專利名稱：一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無余量、復(fù)雜、空心高壓渦輪工作葉片鑄件、成品葉片壁厚的檢測技 術(shù)，特別提供了一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，某大修機(jī)高壓渦輪工作葉片屬于對流沖擊、氣膜復(fù)合氣冷的空心葉 片是一種薄壁(壁厚變截面)、內(nèi)腔復(fù)雜、變曲面構(gòu)造的小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件；葉片為空心結(jié)構(gòu)， 內(nèi)腔形狀葉盆、葉背呈條形搭接方式，條形的橫斷面為球面，肋寬十分狹窄。這種復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)使葉片鑄件在進(jìn)行壁厚檢測時(shí)困難很大。因此，人們渴望獲 得一種技術(shù)效果好、可操作性強(qiáng)的復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果好、可操作性強(qiáng)的復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚 檢測方法。本發(fā)明提供了一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，利用超聲波測厚方法進(jìn) 行檢測；其特征在于使用專用模板對葉片進(jìn)行檢測；所述模板具體分為葉盆模板和葉背模板兩種，其 二者的結(jié)構(gòu)要求為所述模板主體部分為模板基體1，所述模板基體1的輪廓形狀和大小與 葉片相適應(yīng)(其厚度無嚴(yán)格要求)；所述模板基體1上設(shè)置有檢測孔3，所述檢測孔3的具 體布置位置和個(gè)數(shù)符合葉片檢測要求，檢測孔3個(gè)數(shù)為4 100，各個(gè)檢測孔3均勻布置在 模板基體1上；所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法具體要求是首先在葉片進(jìn)氣邊選擇2 個(gè)檢測點(diǎn)P點(diǎn)和Q點(diǎn)；然后檢測這兩點(diǎn)之一或二者處的壁厚；在P點(diǎn)或/和Q點(diǎn)的壁厚檢測合格的前提下；在葉片緣板內(nèi)通道上選擇一點(diǎn)R ；利 用P、Q、R三點(diǎn)作為定位點(diǎn)將葉片與所述葉盆模板或/和葉背模板相對固定，并借助于檢測 孔3找出葉片的葉盆或/和葉背上的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；之后分別對葉片的葉盆或/和葉背的壁
厚進(jìn)行測量。本發(fā)明所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，還要求保護(hù)下數(shù)的優(yōu)選內(nèi)容所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，P、Q兩點(diǎn)在距離進(jìn)氣邊的兩端不小 于3mm的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，兩點(diǎn)之間的距離不小于5mm ；R點(diǎn)距離進(jìn)氣邊或排氣邊不小于3mm。進(jìn)一步優(yōu)選內(nèi)容要求是所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，P、Q兩點(diǎn) 在距離進(jìn)氣邊的兩端不小于5mm的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇；R點(diǎn)距離進(jìn)氣邊或排氣邊不小于5mm。所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，在垂直于葉片主軸方向上至少設(shè)置 4個(gè)測量截面，分別測量每個(gè)截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、πκη共計(jì)至少9 個(gè)點(diǎn)；各個(gè)測量截面相互平行。
