CN104749248A - 一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法 - Google Patents

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陈新波
孙金立
袁英民
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Abstract

一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法，包括准备超声波探伤仪、试块和耦合剂，进行探伤灵敏度标定，扫查整个旋翼桨叶大梁，进行波型识别和缺陷判定四个步骤；在扫查过程中，如在荧光屏上出现反射回波，且波形随探头前后移动而移动，波峰高度也随探头前后移动而变化，且探头前端区域无耦合剂堆积，则可判为缺陷信号；本方法运用超声横波探伤方法，可以原位探测旋翼大梁内外表面缺陷，波型识别中采用前后移动探头和及时擦出探头前端耦合剂堆积的方法，保证了有效判断出缺陷信号。

Description

一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法
技术领域
本发明涉及一种原位探伤方法，尤其涉及一种桨叶大梁超声波原位探伤方法。
背景技术
直升机旋翼由桨毂和桨叶构成，安装在旋翼轴上。直升机的方向操控装置通过四根细长的操控杆与桨毂相连，引起桨毂在立面内绕主轴转动，并与水平面形成一定角度，从而实现直升机的前飞、后退与侧飞。形如细长机翼的桨叶则连在桨毂上，直升机发动机转动时，带动桨毂和桨叶一起旋转。桨叶旋转时与周围空气相互作用，产生沿旋翼轴的拉力。另外，桨叶本身还具有绕桨毂的直升机旋翼桨叶系统的挥舞运动、摆振运动和变距运动。因此，直升机旋翼桨叶大梁会受到较大的交变载荷。
旋翼桨叶大梁在较大的交变载荷的多次作用下，可能发生疲劳损伤。且在交变载荷的作用下，损伤会以一定速率扩展，形成疲劳破坏，危及直升机的飞行安全。因此，对直升机旋翼桨叶大梁实施无损检测，把损伤消灭在地面至关重要。
目前，直升机的旋翼桨叶大梁只是由机务人员目视检查，仅能发现较大的外部损伤。本专利提出了一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法，可有效检测出旋翼桨叶大梁内、外表面缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：提供一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：准备超声波探伤仪、试块和耦合剂，具体为：超声波探伤仪的探头选择横波探头；所述试块的形状、材质、表面粗糙度与旋翼桨叶大梁一致；在所述试块的内表面制作深0.5mm、长3mm的内表面人工裂纹；在所述试块的外表面制作深0.5mm、长3mm的外表面人工裂纹；所述耦合剂采用低温润滑油脂；
步骤二：进行探伤灵敏度标定，具体为：
接通超声波探伤仪的电源，将所述探头放在试块上，使声束方向与试块中的外表面人工裂纹方向垂直，将探头的前沿置于距外表面人工裂纹约10mm处，使耦合良好且超声波探伤仪的荧光屏上出现的波形稳定；前后移动并稍微摆动所述探头使内表面人工裂纹的反射波达到最高；
此时调节超声波探伤仪的增益，使内表面人工裂纹的反射波的高度达到超声波探伤仪的荧光屏的屏幕满刻度的100％；
前后移动并稍微摆动所述探头使外表面人工裂纹达到最高；
观察外表面人工裂纹的反射波的高度，若达到50％，则探伤灵敏度标定完毕；
步骤三：扫查整个旋翼桨叶大梁；具体为：
在旋翼桨叶大梁的检测区表面涂上一层耦合剂；
将探头放在旋翼桨叶大梁的表面，使声束方向指向旋翼伸展方向，并使所述荧光屏上波形稳定；
将所述探头缓慢向左右、向前移动，操纵探头时不可压得过紧，应使压力中心靠近探头的入射点，移动过程中要保持探头的前端区域无耦合剂堆积；
用所述探头将整个旋翼桨叶大梁扫查一遍；
步骤四：进行波型识别和缺陷判定；具体为：
