CN117268297A - 基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及超声波检测技术领域，公开了一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法及装置，旨在解决现有双层导管的电子束焊点横向尺寸的检测方式存在准确性较差的问题，方案主要包括：根据待检测双层导管生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。本申请提高了超声纵波对焊点横向尺寸评定的精确度，特别适用于航空发动机。
Description
技术领域
本申请涉及超声波检测技术领域，具体涉及一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法及装置。
背景技术
双层导管是航空发动机中的重要部件，双层导管采用钛合金材料，通过电子束焊点连接内外筒体形成双层薄壁结构。该双层导管工作中采用悬臂装配结构，服役过程受热负荷、机械负荷及配合面磨损等因素影响，容易在搭接焊点处产生应力集中，试车过程多次发现导管裂纹，进一步解剖发现部分焊点已经脱开，致使导管端部产生裂纹，飞行中焊点失效极易造成发动机抱轴，严重影响飞行安全，故维修过程需监控焊点尺寸变化情况。由于结构特殊，焊点粘结部位处于双层薄壁之间，修理过程无法破坏检查，常规方法对此故障难以表征，目前，超声波可以准确测量构件的厚度（与超声波声束平行方向），构件内部焊点横向尺寸（与超声波声束垂直方向）难以精准评定，使得电子束焊点横向尺寸检测的准确性较差。
发明内容
本申请旨在解决现有双层导管的电子束焊点横向尺寸的检测方式存在准确性较差的问题，提出一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法及装置。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，提供一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，所述方法包括：
根据待检测双层导管生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；
在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；
根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
进一步地，根据所述待检测双层导管的焊点横向尺寸的确定方法包括：
确定所述标准样件的标准焊点横向尺寸，根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像中焊缝宽度的比例并基于所述标准焊点横向尺寸确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
进一步地，所述超声波检测参数中，横孔灵敏度为Φ1.2mm，扫描速度为10mm/s，扫描步进为0.01mm。
进一步地，所述标准样件的标准焊点横向尺寸为1mm、1.3mm或1.6mm。
进一步地，所述待检测双层导管为钛合金材料以及双层薄壁结构的双层导管。
第二方面，提供一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，所述装置包括：
标准样件，所述标准样件根据待检测双层导管生成，用于模拟标准焊点横向结构，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；
超声波检测仪，用于在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；
控制模块，用于根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
进一步地，所述控制模块具体用于：确定所述标准样件的标准焊点横向尺寸，根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像中焊缝宽度的比例并基于所述标准焊点横向尺寸确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
进一步地，所述超声波检测参数中，横孔灵敏度为Φ1.2mm，扫描速度为10mm/s，扫描步进为0.01mm。
进一步地，所述标准样件的标准焊点横向尺寸为1mm、1.3mm或1.6mm。
进一步地，所述待检测双层导管为钛合金材料以及双层薄壁结构的双层导管。
本申请的有益效果是：本申请所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法及装置，通过生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，并根据标准样件和待检测导管的C扫检测图像的比较结果确定双层导管焊点横向尺寸，解决了超声波评估缺陷尺寸标准问题，提高了超声纵波对焊点横向尺寸评定的精确度，便于监控发动机导管使用及维修过程焊点的变化情况，保证了航空发动机产品性能和飞行安全。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种超声纵波C扫检测图像的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种超声纵波C扫检测图像的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本申请的说明书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
本申请实施例的技术方案适用于需要对双层导管内部进行电子束焊点横向尺寸检测的应用场景中，例如航空发动机中的双层导管。
超声波尺寸测量是利用超声波在物体中传播的特性，通过检测声波穿过物体的时间、频率或衰减程度等特征，来测量物体的尺寸。由于双层导管的结构特殊，焊点粘结部位处于双层薄壁之间，如果采用超声波检测仪，则只能测量构件的厚度（与超声声束平行方向），构件内部横向尺寸（与声束垂直方向）难以精准评定。基于此提出本申请的技术方案，在本申请实施例中，通过生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，并根据标准样件和待检测导管的C扫检测图像的比较结果确定双层导管焊点横向尺寸，解决了超声波评估缺陷尺寸标准问题，提高了超声纵波对焊点横向尺寸评定精确度。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本申请实施例提供的一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤101、根据待检测双层导管生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；
在本申请实施例中，待测双层导管可以是航空发动机中的双层导管，双层导管可以是待检测双层导管为钛合金材料以及双层薄壁结构的双层导管。
在本申请实施例中，标准样件具有与待测双层导管相同的材料和热处理状态，并且标准样件的标准焊点横向结构具有标准焊点横向尺寸，如此能够使得标准样件具有与待测双层导管相同的声场反射特性，以便标准样件模拟标准焊点横向结构，为后续检测提供基础。
在实际应用时，可以根据待测双层导管的标准焊点横向尺寸，生成用于模拟对应标准焊点横向结构的标准样件。标准焊点横向尺寸可以为1mm、1.3mm或1.6mm，例如，待测双层导管的标准焊点横向尺寸为1mm，则生成的用于模拟标准焊点横向结构的标准样件中，标准焊点横向结构的焊点横向尺寸为1mm。也可以生成同时具有多种标准焊点横向结构的标准样件，即标准样件能够同时模拟多种标准焊点横向结构，并且同时具有多种标准焊点横向尺寸，在实际应用时根据待测双层导管的标准焊点横向尺寸选择相应的标准焊点横向结构。例如，生成的用于模拟标准焊点横向结构的标准样件中，同时包含标准焊点横向尺寸为1mm、1.3mm和1.6mm的标准焊点横向结构。
步骤102、在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；