所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，所使用的專用模板上還設(shè)置有固定 結(jié)構(gòu)2，所述固定結(jié)構(gòu)2具體與P、Q、R三點(diǎn)對應(yīng)設(shè)置，用于固定專用模板和被測葉片的相對 位置關(guān)系。因葉片內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對葉片進(jìn)行壁厚檢測時(shí)，需要在葉片上需要選擇三個(gè) 定位點(diǎn)，將專用模板在葉片上進(jìn)行定位，才能對葉身壁厚進(jìn)行測量。由于葉片內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此葉片壁厚的檢測顯得尤為重要和關(guān)鍵。按設(shè)計(jì) 要求，每片葉片A1 A5截面需要檢測47個(gè)點(diǎn)，而每個(gè)點(diǎn)的測量值精確與否取決于壁厚測量 點(diǎn)位置的正確性。采用該工藝方法能夠解決葉片鑄件壁厚檢測難的問題。需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明中，專用模板的使用是一個(gè)突出的創(chuàng)新點(diǎn)；配合專用模 板而使用的本發(fā)明所述的檢測方法也具有創(chuàng)新性。本發(fā)明采取葉片進(jìn)氣邊(兩點(diǎn))、葉背緣板內(nèi)通道(一點(diǎn))定位，使用專用模板并 配合超聲波方法檢測葉片壁厚，不僅葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確，其壁厚測量值精確。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，針對某大修機(jī)高壓渦輪工作葉片過去依賴于國外進(jìn)口，掌 握該項(xiàng)技術(shù)之后，可解決受制于人的問題，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)大修的迫切需求，降低其大修成本。利用葉片進(jìn)氣邊(兩點(diǎn))、緣板內(nèi)通道(一點(diǎn))定位，檢測葉片壁厚，可操作性強(qiáng)、 方便，葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、壁厚測量值精確，合格、準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100%。按照此工藝方法，即利用葉片進(jìn)氣邊P、Q兩點(diǎn)，葉背緣板內(nèi)通道一點(diǎn)R定位，使用 專用模板并配合超聲波方法檢測葉片壁厚，葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、壁厚測量值精確， 合格、準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100%。


圖1為葉身A1 A5截面壁厚測量點(diǎn)的位置示意圖；圖2為葉片鑄件上三個(gè)定位點(diǎn)的位置示意圖；圖3為三點(diǎn)測量法進(jìn)氣邊δ 7的壁厚測量原理示意圖；圖4為葉盆模板結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖5為葉盆模板結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖6為葉盆模板結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖7為葉盆模板結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖8為葉片葉身A1 A5截面圖之一；圖9為葉片葉身A1 A5截面圖之二。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法(如附圖1 9所示)，依次進(jìn)行如下操 作葉片鑄件壁厚檢測P、Q和R點(diǎn)的設(shè)計(jì)和選擇，見圖2。葉片鑄件P、Q兩處壁厚、δ 7壁厚的合格檢測，見圖3。P、Q兩處壁厚δ 7合格后，用圖4的專用模板確定葉身上的壁厚測量點(diǎn)的位置，然 后檢測葉身壁厚。
具體要求如下1)葉片鑄件葉身壁厚測量點(diǎn)的位置葉片鑄件葉身A1 A5五個(gè)截面壁厚測量點(diǎn) 有δ^ δ2、δ3、δ4、δ 5min、δΜη、δ 7、m、η等共計(jì)45個(gè)點(diǎn)，每個(gè)截面壁厚測量點(diǎn)的位置見 圖1。2)葉片鑄件壁厚檢測定位工藝葉片上的三個(gè)定位點(diǎn)選擇在進(jìn)氣邊兩個(gè)即P點(diǎn)和 Q點(diǎn)，緣板內(nèi)通道一個(gè)即R點(diǎn)，見圖2。3)用三點(diǎn)測量法，檢測進(jìn)氣邊P、Q兩點(diǎn)的壁厚δ 7 在葉片上的三個(gè)定位點(diǎn)確定之 后，按照圖3所示，先對葉片鑄件進(jìn)氣邊P、Q兩處Α、B、C三點(diǎn)進(jìn)行測量(此方法稱為三點(diǎn) 測量法)，其目的是準(zhǔn)確地測量B點(diǎn)δ 7的厚度。4)葉身壁厚測量點(diǎn)位置的確定及檢測進(jìn)氣邊壁厚、檢測合格后，用圖4的專用 模板，分別靠在葉片P、Q、R的定位點(diǎn)上，用彩筆透過專用模板上Φ 2mm的小孔，將葉盆、葉背 上壁厚檢測點(diǎn)的位置確定下來，然后分別對葉片葉盆、葉背的壁厚進(jìn)行測量。