[发明专利]一种发动机叶片原位超声检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及某航空发动机高压压气机I级转子叶片原位超声检测的技术背景，特别提供了一种发动机叶片原位超声检测方法。 

背景技术

某发动机高压压气机I级转子叶片在使用过程中排气侧榫头压力面转角R处产生了裂纹。为确保外场飞行安全，急需研究有效、可靠的无损检测方法对其进行原位检查。从相关资料中得知，民航IAE公司V2500 A5/D5系列发动机曾在高压压气机第Ⅳ级转子叶片榫头压力面发现过裂纹；很明显，此类事件严重影响着飞机的飞行安全。如果发动机返厂维修，可以对单片叶片进行无损检测，保证叶片的质量。但发动机返厂、分解、检查、组装、试车、合格交付等过程不仅周期长、而且费用高，此方案不宜采用。 

为解决这一类技术问题，人们期望获得一种技术效果更好的发动机叶片原位超声检测方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种技术学效果优良的发动机叶片原位超声检测方法。 

本发明提供了一种发动机叶片原位超声检测方法，其特征在于：使用专用的探头在发动机叶片外场进行原位检测，在超声波探伤仪上得到A扫描波形图，然后根据A扫描波形图判定探头扫查区域内的被检测叶片是否有损伤； 

所述专用的探头具体由下述结构组成：探头体1、插接座2、水管3、电缆4、压电晶片5；其中：探头体1与插接座2固定连接为一体；水管3和电缆4都布置在探头体1与插接座2内部并延伸到插接座2远离其与探头体1连接处的外部；压电晶片5固定设置在探头体1靠近被探测物的前端，且其与电缆4构成电连接；

探头体1朝向被检测对象一侧的外端面上还设置有连通外部的注水孔5，注水孔5与水管3相连接；

电缆4连接着超声波探伤仪。

  

本发明所述发动机叶片原位超声检测方法，还要求保护下述的优选内容：

所述发动机叶片原位超声检测方法中，专用探头放置在被检测叶片叶盆侧缘板上，采用斜入射方式对叶片榫头可能发生裂纹的区域进行检查；具体的超声波斜入射检查方法具体为采用纯横波检查。

  

所述发动机叶片原位超声检测方法中还有下述要求：

1）折射角范围满足下述两个条件：其一，折射声束是纯横波；其二，折射主声束要求覆盖叶片榫头根部型面，最大折射角要求不超过榫头底面排气侧压力面，折射角的取值范围是32-38.7°，折射角依据斯奈尔定律并根据下述公式可以计算：

  ----------------------------①

 ---------------------②

式中：为纵波入射角（第一临界角）；为最小横波折射角；为纵波在有机玻璃中的声速2700m/s；为纵波在钛合金叶片中的声速6100m/s；为横波在钛合金叶片中的声速3200m/s；为入射角，亦即专用探头的压电晶片5的法线和被检测叶片榫头缘板之间的夹角；

2）所述专用探头满足下述要求：其整体为轴状或者杆状组件，横截面外轮廓最大直径或者横截面的外接圆直径要求≤ 9mm。针对发动机上可能伸进探头的机匣处圆孔直径尺寸，可以对应调整这一要求。,

所述发动机叶片原位超声检测方法中，专用探头的探头体1的横截面外轮廓为圆形，同时，探头体1朝向被检测对象一侧的外端面与探头体1的轴线之间有12~16°的夹角（进一步优选为14°夹角）。

  

所述发动机叶片原位超声检测方法中，首先针对表面制有人工伤的参比标准件首先对探头进行灵敏度校验和检测有效性的效果验证，然后再进行发动机叶片原位超声检测相关操作。

参比标准件是超声检测中用来调整仪器的参考灵敏度和测量范围，保证扫查灵敏度足以发现所要求尺寸与取向的缺陷，以及将所检出的不连续信号与样件中已知反射体所产生的信号比较，从而评价缺陷的大小的依据。因此，参比标准件的制作是实施检测的先决条件。 

  

所述表面制有人工伤的参比标准件满足下述要求：长（L）×宽（d）×开口宽度（W）为3.81mm×3.08mm×0.20mm；具体为电火花加工获得。参比标准件上人工伤的具体要求是我们根据大量实验数据和理论研究最后得到的研究成果。

根据研究，被测物上可能发生的实际的裂纹断裂面通常是一个略有起伏，大致平行于榫头底面的类扇形面。同时，我们以V2500-A5和D5发动机高压压气机IV级转子叶片榫头参比标准件上的人工伤进行了检定，最终制定出针对人工伤的要求。 

  

本发明中，关于专用探头的波型的确定，相关知识介绍如下：