超声C扫描，简称C扫描，或C扫，即特定深度扫描模式(Constant Depth Mode)，超声C扫描是一种沿垂直于声束横断面的二维扫描方式，显示被测试样的横断面状况。C扫描可以通过数控扫描系统，运用插补原理实现各种轨迹的扫描。本申请实施例利用超声C扫描，在相同检测参数下分别获取标准样件和待测双层导管的超声纵波C扫检测图像，以反映导管内部焊点横向尺寸。
在本申请实施例中，超声波检测参数包括横孔灵敏度、扫描速度和扫描步进，其中，横孔灵敏度为Φ1.2mm，扫描速度为10mm/s，扫描步进为0.01mm。
步骤103、根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
在本申请实施例中，根据所述待检测双层导管的焊点横向尺寸的确定方法包括：确定所述标准样件的标准焊点横向尺寸，根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像中焊缝宽度的比例并基于所述标准焊点横向尺寸确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
可以理解，第一超声纵波C扫检测图像中能够体现标准焊点横向尺寸，即电子束焊缝的标准宽度，第二超声纵波C扫检测图像中能够体现待检测双层导管的焊点横向尺寸。在实际应用时，通过对标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像进行对比，确定第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像中电子束焊缝宽度的比例，再基于标准焊点横向尺寸即可确定待检测双层导管的焊点横向尺寸。
例如，某型发动机大修过程中，空气导管需要监控内部电子束焊点尺寸，按照本申请实施例提供的标准样件，样件宽度1/1.3/1.6mm、长度6mm、深度7mm，超声波检测参数：Φ1.2 mm横孔灵敏度，10 mm/s扫描速度，0.01 mm扫描步进，对标准样件和空气导管分别进行超声波扫描，形成的检测图像如图2所示，其中，图2（a）为空气导管的第一超声纵波C扫检测图像，图2（b）为标准样件的第二超声纵波C扫检测图像。通过图像标尺比较可知，该空气导管的焊点宽度小于1 mm。通过对该空气导管沿焊点中心纵向解剖，并使用金相显微镜对焊缝宽度进行测量，结果最大宽度为0.741mm，与超声波检测结果相同。
再例如，对某型焊点横向尺寸合格的双层导管采用本申请实施例提供的方式进行超声波检测，形成的检测图像如图3所示，其中，图3（a）为双层导管的第一超声纵波C扫检测图像，图3（b）为标准样件的第二超声纵波C扫检测图像。通过图像标尺比较可知，该双层导管焊点横向尺寸大于1.6mm，为了进一步验证该焊点真实宽度尺寸，对通过对该双层导管沿焊点中心纵向解剖，使用金相显微镜对焊缝宽度进行测量，结果最大宽度为1.711mm，与超声波检测结果相同。
综上所述，本申请实施例提供的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，通过生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，并根据标准样件和待检测导管的C扫检测图像的比较结果确定双层导管焊点横向尺寸，解决了超声波评估缺陷尺寸标准问题，提高了超声纵波对焊点横向尺寸评定精确度，并且具备分辨1 mm结构尺寸焊点的分辨力，分辨精度0.3mm，可有效监控使用过程焊缝疲劳导致宽度减小的情况，保证了航空发动机产品性能和飞行安全。
基于上述技术方案，本申请实施例还提出一种基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，请参阅图4，所述装置包括：
标准样件，所述标准样件根据待检测双层导管生成，用于模拟标准焊点横向结构，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；
超声波检测仪，用于在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；
控制模块，用于根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
可以理解，由于本申请实施例所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置是用于实现实施例所述基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法的装置，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见方法的部分说明即可，此处不再赘述。
Claims (10)
1.基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
根据待检测双层导管生成用于模拟标准焊点横向结构的标准样件，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；
在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；
根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
2.根据权利要求1所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，其特征在于，根据所述待检测双层导管的焊点横向尺寸的确定方法包括：
确定所述标准样件的标准焊点横向尺寸，根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像中焊缝宽度的比例并基于所述标准焊点横向尺寸确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
3.根据权利要求1所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，其特征在于，所述超声波检测参数中，横孔灵敏度为Φ1.2mm，扫描速度为10mm/s，扫描步进为0.01mm。
4.根据权利要求1所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，其特征在于，所述标准样件的标准焊点横向尺寸为1mm、1.3mm或1.6mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测方法，其特征在于，所述待检测双层导管为钛合金材料以及双层薄壁结构的双层导管。
6.基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，其特征在于，所述装置包括：
标准样件，所述标准样件根据待检测双层导管生成，用于模拟标准焊点横向结构，所述标准样件的样件材料和热处理状态与待测双层导管相同；
超声波检测仪，用于在相同的超声波检测参数下，分别获取所述标准样件的第一超声纵波C扫检测图像和所述待检测双层导管的第二超声纵波C扫检测图像；
控制模块，用于根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
7.根据权利要求6所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：确定所述标准样件的标准焊点横向尺寸，根据所述第一超声纵波C扫检测图像和第二超声纵波C扫检测图像中焊缝宽度的比例并基于所述标准焊点横向尺寸确定所述待检测双层导管的焊点横向尺寸。
8.根据权利要求6所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，其特征在于，所述超声波检测参数中，横孔灵敏度为Φ1.2mm，扫描速度为10mm/s，扫描步进为0.01mm。
9.根据权利要求6所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，其特征在于，所述标准样件的标准焊点横向尺寸为1mm、1.3mm或1.6mm。
10.根据权利要求6至9任一项所述的基于超声纵波的双层导管焊点横向尺寸的检测装置，其特征在于，所述待检测双层导管为钛合金材料以及双层薄壁结构的双层导管。
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