專利名稱：一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及葉片壁厚檢測技術領域，具體為一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測方法。
背景技術：
目前單晶空心葉片壁厚測量常用的方法有工業(yè)CT層析法、和超聲脈沖反射法。通過檢索國內外專利和論文數據庫，檢測到《航空制造技術》2005年11期論文《基于CBVCT圖像序列的空心潤輪葉片壁厚檢測技術》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方法，其原理就是工業(yè)CT技術其基本原理為當射線束穿過被檢物時，根據各個透射方向上探測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影像重疊的斷層掃描圖像，重復上述過程又可獲得一個新的斷層 圖像，當測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雜型腔的空心葉片的壁厚測量，但測量速度較慢，每小時只能測量1-2個葉片，工作效率低，測量精度也不高，不能滿足航空葉片制造的要求。通過檢索國內外專利，檢測到專利號為200920288310 ;專利類型為新型；專利申請日為2009/12/23 ;分類號為G01B17/02專利名稱為“一種復雜空心渦輪葉片壁厚檢測專用摸板”該專利內容為常規(guī)脈沖反射法檢測空心渦輪葉片壁厚檢測專用摸板的加工。不涉及檢測方法。超聲脈沖反射法是目前應用較為廣泛的一種測厚技術，測量精度和檢測效率比較高，超聲波探頭將電壓信號轉換為超聲波脈沖發(fā)射出去，當遇到端面時脈沖會發(fā)生反射，反射回來的信號被超聲波發(fā)射探頭接收并轉換為電壓信號.超聲波會在界面上多次反射，根據其中任一次反射來回所需的時間均可計算出兩界面之間的厚度。超聲脈沖反射法雖然具有測量精度和檢測效率高的優(yōu)點，但其測厚的前提是材料的聲速是均一的，對于單晶葉片來說，因為材料的各向異性導致聲速的各向異性，如采用常規(guī)超聲脈沖發(fā)射法對單晶葉片進行測量，則測量誤差大，嚴重時誤差將達到30%左右。

發(fā)明內容
要解決的技術問題為解決現有技術存在的問題，本發(fā)明提出了一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測方法。技術方案本發(fā)明的原理是利用單晶材料晶粒生長方向上聲速近似相等這一特點，通過測量待測點晶粒生長方向上葉尖部位的壁厚計算出葉尖部位的聲速，進而得到各待測點的聲速，通過各待測點的聲速就可測量出各待測點的壁厚值。本發(fā)明的技術方案為所述單晶空心葉片壁厚超聲波檢測方法，其特征在于包括以下步驟
步驟I :根據待檢測的單晶空心葉片尺寸，制作檢測專用模板；步驟2 :將檢測專用模板固定在待檢測的單晶空心葉片上，并采用標記工具在待檢測的單晶空心葉片上標出各個測量截面上的待測點；所述測量截面垂直于待檢測的單晶空心葉片主軸方向；同一晶體生長方向上至少兩個待測點；步驟3 :將各個測量截面上處于同一晶體生長方向上的待測點連成直線，并將所述直線延伸至葉尖；步驟4:對于一個晶體生長方向上的各個待測點，采用如下步驟得到各個待測點位置處的葉片厚度步驟4. I :采用機械式測量工具測量所述晶體生長方向上各待測點連線延伸線在葉尖處的葉片厚度； 步驟4. 2 :采用超聲波測量工具測量步驟4. I中同一測量位置處的葉片厚度，所述超聲波測量工具測量過程中，調節(jié)超聲波聲速，得到超聲波測量工具測得的葉片厚度值與步驟4. I中得到的葉片厚度值相同時的超聲波聲速；步驟4. 3 :采用步驟4. 2得到的超聲波聲速，利用超聲波測量工具測量各個待測點位置處的葉片厚度；步驟5 :重復步驟4，得到所有晶體生長方向上的待測點位置處的葉片厚度。有益效果常規(guī)超聲波壁厚檢測的原理是基于材料的聲速單一，因此只要測厚儀測出聲波在材料上下表面波傳播的時間差，就可計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)方法因為聲速的變化導致材料的壁厚誤差較大，距統(tǒng)計誤差最大可達到30%左右。本檢測方法利用單晶材料沿其生長方向上聲速大致相同，因此只要測出待測點沿其生長方向上葉尖部位的壁厚(可采用游標卡尺或千分尺獲得)，通過儀器測出待測點沿其生長方向上葉尖部位的聲速，進而獲得各待測點的聲速，最后將各待測點的聲速輸入測厚儀，就可測的各待測點的壁厚值。采用該檢測方法具有較高的檢測精度，精度可到O. 03mm,并且檢測時間較工業(yè)CT時間縮短2/3，因此該檢測方法具有檢測精度高，檢測效率高，檢測結果可靠的優(yōu)點。滿足生產要求。


