内部涡流探伤检查制造技术

一种涡流探伤检查装置（１０），包括用于样品（１２）的固定器（１６），用于涡流探针（２０）的固定器，以及可操作地连接在固定器上的涡流测量仪器（３２）。探针固定器（２２）包括用于沿第一和第二轴线移动探针（２０）的支架（２４，２６）。探针固定器（２２）可选择性地移动，以便使探针（２０）对准样品（１２）中的内部通道（１４），从而沿通道滑动以进行涡流探伤检查。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及非破坏性检验，更具体地涉及制出部件的涡流探伤检查。
技术介绍
燃气涡轮发动机包括转轴和轮盘，其支撑了风扇、压缩机、高压涡轮和低压涡轮中的旋转叶片。用于在飞行中为飞行器提供动力的商用和军用涡轮发动机要求重量最轻，同时还要保证发动机部件具有适当的使用寿命。旋转部件在工作期间承受到会产生相应应力的相当大的离心负载，为了提高部件的寿命，必须限制这种应力。在现代的飞行器涡轮发动机中普遍采用各种形式的超合金材料，以便保证部件在其使用寿命内的完整性。然而在发动机部件的初始制造过程中，在材料中可能存在着缺陷、裂纹或其它异常，或者在其使用寿命期间会发生这种缺陷、裂纹或其它异常。因此，在制造工艺过程中和在例行检修停机过程中通常要检查发动机部件，以便发现其中存在的可能会限制部件的使用寿命的任何异常。一种常用的非破坏性检查技术是金属部件的涡流(EC)探伤检查。EC探针包括安装在其针尖附近的小型电线圈，通过线圈产生交流电，该交流电又在部件中产生涡流。针尖沿着受检部件的表面运动，并用来测量电磁场和部件之间的相互作用。材料中会改变其均匀性的缺陷或几何形状方面的异常会干扰涡流。被干扰的涡流会改变探针线圈中的激励电流，这样就可适当地检测到被改变的电流，并将其与材料的特定属性相关联以指示出相应的异常。例如，涡流探伤检查通常用于测量典型金属部件中的残余应力、密度以及热处理的程度。它还常用于检测材料表面上或表面附近的物理缺陷或异常，例如材料中的凹痕、凸块或微小裂纹。裂纹检测在涡轮发动机的部件中尤其重要，这是因为裂纹会在应力下扩散并显著地降低部件的使用寿命，而且如果不进行适当调节的话则可能最终导致部件失效。典型涡流探针中的电线圈是比较小的，例如直径约为0.5毫米，以保证能够检测到材料中非常小的裂纹或缺陷的高灵敏度。相应地，这种小线圈对于检查装置的工作环境是非常灵敏的。例如，探针必须与受检部件或样品保持接触，之间没有任何间隙，否则将导致错误的读数。为了提高涡流探伤检查的性能，必须将线圈定位成与样品的表面大致正交或垂直。而且，探针和样品之间的接触压力必须在探针沿着样品滑动时保持基本上恒定，以便保证涡流信号的完整性并防止探针从样品上脱离，这种情况会使信号中断。虽然可以用手移动探针来手动地进行涡流探伤检查，然而为了保证精确的检查并降低对各种部件中的多个特征的重复性检查的成本，希望使用探针的自动运动。自动的涡流探伤检查通常包括用于样品的固定器和用于探针的另一固定器，探针安装成可相对于样品运动。探针固定器通常包括允许操作人员手动地推动安装好的探针以引导探针靠在样品上的滑动的平移支架。然而，典型的涡流探伤检查装置特别地构造用于检查样品的外表面，而外表面中的通道的任何内部空腔通常是利用光学孔径仪来目测检查。内部通道中的细小或微小的裂纹很难通过目测来检测，这样就显著地降低了样品的使用寿命。例如，第一级涡轮转子叶片包括中空的翼型，其通过几个穿过支撑燕尾槽向下延伸的入口通道来供给冷却剂。燕尾槽包括相应的凸角(lobe)，其具有带接触面的蛇形轮廓，该接触面可将所述相当大的离心负载传送到涡轮转子轮盘周边中的支撑燕尾槽的支柱上。利用传统的涡流测量仪器可以容易地检查燕尾槽凸角的外表面，然而燕尾槽中的内部通道相对较小并有效地隐藏了其表面，因而无法容易地接触到。因此，需要提供一种用于样品中的这种内部通道的涡流探伤检查，尽管在进入到通道中存在着限制，其仍能保证精度和可重复性。附图说明在结合附图所作的下述详细描述中更加具体地介绍了根据优选和代表性实施例的本专利技术及其其它的目的和优点，其中图1是根据一个代表性实施例的涡流探伤检查装置，其包括可相对运动的用于样品和涡流探针的固定器。图2是图1所示装置沿线2-2的局部侧剖视图，并带有用于校准该装置并安装样品以进行涡流探伤检查的相应流程说明。