CN113983974A - 一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置及其检测方法，显示架连接在探头连接板一端；探头连接板通过L型连接块、机床磨头定位块与机床或机器人上的磨头部分连接；超声探头连接在探头连接块上；探头外壳和多孔柔性体设置在超声探头的外围；超声探头与探头外壳之间通过气缸实现相对运动；超声探头的腔体与探针之间设有弹簧，耦合剂输送管一端连接在耦合剂容器内，另一端与探头外壳相连，耦合剂储存于耦合剂输送管内，其耦合剂通过多孔柔性体填充到探头与叶片之间。本发明可以有效地降低空心叶片的生产成本和时间成本，进一步推动空心叶片工艺的发展，推动空心叶片的批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机叶片测量技术领域，特别涉及一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置及其检测方法。
背景技术
先进航空发动机是关系国家军事安全、国民经济发展的战略性高科技产品，是高端制造领域“皇冠上的明珠”，其加工制造能力是国家综合实力的象征。轻质高强度的大尺寸宽弦无凸肩钛合金空心风扇叶片,其为发动机提供近八成整机推力，其加工质量直接影响整机使役性能与寿命，是提升发动机制造水平的核心关键。准确获取超塑成形/扩散连接工艺后个性化空心风扇叶片毛坯的实际尺寸状态是开展自适应加工的重要基础，也是限制其批量化生产的测量技术瓶颈。因此解决空心叶片壁厚测量精度和测量效率问题是突破空心叶片加工技术瓶颈的当务之急。
发明内容
为解决上述技术问题，提出了一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置及其检测方法，具体技术方案如下：
一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，包括显示架、超声探头、探头外壳、多孔柔性体、耦合剂输送管、气缸、L型连接块、机床磨头定位块、探头连接板和探头连接块；
所述显示架连接在探头连接板一端；
所述探头连接板通过L型连接块、机床磨头定位块与机床或机器人上的磨头部分连接；
所述超声探头连接在探头连接块上；
所述探头外壳和多孔柔性体设置在超声探头的外围，且多孔柔性体卡接在探头外壳的下方，覆盖至超声探头的前端；
所述超声探头与探头外壳之间通过气缸实现相对运动；
所述超声探头的腔体与探针之间设有弹簧，用于实现探针在纵向上的部分位移，保证探针有效解除空心叶片曲面；
所述耦合剂输送管一端连接在耦合剂容器内，另一端与探头外壳相连，耦合剂储存于耦合剂输送管内，其耦合剂通过多孔柔性体填充到探头与叶片之间；
在所述显示架上安装超声测厚仪显示屏。
所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其优选方案为，所述多孔柔性体呈瓜瓣式结构，且选用碳纤维增强树脂基复合材料制成。
所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其优选方案为，所述多孔柔性体上设有四层均布的倾斜度为30°的小孔，且每圆周分布24个，每个孔间隔15°。
所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其优选方案为，所述小孔的直径为0.3mm，用于将探头与空气分离。
所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其优选方案为，所述耦合剂在检测过程中填充到超声探头与叶片之间，其间的压力P1大于大气压P0，用于保证空气无法进入探头与工件之间。
所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其优选方案为，耦合剂均匀喷涂在空心叶片表面上，用于保证超声测量的有效性；弹簧使超声探头自适应地紧密贴合在空心叶片表面，其超声探头通过气缸的相对运动，使得超声探头在不使用时缩回探头外壳中，在使用时探出来。
所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其优选方案为，所述多孔柔性体最下端处设有6个均布的排气孔，其排气孔直径为0.5mm，用于在检测装备接触叶片的过程中，空气从排气孔中排出，保证在整个检测过程中探头与空气隔离。
一种用于空心叶片壁厚随形超声检测专用装置的检测方法，检测过程如下：步骤一：将该空心叶片壁厚检测装备安装到机床上；
步骤二：将叶片加持到机床夹具上；
步骤三：将线路与气缸接通，将耦合剂输送管接通；
步骤四：通过气缸，将探头外壳上升，耦合剂通过耦合剂输送管道进入探头外壳内，将外壳内部的空气排出，空气完全排出后，气缸控制探头外壳下降，使瓜瓣式多孔柔性体将探头包裹住；
