专利名称：一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法
技术领域：
本发明涉及无余量、复杂、空心高压涡轮工作叶片铸件、成品叶片壁厚的检测技 术，特别提供了一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法。
背景技术：
现有技术中，某大修机高压涡轮工作叶片属于对流冲击、气膜复合气冷的空心叶 片是一种薄壁(壁厚变截面)、内腔复杂、变曲面构造的小型复杂结构件；叶片为空心结构， 内腔形状叶盆、叶背呈条形搭接方式，条形的横断面为球面，肋宽十分狭窄。这种复杂的内腔结构使叶片铸件在进行壁厚检测时困难很大。因此，人们渴望获 得一种技术效果好、可操作性强的复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果好、可操作性强的复杂空心涡轮工作叶片壁厚 检测方法。本发明提供了一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，利用超声波测厚方法进 行检测；其特征在于使用专用模板对叶片进行检测；所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其 二者的结构要求为所述模板主体部分为模板基体1，所述模板基体1的轮廓形状和大小与 叶片相适应(其厚度无严格要求)；所述模板基体1上设置有检测孔3，所述检测孔3的具 体布置位置和个数符合叶片检测要求，检测孔3个数为4 100，各个检测孔3均勻布置在 模板基体1上；所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法具体要求是首先在叶片进气边选择2 个检测点P点和Q点；然后检测这两点之一或二者处的壁厚；在P点或/和Q点的壁厚检测合格的前提下；在叶片缘板内通道上选择一点R ；利 用P、Q、R三点作为定位点将叶片与所述叶盆模板或/和叶背模板相对固定，并借助于检测 孔3找出叶片的叶盆或/和叶背上的各个监测点；之后分别对叶片的叶盆或/和叶背的壁
厚进行测量。本发明所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，还要求保护下数的优选内容所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点在距离进气边的两端不小 于3mm的范围内进行选择，两点之间的距离不小于5mm ；R点距离进气边或排气边不小于3mm。进一步优选内容要求是所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点 在距离进气边的两端不小于5mm的范围内进行选择；R点距离进气边或排气边不小于5mm。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，在垂直于叶片主轴方向上至少设置 4个测量截面，分别测量每个截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、πκη共计至少9 个点；各个测量截面相互平行。
所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，所使用的专用模板上还设置有固定 结构2，所述固定结构2具体与P、Q、R三点对应设置，用于固定专用模板和被测叶片的相对 位置关系。因叶片内腔结构非常复杂，对叶片进行壁厚检测时，需要在叶片上需要选择三个 定位点，将专用模板在叶片上进行定位，才能对叶身壁厚进行测量。由于叶片内腔结构非常复杂，因此叶片壁厚的检测显得尤为重要和关键。按设计 要求，每片叶片A1 A5截面需要检测47个点，而每个点的测量值精确与否取决于壁厚测量 点位置的正确性。采用该工艺方法能够解决叶片铸件壁厚检测难的问题。需要重点强调的是，本发明中，专用模板的使用是一个突出的创新点；配合专用模 板而使用的本发明所述的检测方法也具有创新性。本发明采取叶片进气边(两点)、叶背缘板内通道(一点)定位，使用专用模板并 配合超声波方法检测叶片壁厚，不仅叶片壁厚测量点的位置准确，其壁厚测量值精确。相对于现有技术而言，针对某大修机高压涡轮工作叶片过去依赖于国外进口，掌 握该项技术之后，可解决受制于人的问题，满足发动机大修的迫切需求，降低其大修成本。利用叶片进气边(两点)、缘板内通道(一点)定位，检测叶片壁厚，可操作性强、 方便，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确，合格、准确率能够达到100%。按照此工艺方法，即利用叶片进气边P、Q两点，叶背缘板内通道一点R定位，使用 专用模板并配合超声波方法检测叶片壁厚，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确， 合格、准确率能够达到100%。
图1为叶身A1 A5截面壁厚测量点的位置示意图；图2为叶片铸件上三个定位点的位置示意图；图3为三点测量法进气边δ 7的壁厚测量原理示意图；图4为叶盆模板结构示意图之一；图5为叶盆模板结构示意图之二 ；图6为叶盆模板结构示意图之一；图7为叶盆模板结构示意图之二 ；图8为叶片叶身A1 A5截面图之一；图9为叶片叶身A1 A5截面图之二。
具体实施例方式实施例1一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法(如附图1 9所示)，依次进行如下操 作叶片铸件壁厚检测P、Q和R点的设计和选择，见图2。叶片铸件P、Q两处壁厚、δ 7壁厚的合格检测，见图3。P、Q两处壁厚δ 7合格后，用图4的专用模板确定叶身上的壁厚测量点的位置，然 后检测叶身壁厚。