按照此工藝方法，即利用葉片進(jìn)氣邊P、Q兩點(diǎn)，葉背緣板內(nèi)通道一點(diǎn)R定位，使用 專用模板并配合超聲波方法檢測葉片壁厚，葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、壁厚測量值精確， 合格、準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100%?，F(xiàn)將所涉及到的相關(guān)設(shè)備詳細(xì)說明如下1、圖3中采用“三點(diǎn)法”測量進(jìn)氣邊δ 7的壁厚所使用的定位模板圖形實(shí)物形貌見 圖4 7。2、使用專用模板進(jìn)行輔助定位的定位原理過程是①先用定位模板按圖2上定位 點(diǎn)將定位模板與葉片靠緊，用記號筆將葉片進(jìn)氣邊每個(gè)截面上的測量點(diǎn)透過定位模板上的 小孔點(diǎn)在葉片(進(jìn)氣邊)上，該點(diǎn)就是B點(diǎn)；②然后將定位模板取下，再在B點(diǎn)附近找出Α、 C兩點(diǎn)，將葉片的進(jìn)氣邊拋修，邊拋修邊用ΥΤ-603型超聲波測厚儀測量壁厚，同時(shí)還要用進(jìn) 氣邊的樣板測量每個(gè)截面外型面的尺寸；③進(jìn)氣邊B點(diǎn)δ 7的壁厚合格后，再將定位模板與 葉片靠緊，用記號筆透過定位模板葉身上的小孔點(diǎn)在葉片的葉身上；④再用ΥΤ-603型超聲 波測厚儀測量葉片的葉身上測量點(diǎn)的壁厚。3、測量葉片壁厚所用的輔助設(shè)備(1) ΥΤ-603型超聲波測厚儀(俄羅斯進(jìn)口)；(2)C1_114/1型示波器，與ΥΤ-603型超聲波測厚儀配合使用，專門用來測量半徑 小曲率大的圓弧面。(3)與葉片相同材料的試片三個(gè)，厚度分別為0. 5mm、1. 0mm、4. 0mm。(4)丙三醇(甘油)耦合劑。4、超聲波測厚原理(1)操作前的準(zhǔn)備用超聲波測厚儀的探頭蘸取適量的丙三醇(甘油)耦合劑分 別在0. 5mm、1. Omm和4. Omm三個(gè)試片上校正，合格(指Cl-114/1型示波器的讀數(shù)與以上三 個(gè)數(shù)值相等)后再對葉片的測量點(diǎn)進(jìn)行測試，邊測邊觀察測厚儀示波器的讀數(shù)，并將結(jié)果 記錄下來。(2)葉片進(jìn)氣邊A1 A5截面δ 7壁厚的測量先用葉背模板在A1 A5截面每個(gè)δ 7點(diǎn)的截面位置上找出Α、B、C三點(diǎn)，見圖3， 并記錄下測量值，邊測量邊拋修，直到所有的S 7點(diǎn)壁厚合格為止。
(3)葉片葉身A1 A5截面壁厚的測量將進(jìn)氣邊R1型面和壁厚δ 7都合格的葉片鑄件用模板分別在葉盆和葉背將壁厚測 量點(diǎn)用紅色或黑色的記號筆透過模板的圓孔標(biāo)識出待測點(diǎn)的位置，A1 A5截面壁厚測量點(diǎn) 的位置見圖1，同時(shí)記錄下壁厚測量值。(4)Ai A5 截面圖 8、9。因葉片內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對葉片進(jìn)行壁厚檢測時(shí)，需要在葉片上需要選擇三個(gè) 定位點(diǎn)，將專用模板在葉片上進(jìn)行定位，才能對葉身壁厚進(jìn)行測量。由于葉片內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此葉片壁厚的檢測顯得尤為重要和關(guān)鍵。按設(shè)計(jì) 要求，每片葉片A1 A5截面需要檢測45個(gè)點(diǎn)，而每個(gè)點(diǎn)的測量值精確與否取決于壁厚測量 點(diǎn)位置的正確性。采用該工藝方法能夠解決葉片鑄件壁厚檢測難的問題。實(shí)施例2一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，利用超聲波測厚方法進(jìn)行檢測；其技 術(shù)要點(diǎn)是使用專用模板對葉片進(jìn)行檢測；所述模板具體分為葉盆模板和葉背模板兩種，其 二者的結(jié)構(gòu)要求為所述模板主體部分為模板基體1，所述模板基體1的輪廓形狀和大小與 葉片相適應(yīng)(其厚度無嚴(yán)格要求)；所述模板基體1上設(shè)置有檢測孔3，所述檢測孔3的具 體布置位置和個(gè)數(shù)符合葉片檢測要求，檢測孔3個(gè)數(shù)為4 100，各個(gè)檢測孔3均勻布置在 模板基體1上；所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法具體要求是首先在葉片進(jìn)氣邊選擇2 個(gè)檢測點(diǎn)p點(diǎn)和Q點(diǎn)；然后檢測這兩點(diǎn)之一或二者處的壁厚；在P點(diǎn)或/和Q點(diǎn)的壁厚檢測合格的前提下；在葉片緣板內(nèi)通道上選擇一點(diǎn)R ；利 用P、Q、R三點(diǎn)作為定位點(diǎn)將葉片與所述葉盆模板或/和葉背模板相對固定，并借助于檢測 孔3找出葉片的葉盆或/和葉背上的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；之后分別對葉片的葉盆或/和葉背的壁
