CN109580769A - 一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法 - Google Patents

一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，步骤为：制作标定样件，带有5个通气孔，将其中4个通气孔分别按通气孔内圆周的进气方向、进气方向左、进气方向右、进气方向下各加工一条定位刻槽；用标定样件上通气孔内孔圆周的四条定位刻槽，并分为四个区域，使孔检测信号与孔圆周位置一一对应；采用涡流检测仪中的涡流旋转扫查枪对示波器进行观察，以正旋波先出现的波峰或波谷最大值对应的时基线位置作为定位刻槽的位置；保持一致的旋转枪起点，当发现显示信号时即可确定显示产生区域的准确位置。本发明将异常涡流显示信号与引起异常涡流显示信号的涡轮盘通气孔内圆周的准确位置相对应，有效排除干扰信号，增加了涡轮盘通气孔裂纹检测可靠性。

Description

一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法
技术领域
本发明涉及无损检测，特别提供了一种专用于涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法。
背景技术
某发动机涡轮盘通气孔直径为Ф6.7mm、长度为59.5mm，通气孔内部不仅承受着涡轮盘旋转带来的高低周应力，还承受着一定的高温热应力，因此在发动机使用一定时间进行分解修理时需要对通气孔内部进行检查，目的是检查通气孔内的疲劳应力裂纹。对该通气孔内裂纹的常用检测方法为涡流检测方法，但是由于孔内加工刀痕会造成干扰信号，因此在修理检查时需要对干扰信号进行排除，排除干扰信号必须确定干扰信号产生的位置。目前常采用手动旋转阻抗平面法和涡流旋转扫查枪时基扫描法两种方法，手动旋转阻抗平面法无法确定信号产生的孔周向位置，涡流旋转扫查枪时基扫描法中的时基线代表孔圆周，但是缺少对时基线准确标定的方法。
发明内容
针对现有技术中涡轮盘通气孔的定位检测缺少对时基线准确标定无法排除干扰信号等不足，本发明要解决的问题是提供一种可有效排除干扰信号、提高检测可靠性的涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，包括以下步骤：
1)制作标定样件，其上带有5个完整的通气孔，将其中4个通气孔分别按通气孔内圆周的进气方向、进气方向左、进气方向右、进气方向下各加工一条定位刻槽；
2)用标定样件上通气孔内孔圆周的四条定位刻槽，将孔圆周对应的时基线分为四个区域，使孔检测信号与孔圆周位置一一对应；
3)采用涡流检测仪中的涡流旋转扫查枪对示波器进行观察，以正旋波先出现的波峰或波谷最大值对应的时基线位置作为定位刻槽的位置；
4)时基线被分区后，检测时保持一致的旋转枪起点，当发现显示信号时即可确定显示产生区域的准确位置。
制作标定样件为：
将涡轮盘进行切取，保留原涡轮盘的一号K1螺栓孔、一号通气孔、九十号、八十九号以及八十八号通气孔；
选择涡轮盘的一号K1螺栓孔作为定位基准孔；
沿二号通气孔的轴线进行线切割，切割后的截面作为定位基准面，由定位基准孔和定位基准面找到涡轮盘的圆心，进行电火花加工工装的设计；
对一号通气孔内圆周的进气方向、90号通气孔内圆周的进气方向左、89号通气孔内圆周的进气方向进气方向右以及88号通气孔内圆周的进气方向下各加工一条定位刻槽，完成标定样件的加工。
加工工装的设计需保证：通气孔轴线成水平状态；两个相邻通气孔的夹角为4°。
本发明还包括：
K1孔尺寸为Ф10+0.019 0，将K1孔作为定位基准孔，制作定位销；
将涡轮盘旋转面垫起涡轮盘旋转面和通气孔旋转面的夹角同样的角度，其中定位销的中心到Z轴的回转半径为Ф123。
5.根据权利要求2所述的一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，其特征在于：一号通气孔内圆周的进气方向、90号通气孔内圆周的进气方向左、89号通气孔内圆周的进气方向进气方向右以及88号通气孔内圆周的进气方向分别为各自孔圆周的0°、90°、180°、270°
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明采用涡轮盘通气孔定位涡流检测标定样件配合涡流旋转扫查枪，实现了涡轮盘通气孔的定位涡流检测，检测中可将发现的异常涡流显示信号与引起异常涡流显示信号的涡轮盘通气孔内圆周的准确位置相对应，可有效排除干扰信号，大大增加了涡轮盘通气孔裂纹检测可靠性。
2.本发明方法开拓了涡轮盘通气孔实施定位涡流检测的可能性，可广泛用于各类涡轮盘通气孔裂纹的检查，应用前景广阔，经济效益显著。
附图说明
图1为本发明中定位涡流检测标定样件加工确定定位基准孔总体示意图；
图2为本发明中定位涡流检测标定样件加工确定定位基准面的部分示意图；
图3A是标定样件结构主视图；
图3B为图3A的右视图。
图4为本发明中工装装夹示意图；
图5为本发明中标定过程示意图；
图6为本发明中标定完成检测示意图。
