一种空心涡轮叶片检测方法技术

本发明专利技术公开一种空心涡轮叶片检测方法

【技术实现步骤摘要】
一种空心涡轮叶片检测方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及
X
射线检测
，特别是涉及一种空心涡轮叶片检测方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]计算机断层扫描
(Computed Tomography)
是一门集光学
、
机械
、
控制和计算机科学于一体的数字化
X
射线成像技术，其利用物体对
X
射线吸收率的不同来获取物体的多角度投影图，能够在不破坏工业部件的前提下得到具有复杂结构工业部件的三维图像
。
其具有密度分辨率高
、
精度高
、
成本低
、
耗时少
、
无污染
、
无破坏，直观性好，可以检测任意形状的封闭内腔，测量信号动态范围较高，同时数字化的测量结果更有利于信息的传输
、
处理等优点
。
[0003]空心涡轮叶片是现代航空发动机的关键部件之一，它工作在航空发动机的热端，并遭受高温和离心力最极端的工作条件，如何高质量制造出这几个形状复杂的部件一直是航空业面临的挑战
。
从
20
世纪
40、50
年代开始，涡轮叶片主要以变形钴基和镍基高温合金为主要材料，随着现代技术的发展，定向凝固柱晶和单晶高温合金开始应用于重型燃气机涡轮叶片
。
空心涡轮叶片通常采用熔模铸造工艺
(IC)
，熔模铸造工艺能克服传统加工对于空心结构的局限性
、
减少材料再结晶缺陷且加工成本低，在行业中得到了广泛的应用
。
为了制造涡轮叶片内部复杂的腔体结构，采用陶瓷型芯作为内腔模具，因此陶瓷型芯是保证空心涡轮叶片内腔的关键，需要对其外形轮廓
、
内部裂纹断裂等缺陷进行检测
。
美国宾夕法尼亚大学
Peters
等人对
29
种铸件跟踪测量发现铸件尺寸随蜡型尺寸波动而波动，因此确保精铸蜡型精度是制备壁厚合格空心涡轮叶片的首要前提
。
现阶段，通过分析不同叶片失效原因发现，绝大多数都是由于壁厚超差导致叶片失效，而壁厚精度作为评估叶片精度基本指标之一，因此开展空心涡轮叶片的全流程检测以提高叶片合格率显得尤为重要
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种空心涡轮叶片检测方法
、
系统及设备，以提高空心涡轮叶片的全流程检测的精度
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下方案：
[0006]一种空心涡轮叶片检测方法，包括：
[0007]获取空心涡轮叶片的陶瓷型芯标准
CAD
模型数据
、
蜡模标准
CAD
模型数据
、
模壳标准
CAD
模型数据以及叶片铸件标准
CAD
模型数据；
[0008]采用电子计算机断层扫描设备分别对待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行步进扫描，得到
N
张陶瓷型芯二维图片
、M
张蜡模二维图片
、Q
张模壳二维图片和
W
张叶片铸件二维图片；
[0009]根据所述
N
张陶瓷型芯二维图片
、M
张蜡模二维图片
、Q
张模壳二维图片和
W
张叶片铸件二维图片分别进行三维立体重构，得到陶瓷型芯三维模型数据
、
蜡模三维模型数据
、
模壳三维模型数据以及叶片铸件三维模型数据；
[0010]分别将陶瓷型芯三维模型数据与陶瓷型芯标准
CAD
模型数据
、
蜡模三维模型数据与蜡模标准
CAD
模型数据
、
模壳三维模型数据与模壳标准
CAD
模型数据以及叶片铸件三维模型数据与叶片铸件标准
CAD
模型数据进行比对，得到待检测空心涡轮叶片对比结果；
[0011]将所述待检测空心涡轮叶片对比结果与预设阈值进行差值计算，得到差值；根据所述差值对所述待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行调整，得到更新后的差值；判断所述更新后的差值是否大于第一阈值；若是，则输出空心涡轮叶片全流程检测不合格；若否，则输出空心涡轮叶片全流程检测合格；
[0012]所述空心涡轮叶片全流程检测不合格和空心涡轮叶片全流程检测合格用于表征待检测空心涡轮叶片全流程检测结果
。
[0013]可选地，采用预设密度低于
A
的固定件对所述待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行固定
。
[0014]可选地，采用电子计算机断层扫描设备分别对待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行步进扫描具体包括：
[0015]采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
50
‑
130kV
，电流范围为
20
‑
60
μ
A
，曝光时间为
1fps
；
[0016]采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的蜡模进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
120
‑
180kV
，电流范围为
30
‑
60
μ
A
，曝光时间为
1fps
；