在扫查过程中，如荧光屏上除始波外没有任何反射回波，则可判断旋翼桨叶大梁检测区内、外表面无任何缺陷；
如在荧光屏上出现反射回波，且波形随探头前后移动而移动，波峰高度也随探头前后移动而变化，且波形和波峰高度的变化在探头的移动过程中重复性好，另外探头的前端区域无耦合剂堆积，则可判断旋翼桨叶大梁中有裂纹缺陷。
作为本发明的改进，所述的探头是入射角为53度、频率为2.5MHz的横波探头。
作为本发明的进一步改进，所述耦合剂采用932号低温润滑油油脂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)运用超声横波探伤方法，可以原位探测旋翼大梁内外表面缺陷；
(2)扫查中克服了旋翼大梁表面为曲面带来的耦合不佳，超声能量不能更多的传递到大梁中去的难题；
(3)波型识别中采用前后移动探头和及时擦出探头前端耦合剂堆积的方法，保证了有效的判断缺陷信号。
附图说明
图1是旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法的流程图；
图2是探伤灵敏度标定示意图；
图3是旋翼桨叶大梁超声波原位探伤示意图；
图4是耦合剂堆积产生干扰波的示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。
如图1所示，图1是旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法的流程图，本方法运用超声横波探伤方法，可以原位探测旋翼大梁内外表面缺陷，旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法包括如下四个步骤：
步骤一：准备超声波探伤仪、试块3和耦合剂11，具体为：超声波探伤仪的探头2选择横波探头；所述试块3的形状、材质、表面粗糙度与旋翼桨叶大梁10一致；在所述试块3的内表面制作深0.5mm、长3mm的内表面人工裂纹100；在所述试块3的外表面制作深0.5mm、长3mm的外表面人工裂纹101；所述耦合剂11选用低温润滑油脂。因为低温润滑油脂粘稠性较强，涂抹在旋翼桨叶大梁10上时不易流淌。
步骤二：进行探伤灵敏度标定，如图2所示，步骤二具体为：接通超声波探伤仪的电源，将所述探头2放在试块3上，使声束方向与试块3中的外表面人工裂纹101方向垂直，将探头2的前沿置于距外表面人工裂纹101约10mm处，使耦合良好且超声波探伤仪的荧光屏4上出现的波形稳定；前后移动并稍微摆动所述探头2使内表面人工裂纹100的反射波达到最高；
此时调节超声波探伤仪的增益，使内表面人工裂纹100的反射波的高度达到超声波探伤仪的荧光屏4的屏幕满刻度的100％；
前后移动并稍微摆动所述探头2使外表面人工裂纹101达到最高；
观察外表面人工裂纹101的反射波的高度，若达到50％，则灵敏度标定完毕；
步骤三：扫查整个旋翼桨叶大梁10；
直升机旋翼桨叶大梁为D型空心结构，厚度为4-9mm，在工作过程中因承受拉压应力容易出现垂直于表面的疲劳裂纹。根据横波在板材中遇到疲劳裂纹反射的规律，如图3所示，横波声束入射到旋翼桨叶大梁10内部，在传播过程中在内表面缺陷8和外表面缺陷9处均可以引起反射，产生缺陷波6，前后移动探头2，可以使得内、外表面的缺陷能够最多的发射超声横波。
步骤三具体为：
在旋翼桨叶大梁10的检测区表面涂上一层耦合剂11；
将探头2放在旋翼桨叶大梁10的表面，使声束方向指向旋翼伸展方向，并使所述荧光屏4上波形稳定；
将所述探头2缓慢向左右、向前移动，操纵探头2时不可压得过紧，应使压力中心靠近探头2的入射点，移动过程中要保持探头2的前端区域无耦合剂堆积，用所述探头2将整个旋翼桨叶大梁10扫查一遍；
步骤四：进行波型识别和缺陷判定；该步骤具体为：
在扫查过程中，如荧光屏4上除始波5外没有任何反射回波，则可判断旋翼桨叶大梁10检测区内、外表面无任何缺陷；
如在荧光屏4上出现反射回波，且波形随探头2前后移动而移动，波峰高度也随探头2前后移动而变化，且波形和波峰高度的变化在探头2的移动过程中重复性好，另外探头2的前端区域无耦合剂堆积，则可判断旋翼桨叶大梁10中有裂纹缺陷；
