢測(cè)，只能檢測(cè)焊縫中的氣孔、裂紋等缺陷，可以判斷是否焊透，但無(wú)法確定焊接熔深值。一般情況下超聲檢測(cè)也只是檢測(cè)焊接缺陷，至于熔深的確定應(yīng)用也較少。
[0004]在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣生產(chǎn)加工中，為了掌握電子束焊縫的質(zhì)量，需要對(duì)渦輪機(jī)匣電子束焊縫的熔深進(jìn)行檢測(cè)，但現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有檢測(cè)電子束焊縫熔深與缺陷的有效方法。如何檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫的熔深與缺陷，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣生產(chǎn)加工急需解決的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的方法，以解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣生產(chǎn)加工中提出的如何檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫熔深與缺陷的問(wèn)題。
[0006]針對(duì)本發(fā)明所要解決的問(wèn)題，本發(fā)明提供的用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的方法，主要包括:
[0007](1)模擬標(biāo)準(zhǔn)件參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的超聲C掃圖像顯示:將根據(jù)被檢渦輪機(jī)匣外形尺寸和檢測(cè)裝夾狀態(tài)設(shè)計(jì)的在同一直徑圓周上加工有3個(gè)不同直徑的參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的模擬標(biāo)準(zhǔn)件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上置于水中，調(diào)節(jié)超聲波探頭位置對(duì)準(zhǔn)模擬標(biāo)準(zhǔn)件的參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔并顯示圖像，使超聲波探頭沿通過(guò)平底孔中心的徑向分別向外和向內(nèi)移動(dòng)設(shè)定距離，確定檢測(cè)范圍，設(shè)置好超聲參數(shù)按編制好的超聲C掃程序?qū)δM標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行超聲C掃檢測(cè)，顯示參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔中心位置和3個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔波幅的圖像；所述3個(gè)不同直徑的參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔分別為，焊縫允許忽略不計(jì)的最大當(dāng)量直徑平底孔，多個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔，單個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔；
[0008](2)確定模擬標(biāo)準(zhǔn)件的熔深監(jiān)控區(qū)域:局部放大單個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔顯示圖像，找到該平底孔中心在超聲C掃圖像上的位置并標(biāo)記，從平底孔中心在超聲C掃圖像中的位置向上方(沿模擬標(biāo)準(zhǔn)件直徑方向往內(nèi))量取設(shè)計(jì)距離，確定監(jiān)控區(qū)域的上邊界，向下方(沿模擬標(biāo)準(zhǔn)件直徑方向往外)量取設(shè)計(jì)距離，確定監(jiān)控區(qū)域的下邊界，上下邊界之間的區(qū)間即為熔深監(jiān)控區(qū)域；
[0009](3)對(duì)渦輪機(jī)匣電子束焊縫進(jìn)行水浸超聲C掃檢測(cè):使用與超聲C掃模擬標(biāo)準(zhǔn)件相同的檢測(cè)參數(shù)按照步驟(1)對(duì)被檢工件渦輪機(jī)匣電子束焊縫進(jìn)行超聲C掃檢測(cè)，按照步驟(2)模擬標(biāo)準(zhǔn)件的熔深監(jiān)控區(qū)域確定方法對(duì)被檢工件渦輪機(jī)匣電子束焊縫確定熔深監(jiān)控區(qū)域，顯示渦輪機(jī)匣電子束焊縫超聲C掃的圖像；
[0010](4)比較判定:通過(guò)觀察渦輪機(jī)匣電子束焊縫超聲C掃圖像，以及按照模擬標(biāo)準(zhǔn)件超聲C掃顯示圖像所確定的熔深監(jiān)控區(qū)域，判定渦輪機(jī)匣電子束焊縫是否符合設(shè)計(jì)要求。
[0011]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，在渦輪機(jī)匣電子束焊縫檢測(cè)完成后，可重新再對(duì)模擬標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行水浸超聲C掃檢測(cè)，確認(rèn)參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的波幅變化是否在允許范圍內(nèi)，平底孔中心線位置是否有變化，以確保檢測(cè)的穩(wěn)定性。
[0012]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，在超聲C掃檢測(cè)模擬標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)增益調(diào)整超聲C掃檢測(cè)靈敏度，靈敏度最好保持在使模擬標(biāo)準(zhǔn)件上直徑最小的平底孔圖像波幅達(dá)到25%以上，直徑最大的平底孔圖像波幅在89% -99%之間。
[0013]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述水浸超聲C掃檢測(cè)，是指將被檢測(cè)的渦輪機(jī)匣(工件)浸于水中，通過(guò)超聲波掃描成像對(duì)渦輪機(jī)匣(工件)上的電子束焊縫進(jìn)行檢測(cè)，以確定工件上的電子束焊縫是否滿足設(shè)計(jì)要求。