[0017]采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的模壳进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
160
‑
200kV
，电流范围为
50
‑
80
μ
A
，曝光时间为
1fps
；
[0018]采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的叶片铸件进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
160
‑
200kV
，电流范围为
150
‑
400
μ
A
，曝光时间为
2fps。
[0019]可选地，所述方法还包括：
[0020]根据所述陶瓷型芯三维模型数据得到
x、y
和
z
三个不同方向的陶瓷型芯三维切片图；根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种空心涡轮叶片检测方法，其特征在于，包括：获取空心涡轮叶片的陶瓷型芯标准
CAD
模型数据
、
蜡模标准
CAD
模型数据
、
模壳标准
CAD
模型数据以及叶片铸件标准
CAD
模型数据；采用电子计算机断层扫描设备分别对待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行步进扫描，得到
N
张陶瓷型芯二维图片
、M
张蜡模二维图片
、Q
张模壳二维图片和
W
张叶片铸件二维图片；根据所述
N
张陶瓷型芯二维图片
、M
张蜡模二维图片
、Q
张模壳二维图片和
W
张叶片铸件二维图片分别进行三维立体重构，得到陶瓷型芯三维模型数据
、
蜡模三维模型数据
、
模壳三维模型数据以及叶片铸件三维模型数据；分别将陶瓷型芯三维模型数据与陶瓷型芯标准
CAD
模型数据
、
蜡模三维模型数据与蜡模标准
CAD
模型数据
、
模壳三维模型数据与模壳标准
CAD
模型数据以及叶片铸件三维模型数据与叶片铸件标准
CAD
模型数据进行比对，得到待检测空心涡轮叶片对比结果；将所述待检测空心涡轮叶片对比结果与预设阈值进行差值计算，得到差值；根据所述差值对所述待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行调整，得到更新后的差值；判断所述更新后的差值是否大于第一阈值；若是，则输出空心涡轮叶片全流程检测不合格；若否，则输出空心涡轮叶片全流程检测合格；所述空心涡轮叶片全流程检测不合格和空心涡轮叶片全流程检测合格用于表征待检测空心涡轮叶片全流程检测结果
。2.
根据权利要求1所述的空心涡轮叶片检测方法，其特征在于，采用预设密度低于
A
的固定件对所述待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行固定
。3.
根据权利要求1所述的空心涡轮叶片检测方法，其特征在于，采用电子计算机断层扫描设备分别对待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯
、
蜡模
、
模壳以及叶片铸件进行步进扫描具体包括：采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的陶瓷型芯进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
50
‑
130kV
，电流范围为
20
‑
60
μ
A
，曝光时间为
1fps
；采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的蜡模进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
120
‑
180kV
，电流范围为
30
‑
60
μ
A
，曝光时间为
1fps
；采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的模壳进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
160
‑
200kV
，电流范围为
50
‑
80
μ
A
，曝光时间为
1fps
；采用电子计算机断层扫描设备对待检测空心涡轮叶片的叶片铸件进行步进扫描；所述电子计算机断层扫描设备的电压范围为
160
‑
200kV
，电流范围为
150
‑
400
μ
A
，曝光时间为
2fps。4.
根据权利要求1所述的空心涡轮叶片检测方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述陶瓷型芯三维模型数据得到
x、y
和
z
三个不同方向的陶瓷型芯三维切片图；根据陶瓷型芯三维切片图获取陶瓷型芯裂纹数据或孔洞数据；根据所述模壳三维模型数据得到
x、y
和
z
三个不同方向的模壳三维切片图；根据模壳三维切片...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅三三，胡童童，赵宇辰，段方苗，耿璞，罗海滟，王江，任忠鸣，
申请(专利权)人：中国联合重型燃气轮机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：