图3是校准图1和2所示装置并对样品中的内部通道进行涡流探伤检查的代表性方法的流程图。各幅图中的各标号的含义如下10涡流探伤检查装置；12样品(涡轮叶片)；14内部通道；16样品固定器；18安装台；20 EC探针；22探针固定器；24上支架；26下支架；28分度销；30分度导轨；32 EC测量仪器；34校准块；36承接面；38夹头(孔)；40指旋螺钉；42针杆；44针尖；46线圈；48夹紧棒；50下支座；52上支座；54手柄；56检查部位。具体实施例方式在图1中显示了专门构造用于对样品12进行涡流探伤检查的涡流探伤检查装置10，样品12具有一个或多个可接触到的内部通路或通道14。样品可具有能接受涡流探伤检查的任何构造和材料成分。例如，所示的代表性样品是用于飞行器燃气涡轮发动机的第一级涡轮转子叶片。叶片样品12包括带有多排薄膜冷却孔的中空翼型，这些冷却孔用于在工作期间排放冷却空气。翼型在常规铸造中整体地形成，在其根部端具有传统的多凸角式燕尾槽，三个代表性的内部通道14穿过燕尾槽并延伸到翼型中，以便在工作期间为翼型提供冷却剂。如上所述，在温度较高的涡轮机热燃气环境下的工作期间，涡轮的转子部件如代表性的叶片样品受到显著的离心负载，并且应该没有任何会显著缩短其在工作期间的寿命的缺陷。在一种情形下，在周期性的检修停机时会将涡轮叶片从工作发动机中拆下来，并检测可能会缩短其剩余使用寿命的破坏或裂纹。可利用任何传统的技术来检查叶片的外表面，这些技术例如包括以传统方式进行的涡流探伤检查。然而，叶片的内部通道14不适于传统的涡流探伤检查，因此通常利用光学孔径仪来目测检查，以便在燕尾槽底端的通道入口处和沿其至翼型的路径上检查内部通道的表面。图1所示的探伤检查装置10是针对三个代表性内部通道14中的任何一个或多个通道进行涡流探伤检查而特别构造的，通道14可将冷却剂穿过燕尾槽而供给到翼型中。该装置包括样品固定器16形式的装置，其用于将叶片样品固定地安装就位，例如安装在普通的安装架或安装台18上。涡流(EC)探针20被特别构造成可进入到相应内部通道14的进入程度受限的空间内，以便对其进行涡流探伤检查。形式为探针固定器22的装置设置用于以面对样品通道的悬臂式结构来安装探针，以使其可在各通道内相对运动。探针固定器又安装在上、下支架24，26上，并在安装台18上方受到支撑，用于使探针20沿着相互正交的第一和第二轴线X，Y相对于已安装的样品12移动。图1所示的上支架24可具有任何传统的结构，例如适当地安装在探针固定器22的下方以使其可沿第二轴线Y滑动移动的直线式滑座。类似的，下支架26可采用两个间隔开的直线式滑座的形式，它们设置成与上支架正交或垂直，并可与上支架适当地固定式相连。这样，两个支架24，26依次将探针固定器22支撑在安装台18的上方，并使其具有可在公共XY平面中沿X和Y轴线相对于样品12平移的两个自由度。样品最好水平地安装在样品固定器中，而三个代表性通道14排列在公共XY平面中的与EC探针20大致对齐的安装台上方的适当高度处。还设置了代表性形式为协同操作的分度销28和分度导轨30的附加装置，用于沿着第一轴线X精确地分度或移动探针，以便使探针与样品中受检的特定内部通道14对准。如图1所示，分度销28从探针固定器22的前端垂直向下地延伸，并且通过例如螺纹的方式固定在其上。相应地，分度导轨30直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对样品（１２）中的内部通道（１４）进行涡流探伤检查的装置（１０），包括：样品固定器（１６），其包括用于可松开地安装所述样品（１２）的可松开的夹紧棒（４８）；涡流探针（２０）；探针固定器（２２），其包括可将所述探针安装在预定旋转位置处的夹头（３８）；上、下支架（２４，２６），其支撑了所述探针固定器，其可沿第一轴线移动以使所述探针与所述样品通道对齐，以及沿第二轴线移动以使所述探针在所述通道内移动；和涡流测量仪器（３２），其可操作地与所述探针（２０）相连以便对所述样品通道进行涡流探伤检查。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW费尔德斯，ML齐克，JR迪尔多夫，AW梅洛尔斯，JM约翰逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]