CN209014515U - 发动机叶片榫头的超声检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种发动机叶片榫头的超声检测装置，提高超声波声束传播的可达性，实现常规检测手段无法检测区域的超声检测，其中，结构框架具有导槽和缺口，该导槽的型面为多边形，适合于以发动机叶片榫头为公轨进行滑动，所述缺口对应发动机叶片的叶身，具有容许发动机叶片的叶身穿过的厚度；在所述结构框架上对应所述多边形的第一侧边设置第一探头，用于发射超声波信号，该第一侧边相邻于所述缺口的第一侧；以及在所述结构框架上对应所述多边形的第二侧边设置第二探头，用于接收超声波信号，该第二侧边相邻于所述缺口的第二侧；其中，所述第一探头和所述第二探头之间超声信波信号的传递配置成借助于至少一反射面进行。

Description

发动机叶片榫头的超声检测装置

技术领域

本实用新型涉及发动机叶片榫头的内部、表面是否存在缺陷的检测装置，尤其涉及到针对发动机叶片榫头的超声波检测装置。

背景技术

超声检测是利用超声波具有的折射、反射、衍射、衰减、谐振等特性，通过观察显示在超声检测仪上的有关超声波在被检材料或工件中发生的传播变化，来判定被检材料和工件的内部和表面是否存在缺陷，从而在不破坏或不损害被检材料和工件的情况下，评估其质量和使用价值。在无损检测领域，常用的超声检测方法有脉冲反射法和穿透法两种。

脉冲反射法超声检测采用单探头工作模式，从工件的一侧接触或采用水浸槽的方式进行检测，该方法被广泛应用于金属、复合材料层压板制件的无损检测中。该方法的优点是只需要从单侧靠近工件，检测装置可达性好。另外，脉冲反射法可以得到工件中缺陷信号的信息，更利于缺陷的性质判别。该方法的缺点是对待检工件的几何形状要求比较高，通常要求工件比较规则，上下表面平行，以便探头可以接收到工件底面的超声反射信号。对于上下表面不平行的复杂结构，脉冲反射法很难发挥作用。

穿透法超声检测采用双探头工作模式，从工件的两侧进行检测，一个探头发射超声波信号，另外一个探头接收超声波信号。该方法是目前复合材料制件、金属胶接结构最常用的无损检测方法之一。该方法的优点是对于工件上下表面的平行度要求没那么高，声束入射允许一定的偏差，对于曲率较大的复杂零件比较容易实现仿形。另外，穿透法比较适合大厚度层压板、蜂窝/泡沫夹层等高衰减结构的无损检测。穿透法的缺点是对于空间受限的零件检测可达性较差，需要设计专用的检测装置。

发动机复合材料叶片采用碳纤维增强树脂基复合材料预浸料单向带铺贴并固化，具有质量轻、强度高、但型面复杂(双曲、变截面)、厚度大(40-80mm)的特点，可以采用采用超声检测方法对零件进行无损检测。但由于叶片的复杂结构，尤其是发动机叶片榫头部位，其结构更是复杂，该区域尺寸不大，横截面呈多边形，且形状不规则，最厚部位厚度高达80mm以上,如果采用单一的脉冲反射法或穿透法对零件进行检测，无法实现超声信号全覆盖，会发生漏检情况，因此必须对叶片进行分区，不同区域使用不同的检测手段，从而实现整个叶片的快速全面查扫。另外，由于榫头尺寸不大，在检测时检测空间受限，根据超声波检测原理，某些区域会出现超声波声束传播路径受限，不管是采用超声反射还是透射,该区域都属于信号盲区(信号不可达或者信号较弱),采用常规检测手段无法对该区域进行检测，因此必须采用特殊的检测装置来解决这一难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种发动机叶片榫头的超声检测装置，提高超声波声束传播的可达性，实现常规检测手段无法检测区域的超声检测。

一种发动机叶片榫头的超声检测装置，包括结构框架、第一探头、第二探头，其中，结构框架具有导槽和缺口，该导槽的型面为多边形，适合于以发动机叶片榫头为公轨进行滑动，所述缺口对应发动机叶片的叶身，具有容许发动机叶片的叶身穿过的厚度；在所述结构框架上对应所述多边形的第一侧边设置第一探头，用于发射超声波信号，该第一侧边相邻于所述缺口的第一侧；以及在所述结构框架上对应所述多边形的第二侧边设置第二探头，用于接收超声波信号，该第二侧边相邻于所述缺口的第二侧；其中，所述第一探头和所述第二探头之间超声信波信号的传递配置成借助于至少一反射面进行。

在所述的超声检测装置的实施方式中，所述结构框架对应所述多边形的第一侧边设置有第一滑槽和第一滑块，所述第一滑块可调整地固定在所述第一滑槽，所述第一滑块上搭载所述第一探头。

在所述的超声检测装置的实施方式中，所述结构框架对应所述多边形的第二侧边设置有第二滑槽和第二滑块，所述第二滑块可调整地固定在所述第二滑槽，所述第二滑块上搭载所述第二探头。