在荧光屏4上可能有很多原因会出现其他杂波，如，探头缺陷产生的杂波，变形纵波引起的回波等。但是探头缺陷产生的杂波永远在始波后面，比较杂乱。变形纵波只在特定的反射环境下产生，前后移动探头3时重复性较差。探头2在扫查过程中，由于探头2移动形成的耦合剂的条状堆积也会吸收部分的超声波能量并反射，在荧光屏上形成回波，这种回波有时会干扰对缺陷的判断，如图4所示，耦合剂11堆积会产生的干扰波7，这时，将有油的手指按在超声波经过的路径上，或者擦掉耦合剂11的堆积，回波会立即消失。本发明在扫查中采用前后移动探头和及时擦出探头前端耦合剂堆积的方法，保证了有效判断出缺陷信号。
本发明优选采用入射角为53度、频率为2.5MHz的横波探头对旋翼桨叶大梁10进行损伤检测。由于旋翼桨叶大梁10的表面不是平面，而是弧面，导致探头2与旋翼桨叶大梁10的表面往往不能很好的耦合，而且波的能量有相当一部分是通过接触面传播和接收的，与接触油膜的厚度和大小有一定的关系。本发明优选采用932号低温润滑油油脂，932号低温润滑油油脂粘稠，这样在接触面上形成一层适当厚度的油膜，克服了旋翼大梁表面为曲面带来的耦合不佳，超声能量不能更多的传递到大梁中去的难题，超声波能量可以更多的传播到大梁中，探伤效果较好。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：准备超声波探伤仪、试块(3)和耦合剂(11)，具体为：超声波探伤仪的探头(2)选择横波探头；所述试块(3)的形状、材质、表面粗糙度与旋翼桨叶大梁(10)一致；在所述试块(3)的内表面制作深0.5mm、长3mm的内表面人工裂纹(100)；在所述试块(3)的外表面制作深0.5mm、长3mm的外表面人工裂纹(101)；所述耦合剂(11)采用低温润滑油脂；
步骤二：进行探伤灵敏度标定，具体为：
接通超声波探伤仪的电源，将所述探头(2)放在试块(3)上，使声束方向与试块(3)中的外表面人工裂纹(101)方向垂直，将探头(2)的前沿置于距外表面人工裂纹(101)约10mm处，使耦合良好且超声波探伤仪的荧光屏(4)上出现的波形稳定；前后移动并稍微摆动所述探头(2)使内表面人工裂纹(100)的反射波达到最高；
此时调节超声波探伤仪的增益，使内表面人工裂纹(100)的反射波的高度达到超声波探伤仪的荧光屏(4)的屏幕满刻度的100％；
前后移动并稍微摆动所述探头(2)使外表面人工裂纹(101)达到最高；
观察外表面人工裂纹(101)的反射波的高度，若达到50％，则探伤灵敏度标定完毕；
步骤三：扫查整个旋翼桨叶大梁(10)，具体为：
在旋翼桨叶大梁(10)的检测区表面涂上一层耦合剂(11)；
将探头(2)放在旋翼桨叶大梁(10)的表面，使声束方向指向旋翼伸展方向，并使所述荧光屏(4)上波形稳定；
将所述探头(2)缓慢向左右、向前移动，操纵探头(2)时不可压得过紧，应使压力中心靠近探头(2)的入射点，移动过程中要保持探头(2)的前端区域无耦合剂堆积；
用所述探头(2)将整个旋翼桨叶大梁(10)扫查一遍；
步骤四：进行波型识别和缺陷判定，具体为：
在扫查过程中，如荧光屏(4)上除始波(5)外没有任何反射回波，则可判断旋翼桨叶大梁(10)检测区内、外表面无任何缺陷；
如在荧光屏(4)上出现反射回波，且波形随探头(2)前后移动而移动，波峰高度也随探头(2)前后移动而变化，且波形和波峰高度的变化在探头(2)的移动过程中重复性好，另外探头(2)的前端区域无耦合剂堆积，则可判断旋翼桨叶大梁(10)中有裂纹缺陷。
2.如权利要求1所述的一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法，其中所述的探头(2)是入射角为53度、频率为2.5MHz的横波探头。
3.如权利要求1或2所述的一种旋翼桨叶大梁超声波原位探伤方法，其中所述耦合剂(11)采用932号低温润滑油油脂。
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