圖I :單晶空心葉片測量截面不意圖；圖2 :單晶空心葉片測量截面上各測量點示意圖；其中1、葉片主軸；2、P十尖；3、II測量截面；4、V測量截面；5、珊測量截面。
具體實施例方式下面結合具體實施例描述本發(fā)明本實施例采用超聲波檢測方法檢測某機單晶高壓渦輪工作葉片壁厚步驟I :根據待檢測的單晶高壓渦輪工作葉片的尺寸，利用專利號為ZL200920288310 “一種復雜空心渦輪葉片壁厚檢測專用模板”中公開的方法制作測量單晶葉片壁厚的檢測專用模板。步驟2 :將步驟I中制作的檢測專用模板固定在待檢測的單晶高壓渦輪工作葉片上，并用記號筆在待檢測的單晶高壓渦輪工作葉片上標出各個測量截面上的待測點；所述測量截面垂直于待檢測的單晶空心葉片主軸方向；為了便于后續(xù)步驟進行，本實施例中采用了三個測量截面，每個測量截面上有標號為K1、K2、…、Κ14共14個測量點，其中不同測量截面上標號相同的測量點為處于同一晶體生長方向上的測量點。步驟3 :將三個測量截面上處于同一晶體生長方向上的測量點連成直線，并將所述直線延伸至葉尖，如圖I所示。步驟4:對于一個晶體生長方向上的各個測量點，采用如下步驟得到各個測量點位置處的葉片厚度步驟4. I :采用游標卡尺測量所述晶體生長方向上各測量點連線延伸線在葉尖處的葉片厚度，測量結果如下表I (單位mm)所示表I·
權利要求
1. 一種單晶空心葉片壁厚超聲波檢測方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:根據待檢測的單晶空心葉片尺寸，制作檢測專用模板； 步驟2 :將檢測專用模板固定在待檢測的單晶空心葉片上，并采用標記工具在待檢測的單晶空心葉片上標出各個測量截面上的待測點；所述測量截面垂直于待檢測的單晶空心葉片主軸方向；同一晶體生長方向上至少兩個待測點； 步驟3 :將各個測量截面上處于同一晶體生長方向上的待測點連成直線，并將所述直線延伸至葉尖； 步驟4 :對于一個晶體生長方向上的各個待測點，采用如下步驟得到各個待測點位置處的葉片厚度 步驟4. I :采用機械式測量工具測量所述晶體生長方向上各待測點連線延伸線在葉尖 處的葉片厚度； 步驟4. 2 :采用超聲波測量工具測量步驟4. I中同一測量位置處的葉片厚度，所述超聲波測量工具測量過程中，調節(jié)超聲波聲速，得到超聲波測量工具測得的葉片厚度值與步驟4.I中得到的葉片厚度值相同時的超聲波聲速； 步驟4. 3 :采用步驟4. 2得到的超聲波聲速，利用超聲波測量工具測量各個待測點位置處的葉片厚度； 步驟5 :重復步驟4，得到所有晶體生長方向上的待測點位置處的葉片厚度。
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方法，首先制作檢測專用模板，并用檢測專用模板在葉片上標出檢測點，將各個測量截面上處于同一晶體生長方向上的待測點連成直線，并將所述直線延伸至葉尖，利用單晶材料沿其生長方向上聲速大致相同的原理，采用游標卡尺測出待測點沿其生長方向上葉尖部位的壁厚，通過儀器測出待測點沿其生長方向上葉尖部位的聲速，進而獲得各待測點的聲速，最后將各待測點的聲速輸入測厚儀，就可測的各待測點的壁厚值。采用該檢測方法具有較高的檢測精度，精度可到0.03mm，并且檢測時間較工業(yè)CT時間縮短2/3，因此該檢測方法具有檢測精度高，檢測效率高，檢測結果可靠的優(yōu)點。滿足生產要求。
文檔編號G01B17/02GK102927935SQ20121045492
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權日2012年11月13日
發(fā)明者李澤, 董瑞琴, 何喜 申請人:西安航空動力股份有限公司