其中，1为一号K1螺栓孔轴线，2为一号K1孔与一号通气孔轴线的夹角，3为一号通气孔、4为二号通气孔轴线，5为A1孔，6为一号K1孔，7为Ф6.7通气孔，8为定位基准面，9为二号通气孔，10为九十号通气孔，11为八十九号通气孔，12为八十八号通气孔，13为八十七号通气孔，14为定位基准孔，15为定位基准面，16为通气孔进气方向右定位刻槽，17为通气孔进气方向定位刻槽，18为通气孔进气方向左定位刻槽，19为通气孔进气方向下定位刻槽，20为0°到90°孔圆周，21为90°到180°孔圆周，22为180°到270°孔圆周，23为270°到0°孔圆周。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，包括以下步骤：
1)制作标定样件，其上带有5个完整的通气孔，将其中4个通气孔分别按通气孔内圆周的进气方向、进气方向左、进气方向右、进气方向下各加工一条定位刻槽；
2)用标定样件上通气孔内孔圆周的四条定位刻槽，将孔圆周对应的时基线分为四个区域，使孔检测信号与孔圆周位置一一对应；
3)采用涡流检测仪中的涡流旋转扫查枪对示波器进行观察，以正旋波先出现的波峰或波谷最大值对应的时基线位置作为定位刻槽的位置；
4)时基线被分区后，检测时保持一致的旋转枪起点，当发现显示信号时即可确定显示产生区域的准确位置。
制作标定样件为：
将涡轮盘进行切取，保留原涡轮盘的一号K1螺栓孔、一号通气孔、九十号、八十九号以及八十八号通气孔；
选择涡轮盘的一号K1螺栓孔作为定位基准孔；
沿二号通气孔的轴线进行线切割，切割后的截面作为定位基准面，由定位基准孔和定位基准面找到涡轮盘的圆心，进行电火花加工工装的设计；
对一号通气孔内圆周的进气方向(90°)、90号通气孔内圆周的进气方向左(180°)、89号通气孔内圆周的进气方向进气方向右(0°)以及88号通气孔内圆周的进气方向下(270°)各加工一条定位刻槽，完成标定样件的加工。
本发明中涡轮盘定位涡流检测标定样件加工，分为标定样件的取样、通气孔内圆周电火花加工工装的设计、通气孔内圆周纵向刻槽的加工。
标定样件的取样需要从涡轮盘进行正确的切取，以满足通气孔电火花加工工装的设计。涡轮盘上均布24个螺栓孔和90个通气孔，其中螺栓孔中有两种尺寸的孔分别为21个K1孔与3个A1孔，一号K1孔6与一号通气孔3的位置关系如图1所示，一号K1孔与一号通气孔轴线的夹角2为α，两相邻通气孔轴线的夹角为4°，故选择一号K1孔6作为定位基准孔。
以一号K1孔6作为定位基准孔，如图2所示，可沿二号通气孔9的轴线进行线切割，切割后的截面作为定位基准面，由定位基准孔和定位基准面可准确找到涡轮盘的圆心，实现电火花加工工装的设计，按上述方法进行标定样件取样，如图3A、3B所示。本实施例中，标定样件取自涡轮盘的特殊位置，标定样件上带有5个完整的通气孔。采用特殊工装配合五轴4联动电火花机床，将其中4个通气孔分别按通气孔内圆周的进气方向、进气方向左、进气方向右、进气方向下各加工一条定位刻槽，四条定位刻槽分别位于各自孔圆周的0°、90°、180°、270°。用标定样件上位于孔圆周的0°、90°、180°、270°处的定位刻槽将孔圆周对应的时基线分为四个区域，使孔检测信号与孔圆周位置一一对应。
本实施例采用五轴四联动电火花机床对通气孔内圆周不同方向进行电火花刻槽加工需要设计特殊结构的工装来保证电火花加工的一次完成。特殊工装要满足两个要求：保证通气孔轴线成水平状态；保证两个相邻通气孔的夹角为4°。
按图4所示制定设计方案如下：
K1螺栓孔尺寸Ф10+0.019 0，作为定位基准孔，制作定位销；
涡轮盘旋转面和通气孔旋转面的夹角15°，为保证通气孔轴线成水平状态，需将涡轮盘旋转面垫起15°，其中定位销的中心到Z轴的回转半径为Ф123；
以标定样件上二号通气孔截面作为定位基准面，与定位基准孔配合找到涡轮盘的圆心；
标定样件上通气孔是绕着Z轴进行旋转的。
采用上述工装装夹后标定样件上一号通气孔的轴线沿水平方向，其余九十号、八十九号、八十八号通气孔轴线用角度定位块实现4°的旋转，旋转后保证各通气孔的轴线沿水平方向。分别在一号通气孔内圆周的进气方向(90°)、九十号通气孔内圆周的进气方向左(180°)、八十九号通气孔内圆周的进气方向进气方向右(0°)、八十八号通气孔内圆周的进气方向下(270°)各加工一条定位刻槽，完成标定样件的加工。
明涡流检测时基线与孔圆周的准确标定方法采用涡轮盘通气孔定位涡流检测标定样件上孔圆周不同位置的定位刻槽将涡流检测时基线进行划分，划分后时基线的不同区域代表孔圆周的不同区域，分区时旋转枪的起点均保持一致，以圆周4等分为例，先将不同方向定位刻槽分别进行记录，记录后进行时基线的分区，以正旋波先出现的波峰或波谷最大值对应的时基线位置作为定位刻槽的位置，如图5所示，时基线被分区后，检测时保持一致的旋转枪起点，当发现显示信号时就可确定显示产生区域的准确位置，如图6所示，产生显示信号的孔圆周位于0°到90°孔圆周。
本发明通过研制涡轮盘通气孔定位涡流检测标定样件，将涡流旋转扫查枪时基扫描法中的时基线进行标定，标定后的时基线代表孔圆周，实现了孔检测信号与孔圆周位置的一一对应，解决了干扰信号位置的判定问题。

