CN116878413B - 一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮叶片变形测量技术领域，公开了一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法，根据整体叶盘上每个叶片沿叶高方向的曲面变化，对整体叶盘叶片不可展开平面分割，形成若干可展开平面组合，形成完全贴合的平面掩模，并基于平面掩模制作专用于叶片的散斑贴纸，能够解决了不可拆卸整体叶盘狭小空间下不可展平叶片表面散斑制备难题，有效避免了常规方法工作量大、效率低、精度低和质量差的问题，为确保DIC方法在发动机旋转叶盘上的应用提供了保障，该方法简便、经济、易于操作。

Description

一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法
技术领域
本发明涉及涡轮叶片变形测量技术领域，公开了一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法。
背景技术
数字图像相关技术（DIC）目前已广泛应用于物体变形量测试，该测试方法需要在物体表面事先生成散斑图案，通过对比物体变形过程中散斑图像的差异来计算其变形量。散斑是开展DIC测试的基础，散斑图像的质量直接决定最终测试的结果。
散斑制作方法目前主要由记号笔标记法、转印法、喷涂法以及刻蚀法。但是上述方法对整体叶盘试件表面散斑制备均存在很大的局限性，整体叶盘叶片表面曲率变化较大，属于不可展平表面，常规的转印法、喷涂法的贴纸或掩模无法完全贴合叶片表面，导致散斑会出现重叠、缺失等现象。
对于整体叶盘叶片，相邻叶片间隙很小，且整体叶盘叶片不可拆卸，不适合常规的记号笔、自动化装置进入进行标记，而且其叶片数量繁多，工作量极大，记号笔标记法效率极低。刻蚀法则会损坏叶片表面，无法使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法，能够实现整体叶盘叶片复杂表面散斑制备，尤其是能够适用于狭小空间下不可展平的整体叶盘叶片表面散斑制备。
为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法，在航空发动机整体叶盘的所有叶片表面制备散斑图案，每个叶片表面的散斑图案制备流程包括：
获取每个叶片表面形状平面掩模，所述掩模由多个沿叶高方向依次排列的条形贴纸拼接而成；
生成掩模几何形状电子图案；
在掩模电子图案内生成散斑图案；
制作散斑图案转印纸；
在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面。
进一步地，叶片表面形状平面掩模获取方法，包括：
获取叶片在叶高方向曲面凹凸变化临界位置，根据临界位置将叶片表面沿叶高方向划分为多个沿叶片弦长方向延伸的条形区，并制作与每个条形区平面重合的贴纸；
将所有条形区的贴纸按叶高顺序平铺在平面上，获得叶片表面形状平面掩模。
进一步地，获取平面掩模电子图案化的方法，包括：
扫描获取叶片表面形状平面掩模的几何轮廓，并在几何轮廓上标记出临界位置对应的标记线，获得含有叶片掩模几何轮廓线和标记线的电子图案。
进一步地，根据设计要求获取每个叶片表面对应的散斑图案，并调整位于轮廓线上的散斑使所有散斑图案均位于叶片掩模轮廓线内。
进一步地，在叶片表面依次粘贴散斑转印纸使散斑固化在对应叶片的表面的步骤包括：
将含有叶片掩模几何轮廓和标记线的电子图案制作成贴纸，按照轮廓线对贴纸进行模切；
按照标记线对模切后的贴纸进行剪裁，获得与每个条形区相匹配的贴纸单元；
将每个贴纸单元粘贴到对应的叶片条形区域上，待散斑转印在叶片表面后脱去贴纸。
进一步地，还包括：
在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面后，遍历转印有散斑的叶片表面在预设面积所有区域内的散斑密度；
在散斑密度低于70%的区域内添加直径与散斑点相等的散斑，使所有的预设面积区域散斑密度在70%-85%之间。
与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：本发明根据整体叶盘上每个叶片沿叶高方向的曲面变化，对整体叶盘叶片不可展开平面分割，形成若干可展开平面组合，形成完全贴合的平面掩模，并基于平面掩模制作专用于叶片的散斑贴纸，能够解决了不可拆卸整体叶盘狭小空间下不可展平叶片表面散斑制备难题，有效避免了常规方法工作量大、效率低、精度低和质量差的问题，也规避了常规转印法中掩模无法完全贴合叶片表面导致散斑会出现重叠、缺失等现象，为确保DIC方法在发动机旋转叶盘上的应用提供了保障，该方法简便、经济、易于操作。
附图说明
图1为实施例2中叶片表面形状平面掩模示意图；
图2为实施例2中生成的掩模几何形状电子图案示意图；
图3为实施例2中掩模电子图案内生成的散斑图案示意图；
其中，1、轮廓线；2、标记线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法，在航空发动机整体叶盘的所有叶片表面制备散斑图案，每个叶片表面的散斑图案制备流程包括：
获取每个叶片表面形状平面掩模，所述掩模由多个沿叶高方向依次排列的条形贴纸拼接而成；
生成掩模几何形状电子图案；
在掩模电子图案内生成散斑图案；
制作散斑图案转印纸；
在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面。