厚進(jìn)行測量。所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，P、Q兩點(diǎn)在距離進(jìn)氣邊的兩端不小 于3mm的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，兩點(diǎn)之間的距離不小于5mm ；R點(diǎn)距離進(jìn)氣邊或排氣邊不小于3mm。所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，在垂直于葉片主軸方向上至少設(shè)置 4個(gè)測量截面，分別測量每個(gè)截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、πκη共計(jì)至少9 個(gè)點(diǎn)；各個(gè)測量截面相互平行。所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，所使用的專用模板上還設(shè)置有固定 結(jié)構(gòu)2，所述固定結(jié)構(gòu)2具體與P、Q、R三點(diǎn)對應(yīng)設(shè)置，用于固定專用模板和被測葉片的相對 位置關(guān)系。因葉片內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對葉片進(jìn)行壁厚檢測時(shí)，需要在葉片上需要選擇三個(gè) 定位點(diǎn)，將專用模板在葉片上進(jìn)行定位，才能對葉身壁厚進(jìn)行測量。由于葉片內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此葉片壁厚的檢測顯得尤為重要和關(guān)鍵。按設(shè)計(jì) 要求，每片葉片A1 A5截面需要檢測47個(gè)點(diǎn)，而每個(gè)點(diǎn)的測量值精確與否取決于壁厚測量 點(diǎn)位置的正確性。采用該工藝方法能夠解決葉片鑄件壁厚檢測難的問題。需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)施例中，專用模板的使用是一個(gè)突出的創(chuàng)新點(diǎn)；配合專用模板而使用的本發(fā)明所述的檢測方法也具有創(chuàng)新性。本實(shí)施例采取葉片進(jìn)氣邊(兩點(diǎn))、葉背緣板內(nèi)通道(一點(diǎn))定位，使用專用模板 并配合超聲波方法檢測葉片壁厚，不僅葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確，其壁厚測量值精確。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，針對某大修機(jī)高壓渦輪工作葉片過去依賴于國外進(jìn)口，掌 握該項(xiàng)技術(shù)之后，可解決受制于人的問題，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)大修的迫切需求，降低其大修成本。利用葉片進(jìn)氣邊(兩點(diǎn))、緣板內(nèi)通道(一點(diǎn))定位，檢測葉片壁厚，可操作性強(qiáng)、 方便，葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、壁厚測量值精確，合格、準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100%。按照此工藝方法，即利用葉片進(jìn)氣邊P、Q兩點(diǎn)，葉背緣板內(nèi)通道一點(diǎn)R定位，使用 專用模板并配合超聲波方法檢測葉片壁厚，葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、壁厚測量值精確， 合格、準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100%。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例2內(nèi)容基本相同，其不同之處在于所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，在垂直于葉片主軸方向上設(shè)置5個(gè) 測量截面，分別測量每個(gè)截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、Π!、η共計(jì)至少9個(gè)點(diǎn)； 各個(gè)測量截面相互平行。P、Q兩點(diǎn)在距離進(jìn)氣邊的兩端不小于5mm的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇；R點(diǎn)距離進(jìn)氣邊或排 氣邊不小于5mmο