具体要求如下1)叶片铸件叶身壁厚测量点的位置叶片铸件叶身A1 A5五个截面壁厚测量点 有δ^ δ2、δ3、δ4、δ 5min、δΜη、δ 7、m、η等共计45个点，每个截面壁厚测量点的位置见 图1。2)叶片铸件壁厚检测定位工艺叶片上的三个定位点选择在进气边两个即P点和 Q点，缘板内通道一个即R点，见图2。3)用三点测量法，检测进气边P、Q两点的壁厚δ 7 在叶片上的三个定位点确定之 后，按照图3所示，先对叶片铸件进气边P、Q两处Α、B、C三点进行测量(此方法称为三点 测量法)，其目的是准确地测量B点δ 7的厚度。4)叶身壁厚测量点位置的确定及检测进气边壁厚、检测合格后，用图4的专用 模板，分别靠在叶片P、Q、R的定位点上，用彩笔透过专用模板上Φ 2mm的小孔，将叶盆、叶背 上壁厚检测点的位置确定下来，然后分别对叶片叶盆、叶背的壁厚进行测量。按照此工艺方法，即利用叶片进气边P、Q两点，叶背缘板内通道一点R定位，使用 专用模板并配合超声波方法检测叶片壁厚，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确， 合格、准确率能够达到100%。现将所涉及到的相关设备详细说明如下1、图3中采用“三点法”测量进气边δ 7的壁厚所使用的定位模板图形实物形貌见 图4 7。2、使用专用模板进行辅助定位的定位原理过程是①先用定位模板按图2上定位 点将定位模板与叶片靠紧，用记号笔将叶片进气边每个截面上的测量点透过定位模板上的 小孔点在叶片(进气边)上，该点就是B点；②然后将定位模板取下，再在B点附近找出Α、 C两点，将叶片的进气边抛修，边抛修边用ΥΤ-603型超声波测厚仪测量壁厚，同时还要用进 气边的样板测量每个截面外型面的尺寸；③进气边B点δ 7的壁厚合格后，再将定位模板与 叶片靠紧，用记号笔透过定位模板叶身上的小孔点在叶片的叶身上；④再用ΥΤ-603型超声 波测厚仪测量叶片的叶身上测量点的壁厚。3、测量叶片壁厚所用的辅助设备(1) ΥΤ-603型超声波测厚仪(俄罗斯进口)；(2)C1_114/1型示波器，与ΥΤ-603型超声波测厚仪配合使用，专门用来测量半径 小曲率大的圆弧面。(3)与叶片相同材料的试片三个，厚度分别为0. 5mm、1. 0mm、4. 0mm。(4)丙三醇(甘油)耦合剂。4、超声波测厚原理(1)操作前的准备用超声波测厚仪的探头蘸取适量的丙三醇(甘油)耦合剂分 别在0. 5mm、1. Omm和4. Omm三个试片上校正，合格(指Cl-114/1型示波器的读数与以上三 个数值相等)后再对叶片的测量点进行测试，边测边观察测厚仪示波器的读数，并将结果 记录下来。(2)叶片进气边A1 A5截面δ 7壁厚的测量先用叶背模板在A1 A5截面每个δ 7点的截面位置上找出Α、B、C三点，见图3， 并记录下测量值，边测量边抛修，直到所有的S 7点壁厚合格为止。
(3)叶片叶身A1 A5截面壁厚的测量将进气边R1型面和壁厚δ 7都合格的叶片铸件用模板分别在叶盆和叶背将壁厚测 量点用红色或黑色的记号笔透过模板的圆孔标识出待测点的位置，A1 A5截面壁厚测量点 的位置见图1，同时记录下壁厚测量值。(4)Ai A5 截面图 8、9。因叶片内腔结构非常复杂，对叶片进行壁厚检测时，需要在叶片上需要选择三个 定位点，将专用模板在叶片上进行定位，才能对叶身壁厚进行测量。由于叶片内腔结构非常复杂，因此叶片壁厚的检测显得尤为重要和关键。按设计 要求，每片叶片A1 A5截面需要检测45个点，而每个点的测量值精确与否取决于壁厚测量 点位置的正确性。采用该工艺方法能够解决叶片铸件壁厚检测难的问题。实施例2一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，利用超声波测厚方法进行检测；其技 术要点是使用专用模板对叶片进行检测；所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其 二者的结构要求为所述模板主体部分为模板基体1，所述模板基体1的轮廓形状和大小与 叶片相适应(其厚度无严格要求)；所述模板基体1上设置有检测孔3，所述检测孔3的具 体布置位置和个数符合叶片检测要求，检测孔3个数为4 100，各个检测孔3均勻布置在 模板基体1上；所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法具体要求是首先在叶片进气边选择2 个检测点p点和Q点；然后检测这两点之一或二者处的壁厚；在P点或/和Q点的壁厚检测合格的前提下；在叶片缘板内通道上选择一点R ；利 用P、Q、R三点作为定位点将叶片与所述叶盆模板或/和叶背模板相对固定，并借助于检测 孔3找出叶片的叶盆或/和叶背上的各个监测点；之后分别对叶片的叶盆或/和叶背的壁
厚进行测量。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点在距离进气边的两端不小 于3mm的范围内进行选择，两点之间的距离不小于5mm ；R点距离进气边或排气边不小于3mm。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，在垂直于叶片主轴方向上至少设置 4个测量截面，分别测量每个截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、πκη共计至少9 个点；各个测量截面相互平行。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，所使用的专用模板上还设置有固定 结构2，所述固定结构2具体与P、Q、R三点对应设置，用于固定专用模板和被测叶片的相对 位置关系。因叶片内腔结构非常复杂，对叶片进行壁厚检测时，需要在叶片上需要选择三个 定位点，将专用模板在叶片上进行定位，才能对叶身壁厚进行测量。由于叶片内腔结构非常复杂，因此叶片壁厚的检测显得尤为重要和关键。按设计 要求，每片叶片A1 A5截面需要检测47个点，而每个点的测量值精确与否取决于壁厚测量 点位置的正确性。采用该工艺方法能够解决叶片铸件壁厚检测难的问题。