在所述的超声检测装置的实施方式中，所述第一或第二滑块上设置有柔性安装机构，所述探头连接在所述柔性安装结构上。

在所述的超声检测装置的实施方式中，所述结构框架在所述导槽的至少部分侧边设置有弹性件、滚珠，所述滚珠由所述弹性件保持。

在所述的超声检测装置的实施方式中，在所述至少部分侧边设置有凹槽，所述弹性件设置在所述凹槽内，所述弹性件将所述滚珠相对所述凹槽内顶出。

在所述的超声检测装置的实施方式中，所述导槽和所述缺口组合成六边形结构，所述反射面平行于所述第一侧边、第二侧边非相邻的侧边面。

在所述的超声检测装置的实施方式中，所述导槽具有与发动机叶片榫头互补的形状。

在前述方案中，结构框架可套在榫头外侧，并且所述第一探头和所述第二探头之间超声信波信号的传递配置成借助于至少一反射面进行，该反射面可对应“信号盲区”来设置，因此通过此类专用检测装置可帮助提高超声波声束传播的可达性，实现常规检测手段无法检测区域的超声检测，另外还可移动结构框架，因此实现发动机复合材料叶片的全面、快速、准确扫描。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是超声波检测装置的安装在发动机叶片上的立体图。

图2是超声波检测装置的截面图。

图3是超声波检测装置的安装在发动机叶片上的另一视角下的立体图。

图4是探头安装在滑块上的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

如图1所示，在一个示意性的实施方式中，叶片1包括榫头12和叶身11。超声波检测装置的结构框架2套在榫头12外侧。

如图1、图2和图3、图4所示，超声检测装置包括结构框架2、第一探头31和第二探头41。

结构框架2具有导槽20和缺口26，导槽20的型面为多边形，适合于以发动机叶片榫头12为公轨进行滑动，缺口26对应发动机叶片的叶身11，具有容许发动机叶片的叶身穿过的厚度。

在结构框架2上对应导槽20的第一侧边21设置第一探头31，用于发射超声波信号，该第一侧边21相邻于缺口26的第一侧，在图2中为上侧。

在结构框架2上对应导槽20的第二侧边22设置的第二探头41，用于接收超声波信号，该第二侧边22相邻于缺口26的第二侧，在图2中为下侧。

第一探头31和第二探头41之间超声信波信号的传递配置成借助于至少一反射面进行。该至少一个反射面对应于一般的穿透法检测的盲区，例如图2所示的立面侧边24相对的榫头12的立面，即反射面平行于第一侧边21、第二侧边22非相邻的侧边面。

在图示的实施方式中，将导槽20和缺口26组合成六边形结构。但在至少一个实施方式中，导槽20、缺口26组合成其它的多边形结构，例如五边形结构。

结构框架2的导槽20与榫头12的截面形状在几何学上相似，或者二者互补，导槽20的各个侧边21、22、23、24、25尽量与榫头12的各个侧面相对贴合。但在至少一个实施方式中，可保持至少一部分侧边与榫头12的对应的侧面贴合，其余侧边例如立面侧边24与其对应的榫头12的侧面有间隙。

如图3所示，结构框架2对应导槽20的第一侧边21设置有第一滑槽29和第一滑块3，第一滑块3可调整地固定在第一滑槽29，第一滑块3上搭载第一探头31。图4示出了第一滑块3的安装第一探头31的结构，其同样适合于第二滑块4的安装第二探头41的结构，第二滑块4与第二滑槽的配合、固定方式与第一滑块3、第一滑槽29的配合、固定方式实质上相同，在后面的描述中，以第一滑槽3、第一滑槽29、第一探头31为例进行描述。

第一滑槽29的两侧壁有滑轨290，相应地，在第一滑块3的两侧设置有滑槽32。在第一滑块3内设置有柔性安装结构30，或在第二滑块4内设置有柔性安装结构40。柔性安装结构30、40可以是螺旋弹簧或者其它弹性件，第一探头31或第二探头41连接柔性安装结构30、40。

与如图所示的实施方式不同的是，在至少一个实施方式中，第一探头31或第二探头41的一方可以被调整，另一方直接固定在结构框架2的孔或槽中。

虽然在前述实施方式中，第一探头31布置在图3所示的上侧，而第二探头41布置在图3所示的下侧，但第一探头31、第二探头41的位置可以进行互换。

如图2所示，结构框架2在导槽20的至少部分侧边设置有弹性件27、滚珠28，滚珠28由弹性件27保持，即滚珠28可随弹性件27进行弹性移动。弹性件27不限于螺旋弹簧，可以是其它弹簧结构或者弹性结构。在至少部分侧边设置有凹槽，弹性件设27置在凹槽内，弹性件27将滚珠28相对该凹槽顶出。

前述的超声检测装置尤其适合于发动机复合材料叶片榫头的超声检测，在一个实施方式中采用双探头穿透式超声A扫描方法，借助榫头立端面作为反射面进行超声信号的接收，来进行榫头盲区缺陷的无损检测。