步骤五：调整机床，使检测装备移动到叶片上方合适的位置；
步骤六：将检测装备缓慢靠近空心叶片，使瓜瓣式多孔柔性体与空心叶片接触；
步骤七：检测装备继续下移，并观察显示器上的结果来对探头和空心叶片间的相对位置进行调整，然后对空心叶片的壁厚进行检测并记录；
步骤八：通过气缸上移，探头露出，在这个过程中，耦合剂流出，将瓜瓣式多孔柔性体和叶片间的空气通过瓜瓣式多孔柔性体下方的排气孔排出，使探头在工作过程中始终与空气隔绝，并开始检测；
步骤九：检测结束后，操控机床使检测装备上升至合适位置，通过气缸使探头外壳下降，探头被瓜瓣式多孔柔性体包裹起来，继续上升检测装备到合适位置后断开气缸与耦合剂输送管的连接，并将检测装备取下，检测过程结束。
有益效果
本发明的有益效果：本发明利用L型连接块、机床磨头定位块和探头连接板可以实现在机床上的装夹；利用探头连接块实现超声测厚仪的夹紧定位；利用耦合剂输送管可以实现耦合剂的有效喷涂；利用弹簧可以实现探针在纵向上的部分位移保证探针有效接触空心叶片曲面；本发明可以将超声测厚仪有效装夹在机床上，同时保证超声测厚仪探针有效接触空心叶片曲面，能够实时检测空心配片厚度，加快了空心叶片壁厚测量效率，提高了生产率，降低了管理和生产成本。同时一种空心叶片壁厚超声检测方法及装备具有较好的通用性，可安装于相应的机床设备或机器人上。
瓜瓣式多孔柔性体上均布的孔用于将探头与空气分离，使检测的整个过程中是隔绝空气的，并且在检测过程中，耦合剂将填充到探头与叶片之间，其间的压力P1大于大气压P0，可以保证空气无法进入探头与工件之间，提高检测的精度。
本发明可以有效地解决由空心叶片壁厚测量准确性低、效率低等问题带来地空心叶片加工成本高、时间长问题，可以有效地降低空心叶片的生产成本和时间成本，进一步推动空心叶片工艺的发展，推动空心叶片的批量化生产。
附图说明
图1为空心叶片壁厚随形超声检测专用装置整体结构示意图；
图2为图1所示装置的侧视图；
图3为瓜瓣式多孔柔性体的结构示意图；
图4为装备装夹于机床上的放大图；
图5为超声探头未工作时瓜瓣式多孔柔性体闭合示意图；
图6为超声探头工作时瓜瓣式多孔柔性体闭合示意图；
图7为空心叶片壁厚超声检测流程图。
其中：1-显示架、2-超声探头、3-探头外壳、4-多孔柔性体、5-耦合剂输送管、6-气缸、7-L型连接块、8-机床磨头定位块、9-探头连接板、10-探头连接块、11-1倾斜小孔、12瓜瓣式结构、13-机床磨头、14-空心叶片、15-耦合剂、16-排气孔。
具体实施方式
如图1-7所示一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，包括显示架1、超声探头2、探头外壳3、多孔柔性体4、耦合剂输送管5、气缸6、L型连接块7、机床磨头定位块8、探头连接板9和探头连接块10；
所述显示架1连接在探头连接板9一端；
所述探头连接板9通过L型连接块7、机床磨头定位块8与机床磨头13或机器人上的磨头部分连接；
所述超声探头2连接在探头连接块10上；
所述探头外壳3和多孔柔性体4设置在超声探头2的外围，且多孔柔性体4卡接在探头外壳3的下方，覆盖至超声探头2的前端；
所述超声探头2与探头外壳3之间通过气缸6实现相对运动；
所述超声探头2的腔体与探针之间设有弹簧，用于实现探针在纵向上的部分位移，保证探针有效解除空心叶片的曲面；
所述耦合剂输送管5一端连接在耦合剂容器内，另一端与探头外壳3相连，耦合剂15储存于耦合剂输送管5内，其耦合剂15通过多孔柔性体4填充到超声探头2与空心叶片14之间；
在所述显示架1上安装超声测厚仪显示屏。
所述多孔柔性体4呈瓜瓣式结构12，且选用碳纤维增强树脂基复合材料制成。
所述多孔柔性体4上设有四层均布的倾斜度为30°的倾斜小孔11，且每圆周分布24个，每个孔间隔15°。
所述倾斜小孔11的直径为0.3mm，用于将超声探头2与空气分离。
所述耦合剂15在检测过程中填充到超声探头2与空心叶片14之间，其间的压力P1大于大气压P0，用于保证空气无法进入超声探头2与工件之间。
耦合剂15均匀喷涂在空心叶片14表面上，用于保证超声测量的有效性；弹簧使超声探头2自适应地紧密贴合在空心叶片14表面，其超声探头2通过气缸6的相对运动，使得超声探头2在不使用时缩回探头外壳中，在使用时探出来。
所述多孔柔性体4最下端处设有6个均布的排气孔16，其排气孔16直径为0.5mm，用于在检测装备接触叶片的过程中，空气从排气孔中排出，保证在整个检测过程中探头与空气隔离。
一种用于空心叶片壁厚随形超声检测专用装置的检测方法，检测过程如下：步骤一：将该空心叶片壁厚检测装备安装到机床上；
步骤二：将叶片加持到机床夹具上；
步骤三：将线路与气缸接通，将耦合剂输送管接通；
步骤四：通过气缸，将探头外壳上升，耦合剂通过耦合剂输送管道进入探头外壳内，将外壳内部的空气排出，空气完全排出后，气缸控制探头外壳下降，使瓜瓣式多孔柔性体将探头包裹住；
