超聲C掃描在飛機發(fā)動機葉片檢測中的應(yīng)用

諶祖祥

摘 要：飛機發(fā)動機風扇葉片在發(fā)動機高速運行期間，常會產(chǎn)生不連續(xù)性。這些不連續(xù)性一旦產(chǎn)生便會迅速擴展，導致葉片折斷，續(xù)而打傷葉片或打斷其他葉片和構(gòu)件，給飛行安全帶來很大隱患。為保證發(fā)動機正常運行，本文開展發(fā)動機葉片超聲C掃描檢測技術(shù)應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機葉片；超聲C掃描；檢測系統(tǒng)

1.超聲C掃的基本原理

超聲C掃檢測本質(zhì)上是在常規(guī)超聲A掃檢測基礎(chǔ)上利用電子深度門記錄反射回波信號，通過接收電路放大后在示波屏上顯示，當探頭對工件進行整體掃查后，即可得到工件內(nèi)部缺陷或界面的俯視圖。C掃圖像可以直接反映工件內(nèi)部與聲束垂直方向上缺陷的二維形狀與分布，通過不同的顏色標示缺陷的埋藏深度。

超聲C掃描系統(tǒng)組成上可以分為軟件和硬件兩大部分，軟件部分主要是超聲信號處理和探頭運動控制程序，包括超聲采集卡驅(qū)動程序，PMAC運動控制卡驅(qū)動程序，超聲信號處理程序，伺服運動控制程序等；硬件部分主要實現(xiàn)探頭的自動掃查，由上位機、超聲采集卡，PMAC運動控制卡、伺服單元、探頭及其夾持裝置、工件固定裝置、伺服電機、機架主體以及相關(guān)的電氣設(shè)備和傳動設(shè)備組成。

超聲C掃檢測系統(tǒng)的工作原理及流程，運動控制軟件對PMAC運動控制卡發(fā)出控制指令，PMAC卡將接收到的指令傳遞給伺服單元，由伺服單元中的伺服控制器驅(qū)動伺服電機運轉(zhuǎn)，從而帶動工件夾持裝置和探頭進行移動；另一方面，探頭向工件發(fā)出超聲波，并將回波信號傳遞給超聲信號采集卡，經(jīng)過采集卡的A/D轉(zhuǎn)換將原來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，交由超聲信號處理軟件進行處理，實現(xiàn)超聲A掃波形的顯示進而得到C掃圖像。

2.檢測系統(tǒng)

Midas-NDT公司M403V風扇葉片掃描儀，x，y，z，三軸輪廓線跟蹤掃描，超低超聲波噪聲，C掃描和體積（螺旋）掃描系統(tǒng)的尺寸：全長：2440mm；系統(tǒng)的主體寬度940mm；總寬度包括橋的部分為1245mm；不銹鋼水箱：1470*600*600mm。

3.檢測過程

3.1設(shè)備的標定

1）打開超聲波設(shè)備的電源，使設(shè)備預(yù)熱30分鐘，進入計算機控制界面；

2）輸入用戶信息，登陸系統(tǒng)；

3）選擇calibration blade參數(shù)；

4）安裝標準葉片：標準葉片比實際葉片短，夾持時注意葉片的方向；

5）掃查標準試；

6）掃查過程：掃查中出現(xiàn)缺陷顯示及位置標記、WEIGHTING值，具體見圖1；

圖1掃查過程及缺陷顯示

7）葉片的掃查結(jié)果的最終判定

出現(xiàn)紅色色帶，說明葉片不合格，同時注明缺陷在葉片中的位置（長度百分比）以及WEIGHTING值。

3.2實際葉片的掃查

掃查對象，A330 TRENT700發(fā)動機風扇葉片，數(shù)量26片，用時36小時。

3.2.1執(zhí)行設(shè)備校準程序

根據(jù)掃描結(jié)果，工卡所列判定參考表格，以確定需要采取的必要措施。

3.2.2控制屏上輸入被掃葉片詳細信息

主要包括：件號、序號、發(fā)動機號、使用時間、循環(huán)數(shù)和葉片型號。

3.2.3掃查風扇葉片

當該葉片掃查完成后，系統(tǒng)會自動判斷該葉片為合格或不合格。任何被系統(tǒng)判定不合格的葉片必須按照控制屏上提示存檔。

3.2.4按照順序?qū)κＳ嗳~片進行掃查（注：自上次校準間隔四個小時候，重新安裝校準葉片掃查）。

3.2.5當此次所有待檢葉片全部檢查完畢后，從新按裝校準葉片進行校準檢查。

圖2葉片掃查記錄

3.3執(zhí)行發(fā)動機葉片掃查中的注意事項

1）檢查探頭，其排成一排；

2）掃查前從固定器上拆下探頭，小心地擦拭探頭的表面，以去除氣泡，在重新安裝探頭；

3）探頭固定器與箱底平行，如果沒有平行，則松開固定器上的埋頭螺釘，將固定器調(diào)整至與箱底平行，在重新擰緊螺釘；

4）掃查時確保探頭確保完全浸沒在箱子的液體當中；

5）發(fā)動機葉片輕拿輕放，避免產(chǎn)生撞擊損傷；

6）嚴格執(zhí)行掃查程序和判定標準，避免產(chǎn)生掃描偏差。

3.4掃查結(jié)果判定表

表1掃查結(jié)果判定表

4小結(jié)

通過水層耦合的方式可將探頭近場盲區(qū)控制在水層中，提高檢測準確率；再者，通過自動掃查裝置實現(xiàn)檢測的自動化，同時確保100%掃查的覆蓋范圍降低勞動強度的同時保證檢測的準確率；最后檢測結(jié)果以圖形化的方式保存便于復查，減少人為因素的影響。