在本实施例中，根据整体叶盘上每个叶片沿叶高方向的曲面变化，对整体叶盘叶片不可展开平面分割，形成若干可展开平面组合，形成完全贴合的平面掩模，并基于平面掩模制作专用于叶片的散斑贴纸，能够解决了不可拆卸整体叶盘狭小空间下不可展平叶片表面散斑制备难题，有效避免了常规方法工作量大、效率低、精度低和质量差的问题，也规避了常规转印法中掩模无法完全贴合叶片表面导致散斑会出现重叠、缺失等现象，为确保DIC方法在发动机旋转叶盘上的应用提供了保障，该方法简便、经济、易于操作。
实施例2
参见图1-图3，本发明以某型号航空发动机整体叶盘叶片的散斑制作为例，对本发明的方法进行详细说明，具体包括如下步骤：
步骤一、获取每个叶片表面形状平面掩模，所述掩模由多个沿叶高方向依次排列的条形贴纸拼接而成。
本实施例中，根据该型号整体叶盘叶片的外形尺寸，获取每个叶片沿叶高方向的曲面变化率，在曲率变化率为零的位置即曲面凹凸变化临界位置进行标记，设共有个标记点。如本实施例中沿叶高方向，叶尖处为初始标记点，记为/>，叶根处为最后标记点，记为，中间第/>个标记点记为/>（/>）。
分别量取相邻标记点间的距离，规定第个标记点和第/>个标记点间的距离记为/>（/>）；按照/>的值制作相同宽度的矩形贴纸，并将贴纸编号为/>；依次将编号/>的矩形贴纸沿叶片弦长方向进行起始端与前缘重合，缓慢移动到后缘，贴至第/>个标记点和第/>个标记点间，贴纸应严格贴合叶片表面，若仍遇到贴纸凸起，沿凸起中心线剪开后使其贴合；
剪去每个贴纸在叶片后缘超出部分，使得贴纸末端与叶片尾缘重合；将贴合紧密的贴纸整体取下，展平，即为叶片表面形状平面掩模。
步骤二、生成掩模几何形状电子图案：
本实施例中，首先扫描获取叶片表面形状平面掩模的几何轮廓，并在几何轮廓上标记出临界位置对应的标记线2，抠去轮廓线1内的区域，生成仅含轮廓线1和标记线2的图样，从而获得含有叶片掩模几何轮廓线1和标记线2的电子图案；
步骤三、在掩模电子图案内生成散斑图案：
本实施例中，使用散斑生成软件，生成可覆盖掩模几何形状电子图案的随机散斑，散斑最小单元可为圆形或多边形。为保证整体叶盘叶片的三维测试效果达到最佳，本实施例中散斑最小单元应占满视场画幅的0.2%-0.5%之间，散斑密度在70%-85%之间。
步骤四、制作散斑图案转印纸：
本实施例中，将散斑图案镜像后打印在转印贴纸，使用CNC数控雕刻机将贴纸按照叶片平面掩模轮廓线1切割，即得到散斑图案整张转印纸。然后按照对应前后缘标记点连线裁剪散斑转印贴纸，将裁剪后的小片转印贴纸润湿，贴合到对应叶片的区域，使用小型刮板排除内部空气；每贴完一个叶片，缓慢撕开转印贴纸上层覆膜，直到完成所有叶片散斑转印。
步骤五、在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面：
本实施例中选用的转印散斑为热熔性物质，加热后具有胶黏性，冷却后固化。使用热风枪对所有叶片均匀加热，当叶片表面完全干燥后继续加热十分钟，冷却待散斑转印在叶片表面后脱去贴纸。
本实施例中在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面后，遍历转印有散斑的叶片表面在预设面积所有区域内的散斑密度，使用记号笔或印章工具在散斑密度低于70%的区域内添加直径与散斑点相等的散斑，使所有的预设面积区域散斑密度在70%-85%之间。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种整体叶盘叶片表面散斑制备方法，其特征在于，在航空发动机整体叶盘的所有叶片表面制备散斑图案，每个叶片表面的散斑图案制备流程包括：
获取叶片在叶高方向曲面凹凸变化临界位置，根据临界位置将叶片表面沿叶高方向划分为多个沿叶片弦长方向延伸的条形区，并制作与每个条形区平面重合的贴纸；
将所有条形区的贴纸按叶高顺序平铺在平面上，获得叶片表面形状平面掩模；
生成掩模几何形状电子图案；
在掩模电子图案内生成散斑图案；
制作散斑图案转印纸；
在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面。
2.根据权利要求1所述的整体叶盘叶片表面散斑制备方法，其特征在于，获取平面掩模电子图案化的方法，包括：
扫描获取叶片表面形状平面掩模的几何轮廓，并在几何轮廓上标记出临界位置对应的标记线，获得含有叶片掩模几何轮廓线和标记线的电子图案。
3.根据权利要求1所述的整体叶盘叶片表面散斑制备方法，其特征在于，根据设计要求获取每个叶片表面对应的散斑图案，并调整位于轮廓线上的散斑使所有散斑图案均位于叶片掩模轮廓线内。
4.根据权利要求3所述的整体叶盘叶片表面散斑制备方法，其特征在于，在叶片表面依次粘贴散斑转印纸使散斑固化在对应叶片的表面的步骤包括：
将含有叶片掩模几何轮廓和标记线的电子图案制作成贴纸，按照轮廓线对贴纸进行模切；
按照标记线对模切后的贴纸进行剪裁，获得与每个条形区相匹配的贴纸单元；
将每个贴纸单元粘贴到对应的叶片条形区域上，待散斑转印在叶片表面后脱去贴纸。
5.根据权利要求1所述的整体叶盘叶片表面散斑制备方法，其特征在于，还包括：
在叶片表面依次粘贴散斑转印纸，使散斑固化在对应叶片的表面后，遍历转印有散斑的叶片表面在预设面积所有区域内的散斑密度；
在散斑密度低于70%的区域内添加直径与散斑点相等的散斑，使所有的预设面积区域散斑密度在70%-85%之间。
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