需要重点强调的是，本实施例中，专用模板的使用是一个突出的创新点；配合专用模板而使用的本发明所述的检测方法也具有创新性。本实施例采取叶片进气边(两点)、叶背缘板内通道(一点)定位，使用专用模板 并配合超声波方法检测叶片壁厚，不仅叶片壁厚测量点的位置准确，其壁厚测量值精确。相对于现有技术而言，针对某大修机高压涡轮工作叶片过去依赖于国外进口，掌 握该项技术之后，可解决受制于人的问题，满足发动机大修的迫切需求，降低其大修成本。利用叶片进气边(两点)、缘板内通道(一点)定位，检测叶片壁厚，可操作性强、 方便，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确，合格、准确率能够达到100%。按照此工艺方法，即利用叶片进气边P、Q两点，叶背缘板内通道一点R定位，使用 专用模板并配合超声波方法检测叶片壁厚，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确， 合格、准确率能够达到100%。实施例3本实施例与实施例2内容基本相同，其不同之处在于所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，在垂直于叶片主轴方向上设置5个 测量截面，分别测量每个截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、Π!、η共计至少9个点； 各个测量截面相互平行。P、Q两点在距离进气边的两端不小于5mm的范围内进行选择；R点距离进气边或排 气边不小于5mmο
权利要求
1.一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，利用超声波测厚方法进行检测；其特征 在于使用专用模板对叶片进行检测；所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其二者 的结构要求为所述模板主体部分为模板基体(1)，所述模板基体(1)的轮廓形状和大小与 叶片相适应；所述模板基体(1)上设置有检测孔(3)，所述检测孔( 的具体布置位置和个 数符合叶片检测要求，检测孔C3)个数为4 100，各个检测孔C3)均勻布置在模板基体(1) 上；所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法具体要求是首先在叶片进气边选择2个检 测点P点和Q点；然后检测这两点之一或二者处的壁厚；在P点或/和Q点的壁厚检测合格的前提下；在叶片缘板内通道上选择一点R ；利用P、 Q、R三点作为定位点将叶片与所述叶盆模板或/和叶背模板相对固定，并借助于检测孔(3) 找出叶片的叶盆或/和叶背上的各个监测点；之后分别对叶片的叶盆或/和叶背的壁厚进 行测量。
2.按照权利要求1所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，其特征在于所述复杂 空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点在距离进气边的两端不小于3mm的范围内进 行选择，两点之间的距离不小于5mm ；R点距离进气边或排气边不小于3mm。
3.按照权利要求2所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，其特征在于所述复杂 空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点在距离进气边的两端不小于5mm的范围内进 行选择；R点距离进气边或排气边不小于5mm。
4.按照权利要求1或2或3所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，其特征在于 所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，在垂直于叶片主轴方向上至少设置4个测量 截面，分别测量每个截面上的\、δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ 7、m、η共计9个点；各个测 量截面相互平行。
5.按照权利要求4所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，其特征在于所述复杂 空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，所使用的专用模板上还设置有固定结构O)，所述固定 结构(2)具体与P、Q、R三点对应设置，用于固定专用模板和被测叶片的相对位置关系。
全文摘要
一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，利用超声波测厚方法并使用专用模板对叶片进行检测；所述模板分为叶盆模板和叶背模板两种；所述叶片壁厚检测方法具体要求首先在叶片进气边选择2个检测点P点和Q点；在P点或/和Q点的壁厚检测合格的前提下，在叶片缘板内通道上选择一点R；利用P、Q、R三点作为定位点将叶片与所述叶盆模板或/和叶背模板相对固定，并借助于检测孔(3)找出叶片的叶盆或/和叶背上的各个监测点；之后分别对叶片的叶盆或/和叶背的壁厚进行测量。本发明可操作性强、方便，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确，合格、准确率能够达到100％。
文档编号G01B17/02GK102109336SQ20091024866
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者于颖, 史凤岭, 唐晓东, 孙革, 张泽海, 彭志江, 邹建波, 韩大平 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司