[发明专利]一种适用于表面裂纹缺陷检出概率试验的高效试件制备及试验方法

说明书

本发明涉及一种适用于表面裂纹缺陷检出概率试验的高效试件制备及试验方法，可实现利用多孔平板拉伸试件有效增加单个试件上的裂纹数量。在多孔平板拉伸试件上可采取串列型、四方型、交叉型三种不同方式打下四个相同孔径的小孔，孔径由具体试验的发动机涡轮盘偏心孔大小确定；采用电火花在试件单侧孔边应力集中部位预制缺口，并通过计算确定终止试验时的裂纹长度，由于电火花缺口仅存在于试件单侧，同一位置试件两侧表面所观测到的裂纹长度通常存在一定差异，因而这种方式可有效增加单个试件上的裂纹数量。本发明实现了表面裂纹缺陷检出概率试验的试件高效制备，有效提高了表面裂纹的获取效率。

技术领域

本发明是一种表面裂纹缺陷检出概率试验试件的高效制备方法，它增加单个试件上的裂纹数量，有效提高了检测裂纹的获取效率，属于航空航维修无损探伤技术领域，特别是表面裂纹缺陷检测领域。

背景技术

航空发动机涡轮盘服役条件恶劣(高温、高压、高转速等)，为了有效提高以涡轮盘为代表的断裂关键件及限寿件的可靠性，在发动机返厂检修时，通常会进行无损检测，以降低涡轮盘在服役过程中因疲劳裂纹导致的失效风险。为保证涡轮盘返厂检修中所采用的检测手段与实际应用的一致性，必须开展检测试验以积累足量的裂纹检测样本从而对相应检测水平进行准确评估，而大量的裂纹检测样本直接采用现役飞机发动机的零部件会使成本极其高昂。因此，有必要采用一种高效试件制备方法，其制备过程需能够再现涡轮盘缺陷的形成过程，且在满足试验所需的大量裂纹的前提下尽可能降低成本。这对无损探伤检测试验的开展有重要意义。

对表面裂纹缺陷检出概率试验试件的制备存在以下显著问题：(1)如何在满足试验要求的所需最小裂纹数量条件下，尽可能减少制备试件的数量以降低成本、提高检测裂纹的获取效率。(2)如何在不同类型的试验中保证相邻孔预制缺口疲劳裂纹的扩展不会相互干扰。(3)如何简化试件设计，保证试件的通用性和适用性。查阅了已有专利和文献，并未发现可以能够解决上述两个核心问题的表面裂纹缺陷检出概率试验试件制备的方法，因此有必要设计一种适用于表面裂纹缺陷检出概率试验的高效试件制备方法。

发明专利CN 201310630280设计了一种检测缺陷扫描程式灵敏度的方法，通过于光罩的一个或多个灵敏度检测样本单元上制作一个或多个不同形状缺陷检测样本组，建立缺陷扫描程式对灵敏度检测样本单元进行扫描，对所捕获的缺陷检测样本的形状和尺寸进行分析，获得缺陷检测样本的形状和其所对应的最小尺寸，以此结果确定缺陷扫描程式的灵敏度。该样本组不是检验力学性能的试件，不能用于开展力学疲劳试验，且该方法适用于集成电路领域，而不适用于针对航空发动机断裂关键件及限寿件无损探伤检测水平的评估。

实用新型CN201721710074设计了一种缺陷的无损检测系统。该专利通过检测线圈通电产生交变磁场，由于试件缺陷处与无缺陷处对热量的传导能力不同，利用计算机对热成像摄像机采集的热分布图像进行分析可以得到试件的缺陷情况。该专利不能满足缺陷检测试验样本的高效制备。

现有文献“龚金龙,盖志刚,解维浩,等.CFRP层板缺陷红外热波雷达成像检测概率研究[J].红外与激光工程,2017,46(10),276-284”在试验中采用平顶盲孔模拟材料内部层板缺陷，每个检测试样共预制9个缺陷，缺陷直径D为2～13mm。但该试件缺陷直径不唯一，且没有疲劳裂纹的预制，也不是标准的平板拉伸试件，不能用于表面裂纹缺陷检出概率试验。

综上，现有技术不能满足表面裂纹缺陷检出概率试验高效试件制备的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于表面裂纹缺陷检出概率试验的高效试件制备及试验方法，满足表面裂纹缺陷检出概率试验需求，且利用多孔平板拉伸试件有效增加单个试件上的裂纹数量，实现了表面裂纹缺陷检出概率试验的试件高效制备，有效提高了检测裂纹的获取效率。

本发明的技术解决方案是：

一种适用于表面裂纹缺陷检出概率试验的高效试件制备方法，包括：