在前述实施方式中，由于采用与榫头外形一致的结构框架2安装探头，以保证检测装置与零件相对固定，解决了零件和检测装置的固定问题。结构框架2上装有带有弹簧的小球,以实现检测装置与叶片榫头的柔性接触，从而保证沿着榫头展向扫查时可以根据其曲率的变化而自由滑动；

在前述实施方式中，结构框架上设置有滑槽，滑槽内设置滑轨，滑轨内有固定超声检测探头的滑块，该滑块内部安装有柔性安装结构，该柔性安装结构可以是弹簧，以保证探头和榫头柔性接触并且耦合良好；

并且，在前述实施方式中，滑块可以在滑槽内移动，并能固定和限位，以实现两个探头处于固定的几何位置，保证接收到的超声信号始终最大。另外，滑轨和滑块的组合，可以有效控制沿榫头截面方向的步进扫查；

由于榫头尺寸不大，型面非常复杂，不适合采用大型检测设备，比较适合采用便携式设备。同时，检测装置也不能太复杂和笨重。前述实施方式尤其适应于这种情况。

采用前述实施方式对叶片榫头部位进行超声检测的具体操作步骤为：

(1)将检测装置安装在榫头的一端，并沿榫头展向来回移动，确保检测装置和榫头之间接触良好又能自由滑动。

(2)将两个超声检测探头(一个为发射探头，一个为接收探头)分别装入两个滑块中，探头线从滑块中的开口处引出，将两个滑块分别装入检测装置的两个滑轨中。

(3)打开超声检测仪，设置好超声检测参数，将发射探头先固定在滑轨最低处，此时调整接收探头的位置，当超声信号最大时固定接收探头。

(4)沿着榫头展向移动检测装置，完成展向的扫查，然后将检测装置移动回到原处。

(5)沿榫头截面方向移动发射探头，重复步骤3和4，直到检测范围覆盖到整个榫头。

因此，前述实施方式具有如下有益效果：

1.所述检测装置轻便、快捷，检测效率比较高，针对发动机叶片榫头结构具有较强的定制性和和专用性；

2.所述检测装置能够使得检测探头与不同曲率的复合材料表面良好耦合，能够实现盲区的超声检测，极大地改善了发动机复合材料叶片榫头部位超声接触扫查的信号可达性，并显著提高了检测结果的可靠性，从而实现了发动机叶片榫头结构的100％稳定可检；

3.所述检测装置在扫查过程中，通过滑块内部安装的弹簧保证超声探头始终与叶片榫头稳定的接触定位并且耦合良好，从而保证了查扫过程中发射/接收超声信号的稳定性和可靠性，显著提高了检测结果的可靠性，从而避免了漏检和误判；

4.所述检测装置能够实现超声波声束对发动机复合材料叶片，尤其是榫头所有区域超声信号的全覆盖，从而实现发动机叶片的超声检测全检。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.发动机叶片榫头的超声检测装置，其特征在于，包括：

结构框架，具有导槽和缺口，该导槽的型面为多边形，适合于以发动机叶片榫头为公轨进行滑动，所述缺口对应发动机叶片的叶身，具有容许发动机叶片的叶身穿过的厚度；

在所述结构框架上对应所述多边形的第一侧边设置的第一探头，用于发射超声波信号，该第一侧边相邻于所述缺口的第一侧；以及

在所述结构框架上对应所述多边形的第二侧边设置的第二探头，用于接收超声波信号，该第二侧边相邻于所述缺口的第二侧；

其中，所述第一探头和所述第二探头之间超声信波信号的传递配置成借助于至少一反射面进行。

2.如权利要求1所述的超声检测装置，其特征在于，所述结构框架对应所述多边形的第一侧边设置有第一滑槽和第一滑块，所述第一滑块可调整地固定在所述第一滑槽，所述第一滑块上搭载所述第一探头。

3.如权利要求1所述的超声检测装置，其特征在于，所述结构框架对应所述多边形的第二侧边设置有第二滑槽和第二滑块，所述第二滑块可调整地固定在所述第二滑槽，所述第二滑块上搭载所述第二探头。

4.如权利要求2所述的超声检测装置，其特征在于，所述第一滑块上设置有柔性安装机构，所述探头连接在所述柔性安装结构上。

5.如权利要求3所述的超声检测装置，其特征在于，所述第二滑块上设置有柔性安装机构，所述探头连接在所述柔性安装结构上。

6.如权利要求1所述的超声检测装置，其特征在于，所述结构框架在所述导槽的至少部分侧边设置有弹性件、滚珠，所述滚珠由所述弹性件保持。

7.如权利要求6所述的超声检测装置，其特征在于，在所述至少部分侧边设置有凹槽，所述弹性件设置在所述凹槽内，所述弹性件将所述滚珠相对所述凹槽内顶出。

8.如权利要求1所述的超声检测装置，其特征在于，所述导槽和所述缺口组合成六边形结构，所述反射面平行于所述第一侧边、第二侧边非相邻的侧边面。

9.如权利要求1所述的超声检测装置，其特征在于，所述导槽具有与发动机叶片榫头互补的形状。