步骤五：调整机床，使检测装备移动到叶片上方合适的位置；
步骤六：将检测装备缓慢靠近空心叶片，使瓜瓣式多孔柔性体与空心叶片接触；
步骤七：检测装备继续下移，并观察显示器上的结果来对探头和空心叶片间的相对位置进行调整，然后对空心叶片的壁厚进行检测并记录；
步骤八：通过气缸上移，探头露出，在这个过程中，耦合剂流出，将瓜瓣式多孔柔性体和叶片间的空气通过瓜瓣式多孔柔性体下方的排气孔排出，使探头在工作过程中始终与空气隔绝，并开始检测；
步骤九：检测结束后，操控机床使检测装备上升至合适位置，通过气缸使探头外壳下降，探头被瓜瓣式多孔柔性体包裹起来，继续上升检测装备到合适位置后断开气缸与耦合剂输送管的连接，并将检测装备取下，检测过程结束。
Claims (8)
1.一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，包括显示架、超声探头、探头外壳、多孔柔性体、耦合剂输送管、气缸、L型连接块、机床磨头定位块、探头连接板和探头连接块；
所述显示架连接在探头连接板一端；
所述探头连接板通过L型连接块、机床磨头定位块与机床或机器人上的磨头部分连接；
所述超声探头连接在探头连接块上；
所述探头外壳和多孔柔性体设置在超声探头的外围，且多孔柔性体卡接在探头外壳的下方，覆盖至超声探头的前端；
所述超声探头与探头外壳之间通过气缸实现相对运动；
所述超声探头的腔体与探针之间设有弹簧，用于实现探针在纵向上的部分位移，保证探针有效解除空心叶片曲面；
所述耦合剂输送管一端连接在耦合剂容器内，另一端与探头外壳相连，耦合剂储存于耦合剂输送管内，其耦合剂通过多孔柔性体填充到探头与叶片之间；
在所述显示架上安装超声测厚仪显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，所述多孔柔性体呈瓜瓣式结构，且选用碳纤维增强树脂基复合材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，所述多孔柔性体上设有四层均布的倾斜度为30°的小孔，且每圆周分布24个，每个孔间隔15°。
4.根据权利要求3所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，所述小孔的直径为0.3mm，用于将探头与空气分离。
5.根据权利要求1所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，所述耦合剂在检测过程中填充到超声探头与叶片之间，其间的压力P1大于大气压P0，用于保证空气无法进入探头与工件之间。
6.根据权利要求1所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，耦合剂均匀喷涂在空心叶片表面上，用于保证超声测量的有效性；弹簧使超声探头自适应地紧密贴合在空心叶片表面，其超声探头通过气缸的相对运动，使得超声探头在不使用时缩回探头外壳中，在使用时探出来。
7.根据权利要求1所述的一种空心叶片壁厚随形超声检测专用装置，其特征在于，所述多孔柔性体最下端处设有6个均布的排气孔，其排气孔直径为0.5mm，用于在检测装备接触叶片的过程中，空气从排气孔中排出，保证在整个检测过程中探头与空气隔离。
8.根据权利要求1-7所述的一种用于空心叶片壁厚随形超声检测专用装置的检测方法，其特征在于，检测过程如下：
步骤一：将该空心叶片壁厚检测装备安装到机床上；
步骤二：将叶片加持到机床夹具上；
步骤三：将线路与气缸接通，将耦合剂输送管接通；
步骤四：通过气缸，将探头外壳上升，耦合剂通过耦合剂输送管道进入探头外壳内，将外壳内部的空气排出，空气完全排出后，气缸控制探头外壳下降，使瓜瓣式多孔柔性体将探头包裹住；
步骤五：调整机床，使检测装备移动到叶片上方合适的位置；
步骤六：将检测装备缓慢靠近空心叶片，使瓜瓣式多孔柔性体与空心叶片接触；
步骤七：检测装备继续下移，并观察显示器上的结果来对探头和空心叶片间的相对位置进行调整，然后对空心叶片的壁厚进行检测并记录；
步骤七：通过气缸上移，探头露出，在这个过程中，耦合剂流出，将瓜瓣式多孔柔性体和叶片间的空气通过瓜瓣式多孔柔性体下方的排气孔排出，使探头在工作过程中始终与空气隔绝，并开始检测；
步骤八：检测结束后，操控机床使检测装备上升至合适位置，通过气缸使探头外壳下降，探头被瓜瓣式多孔柔性体包裹起来，继续上升检测装备到合适位置后断开气缸与耦合剂输送管的连接，并将检测装备取下，检测过程结束。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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