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，利用超聲波測厚方法進(jìn)行檢測；其特征 在于使用專用模板對葉片進(jìn)行檢測；所述模板具體分為葉盆模板和葉背模板兩種，其二者 的結(jié)構(gòu)要求為所述模板主體部分為模板基體(1)，所述模板基體(1)的輪廓形狀和大小與 葉片相適應(yīng)；所述模板基體(1)上設(shè)置有檢測孔(3)，所述檢測孔( 的具體布置位置和個(gè) 數(shù)符合葉片檢測要求，檢測孔C3)個(gè)數(shù)為4 100，各個(gè)檢測孔C3)均勻布置在模板基體(1) 上；所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法具體要求是首先在葉片進(jìn)氣邊選擇2個(gè)檢 測點(diǎn)P點(diǎn)和Q點(diǎn)；然后檢測這兩點(diǎn)之一或二者處的壁厚；在P點(diǎn)或/和Q點(diǎn)的壁厚檢測合格的前提下；在葉片緣板內(nèi)通道上選擇一點(diǎn)R ；利用P、 Q、R三點(diǎn)作為定位點(diǎn)將葉片與所述葉盆模板或/和葉背模板相對固定，并借助于檢測孔(3) 找出葉片的葉盆或/和葉背上的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；之后分別對葉片的葉盆或/和葉背的壁厚進(jìn) 行測量。
2.按照權(quán)利要求1所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，其特征在于所述復(fù)雜 空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，P、Q兩點(diǎn)在距離進(jìn)氣邊的兩端不小于3mm的范圍內(nèi)進(jìn) 行選擇，兩點(diǎn)之間的距離不小于5mm ；R點(diǎn)距離進(jìn)氣邊或排氣邊不小于3mm。
3.按照權(quán)利要求2所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，其特征在于所述復(fù)雜 空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，P、Q兩點(diǎn)在距離進(jìn)氣邊的兩端不小于5mm的范圍內(nèi)進(jìn) 行選擇；R點(diǎn)距離進(jìn)氣邊或排氣邊不小于5mm。
4.按照權(quán)利要求1或2或3所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，其特征在于 所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，在垂直于葉片主軸方向上至少設(shè)置4個(gè)測量 截面，分別測量每個(gè)截面上的\、δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ 7、m、η共計(jì)9個(gè)點(diǎn)；各個(gè)測 量截面相互平行。
5.按照權(quán)利要求4所述復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，其特征在于所述復(fù)雜 空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法中，所使用的專用模板上還設(shè)置有固定結(jié)構(gòu)O)，所述固定 結(jié)構(gòu)(2)具體與P、Q、R三點(diǎn)對應(yīng)設(shè)置，用于固定專用模板和被測葉片的相對位置關(guān)系。
全文摘要
一種復(fù)雜空心渦輪工作葉片壁厚檢測方法，利用超聲波測厚方法并使用專用模板對葉片進(jìn)行檢測；所述模板分為葉盆模板和葉背模板兩種；所述葉片壁厚檢測方法具體要求首先在葉片進(jìn)氣邊選擇2個(gè)檢測點(diǎn)P點(diǎn)和Q點(diǎn)；在P點(diǎn)或/和Q點(diǎn)的壁厚檢測合格的前提下，在葉片緣板內(nèi)通道上選擇一點(diǎn)R；利用P、Q、R三點(diǎn)作為定位點(diǎn)將葉片與所述葉盆模板或/和葉背模板相對固定，并借助于檢測孔(3)找出葉片的葉盆或/和葉背上的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；之后分別對葉片的葉盆或/和葉背的壁厚進(jìn)行測量。本發(fā)明可操作性強(qiáng)、方便，葉片壁厚測量點(diǎn)的位置準(zhǔn)確、壁厚測量值精確，合格、準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100％。
文檔編號G01B17/02GK102109336SQ20091024866
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者于穎, 史鳳嶺, 唐曉東, 孫革, 張澤海, 彭志江, 鄒建波, 韓大平 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司