[0014]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述模擬標(biāo)準(zhǔn)件的構(gòu)成，包括回轉(zhuǎn)筒體和固定在回轉(zhuǎn)筒體一端的同軸圓盤，在圓盤的下端面同一直徑圓周上加工有兩組3個(gè)垂直于圓盤端面不同直徑的，用于檢測(cè)工件電子束焊縫缺陷的作為參考標(biāo)準(zhǔn)的平底孔，3個(gè)不同直徑的平底孔分別為焊縫允許忽略不計(jì)的最大當(dāng)量直徑的平底孔、多個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔和單個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔，平底孔的孔底面距其上方圓盤上端面的距離S:與渦輪機(jī)匣焊縫裝配面距檢測(cè)基準(zhǔn)端面距離S 2相同，平底孔正上方端面距模擬標(biāo)準(zhǔn)件安裝端面的高度匕與渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距安裝端面的高度h2相同，平底孔位置所在圓周直徑與被檢工件加工后的內(nèi)圈直徑加上焊縫最小熔深值基本相等，即平底孔所在位置的直徑D 3+F，其中D3為渦輪機(jī)匣機(jī)加工后的內(nèi)圈直徑，F(xiàn)為焊縫最小熔深。
[0015]所述模擬標(biāo)準(zhǔn)件的外形尺寸、模擬標(biāo)準(zhǔn)件上參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的尺寸和參考標(biāo)準(zhǔn)孔在模擬標(biāo)準(zhǔn)件上的位置確定如下:
[0016](1)模擬標(biāo)準(zhǔn)件外形尺寸的確定:根據(jù)被檢工件渦輪機(jī)匣超聲檢測(cè)時(shí)的尺寸及裝夾狀況來(lái)確定模擬標(biāo)準(zhǔn)件的外形尺寸，使模擬標(biāo)準(zhǔn)件上的參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔上方端面距模擬標(biāo)準(zhǔn)件安裝端面的高度匕(如圖2)，與渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距渦輪機(jī)匣安裝端面的高度h2(如圖4)相同，即平底孔正上方端面距回轉(zhuǎn)工作臺(tái)平面的高度匕與渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距回轉(zhuǎn)工作臺(tái)平面的高度h2—樣；又使平底孔的孔底面距圓盤上端面的距離\，即平底孔埋深Si(如圖3)與渦輪機(jī)匣焊縫裝配面距檢測(cè)基準(zhǔn)端面距離δ2(如圖5)相同，以保證模擬標(biāo)準(zhǔn)件及工件掃查時(shí)，超聲波探頭距平底孔孔底面的距離與超聲波探頭距焊縫裝配面的檢測(cè)距離一樣。
[0017](2)模擬標(biāo)準(zhǔn)件上參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的尺寸確定:根據(jù)設(shè)計(jì)圖要求允許忽略不計(jì)缺陷的最大當(dāng)量直徑確定最小尺寸的平底孔1A或1B直徑，又根據(jù)設(shè)計(jì)圖允許的多個(gè)缺陷最大當(dāng)量直徑確定次小尺寸平底孔2A或2B直徑，再根據(jù)設(shè)計(jì)圖允許的單個(gè)最大缺陷當(dāng)量直徑確定最大平底孔3A或3B直徑，可以根據(jù)加工難度確定加工兩組或多組符合要求的平底孔，再經(jīng)計(jì)量確定哪組平底孔可以作為參考標(biāo)準(zhǔn)孔。
[0018](3)參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔在模擬標(biāo)準(zhǔn)件上位置的確定:根據(jù)設(shè)計(jì)圖要求，要求被檢工件渦輪機(jī)匣機(jī)加工后焊縫的熔深不小于F，而機(jī)加工后的渦輪機(jī)匣機(jī)內(nèi)圈的最終直徑為D3，據(jù)此確定平底孔中心在模擬標(biāo)準(zhǔn)件圓盤上的位置，即平底孔位于模擬標(biāo)準(zhǔn)件圓盤上同一圓周的直徑DiS:D ^ D 3+F，F(xiàn)為焊縫最小熔深，這樣便可以通過(guò)利用最大平底孔3A或3B在C掃圖上的位置來(lái)確定熔深監(jiān)控區(qū)域(R0I)。方法如下:從平底孔中心線處沿圓盤直徑方向往內(nèi)量取尺寸K (約為F/2)，即為熔深監(jiān)控區(qū)域的上邊界，往外量取尺寸F-K，即為熔深監(jiān)控區(qū)域的下邊界，F(xiàn)長(zhǎng)的區(qū)間即為熔深監(jiān)控區(qū)域(R0I)，此時(shí)熔深監(jiān)控區(qū)域(R0I)是根據(jù)零件的最終尺寸確定的，與被檢零件的實(shí)際加工余量沒(méi)有相關(guān)性，排除了實(shí)際零件焊接變形或加工錯(cuò)誤帶來(lái)的影響。鑒于以上考慮，標(biāo)準(zhǔn)件與實(shí)際零件可以使用同一掃查程序進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)確定需要監(jiān)控的熔深區(qū)域。
[0019]本發(fā)明提供的用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的方法，具有以下十分突出的有益技術(shù)效果:
[0020]1、使用本發(fā)明提供的水浸超聲C掃檢測(cè)方法對(duì)渦輪機(jī)匣電子束焊縫進(jìn)行檢測(cè)，可以確定焊縫要熔深監(jiān)控區(qū)域(R0I)，實(shí)現(xiàn)了在超聲檢測(cè)中確定焊縫熔深，擴(kuò)大了超聲檢測(cè)范圍，大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性與可靠性。同時(shí)由于所使用的模擬標(biāo)準(zhǔn)件能夠較好地模擬渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)區(qū)域及缺陷，模擬標(biāo)準(zhǔn)件與渦輪機(jī)匣可以使用同一超聲C掃程序進(jìn)行檢測(cè)，簡(jiǎn)化了超聲C掃程序，提高了檢測(cè)效率。
[0021]2、采用本發(fā)明提供的水浸超聲C掃檢測(cè)方法，可以讓超聲檢驗(yàn)員直觀準(zhǔn)確地通過(guò)觀察C掃圖上顯示波幅的強(qiáng)弱及其處在熔深監(jiān)控區(qū)域(R0I)的位置情況來(lái)判定電子束焊接是否存在未焊透，存在未焊透時(shí)，其熔深是否符合要求。