Claims (5)

1.一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)制作标定样件，其上带有5个完整的通气孔，将其中4个通气孔分别按通气孔内圆周的进气方向、进气方向左、进气方向右、进气方向下各加工一条定位刻槽；
2)用标定样件上通气孔内孔圆周的四条定位刻槽，将孔圆周对应的时基线分为四个区域，使孔检测信号与孔圆周位置一一对应；
3)采用涡流检测仪中的涡流旋转扫查枪对示波器进行观察，以正旋波先出现的波峰或波谷最大值对应的时基线位置作为定位刻槽的位置；
4)时基线被分区后，检测时保持一致的旋转枪起点，当发现显示信号时即可确定显示产生区域的准确位置。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，其特征在于制作标定样件为：
将涡轮盘进行切取，保留原涡轮盘的一号K1螺栓孔、一号通气孔、九十号、八十九号以及八十八号通气孔；
选择涡轮盘的一号K1螺栓孔作为定位基准孔；
沿二号通气孔的轴线进行线切割，切割后的截面作为定位基准面，由定位基准孔和定位基准面找到涡轮盘的圆心，进行电火花加工工装的设计；
对一号通气孔内圆周的进气方向、90号通气孔内圆周的进气方向左、89号通气孔内圆周的进气方向进气方向右以及88号通气孔内圆周的进气方向下各加工一条定位刻槽，完成标定样件的加工。
3.根据权利要求2所述的一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，其特征在于所述加工工装的设计需保证：
通气孔轴线成水平状态；两个相邻通气孔的夹角为4°。
4.根据权利要求2所述的一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，其特征在于还包括：
K1孔尺寸为Ф10+0.019 0，将K1孔作为定位基准孔，制作定位销；
将涡轮盘旋转面垫起涡轮盘旋转面和通气孔旋转面的夹角同样的角度，其中定位销的中心到Z轴的回转半径为Ф123。
5.根据权利要求2所述的一种涡轮盘通气孔的定位涡流检测方法，其特征在于：一号通气孔内圆周的进气方向、90号通气孔内圆周的进气方向左、89号通气孔内圆周的进气方向进气方向右以及88号通气孔内圆周的进气方向分别为各自孔圆周的0°、90°、180°、270°。
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