用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲c掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪機(jī)匣是航空發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要的部件。航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣的零件4與零件5之間的焊接連接，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作環(huán)境和材料性能，設(shè)計(jì)上對(duì)焊縫的熔深、焊縫中的缺陷、焊接殘余變形都有很高的要求。鑒于此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣零件4與零件5之間的焊接采用電子束焊接(EBW) ο電子束焊接能量密度極高，容易實(shí)現(xiàn)金屬材料的深熔透焊接，具有焊縫窄、深/寬比大、焊縫熱影響區(qū)小、焊接殘余變形小、焊接工藝參數(shù)容易精確控制、重復(fù)性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。正是由于其上述優(yōu)點(diǎn)，電子束焊接技術(shù)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。但是由于制造零部件的材料、焊縫的狀態(tài)、焊接工藝和焊后處理等因素的影響，電子束焊縫內(nèi)部經(jīng)常產(chǎn)生缺陷，如氣孔、裂紋、未焊透和未熔合等，直接影響到焊縫的強(qiáng)度和使用可靠性。為了保證電子束焊縫的質(zhì)量，必須對(duì)零部件上的焊縫區(qū)域進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。
[0003]由于電子束焊縫的深/寬比大，缺陷一般都比較小，因此對(duì)檢測(cè)靈敏度要求比較高。針對(duì)焊縫內(nèi)部缺陷的無(wú)損檢測(cè)，常用方法有X射線檢測(cè)法和超聲波檢測(cè)法。但現(xiàn)有技術(shù)的射線檢測(cè)，只能檢測(cè)焊縫中的氣孔、裂紋等缺陷，可以判斷是否焊透，但無(wú)法確定焊接熔深值。一般情況下超聲檢測(cè)也只是檢測(cè)焊接缺陷，至于熔深的確定應(yīng)用也較少。
[0004]在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣生產(chǎn)加工中，為了掌握電子束焊縫的質(zhì)量，需要對(duì)渦輪機(jī)匣電子束焊縫的熔深進(jìn)行檢測(cè)，但現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有檢測(cè)電子束焊縫熔深與缺陷的有效方法。發(fā)明人通過(guò)分析認(rèn)為使用超聲波來(lái)確定焊縫熔深有一定的可行性，但前提是必須有能夠模擬實(shí)際零件的模擬標(biāo)準(zhǔn)件，特別是熔深部分，如何模擬實(shí)際被檢零件，如何模擬熔深便是最大的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)工作實(shí)踐提出的問(wèn)題，提供了一種用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件，以確定超聲C掃檢測(cè)的檢測(cè)靈敏度，以及檢測(cè)被檢工件渦輪機(jī)匣電子束焊縫熔深、焊縫中缺陷。
[0006]本實(shí)用新型提供的用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件，其構(gòu)成包括回轉(zhuǎn)筒體和固定在回轉(zhuǎn)筒體一端的同軸圓盤，在圓盤的下端面同一直徑圓周上加工有3個(gè)垂直于圓盤端面不同直徑的，用于檢測(cè)工件電子束焊縫缺陷的作為參考標(biāo)準(zhǔn)的平底孔，3個(gè)不同直徑的平底孔分別為焊縫允許忽略不計(jì)的最大當(dāng)量直徑的平底孔、多個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔和單個(gè)缺陷允許的最大當(dāng)量直徑的平底孔，平底孔的孔底面距其上方圓盤上端面的距離&與渦輪機(jī)匣焊縫裝配面距檢測(cè)基準(zhǔn)端面距離h相同，平底孔正上方端面距模擬標(biāo)準(zhǔn)件安裝端面的高度In與渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距其安裝端面的高度h2相同，平底孔位置所在圓周直徑與被檢工件加工后的內(nèi)圈直徑加上焊縫最小熔深值基本相等，即平底孔所在位置的直徑D1 = DdF,其中D3為渦輪機(jī)匣機(jī)加工后的內(nèi)圈直徑，F(xiàn)為焊縫最小熔深。
[0007]在本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案中，所述水浸超聲C掃檢測(cè)，是指將被檢測(cè)的渦輪機(jī)匣（工件)浸于水中，通過(guò)超聲波掃描成像對(duì)渦輪機(jī)匣（工件)上的電子束焊縫進(jìn)行檢測(cè)，以確定工件上的電子束焊縫是否滿足設(shè)計(jì)要求。
[0008]在本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案中，在圓盤的下端面同一直徑圓周上可加工兩組或兩組以上的3個(gè)垂直于圓盤端面不同直徑的用于檢測(cè)工件電子束焊縫缺陷的作為參考標(biāo)準(zhǔn)的平底孔。設(shè)置多組參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔，可防止一個(gè)平底孔加工失誤帶來(lái)整個(gè)模擬標(biāo)準(zhǔn)件報(bào)廢。參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔一般設(shè)置為兩組。
[0009]在本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案中，所述圓盤上端面從平底孔所在區(qū)域至圓盤邊緣的環(huán)形平面優(yōu)先設(shè)計(jì)為下沉臺(tái)階平面。圓盤上端面采取這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于保證平底孔的孔底面距其上方圓盤端面的距離&與焊縫裝配面距檢測(cè)基準(zhǔn)端面距離h相同，以及平底孔正上方圓盤端面距模擬標(biāo)準(zhǔn)件安裝端面的高度In與被檢工件焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距被檢工件安裝端面的高度匕相同。
[0010]在本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案中，所述圓盤下端面從平底孔所在區(qū)域至圓盤邊緣的環(huán)形平面優(yōu)先設(shè)計(jì)為上頂臺(tái)階平面。將平底孔所在區(qū)域的圓盤下端面設(shè)計(jì)為環(huán)形的上頂臺(tái)階平面，當(dāng)將圓盤的厚度比較大時(shí)，可減小平底孔的深度。由于作為參考標(biāo)準(zhǔn)的所述平底孔，其直徑很小，一般都小于1mm，且孔底為平面，加工十分困難。減小平底孔的加工深度，可大大降低平底孔的加工難度。
[0011]在本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案中，所述回轉(zhuǎn)筒體和所述圓盤可為整體結(jié)構(gòu)，也可為可拆裝的組合結(jié)構(gòu)。優(yōu)先采用組合結(jié)構(gòu)，如回轉(zhuǎn)筒體與圓盤可通過(guò)多個(gè)垂直螺釘進(jìn)行連接。
[0012]在本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案中，為了減輕模擬標(biāo)準(zhǔn)件的重量，所述圓盤優(yōu)先設(shè)計(jì)成法蘭結(jié)構(gòu)的圓盤;所述回轉(zhuǎn)筒體優(yōu)先設(shè)計(jì)成筒體上加工有若干減重圓孔的結(jié)構(gòu)。
[0013]本實(shí)用新型提供的用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件，模擬標(biāo)準(zhǔn)件的外形尺寸、模擬標(biāo)準(zhǔn)件上參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的尺寸和參考標(biāo)準(zhǔn)孔在模擬標(biāo)準(zhǔn)件上的位置確定如下：
[0014](I)模擬標(biāo)準(zhǔn)件外形尺寸的確定:根據(jù)被檢工件渦輪機(jī)匣超聲檢測(cè)時(shí)的尺寸及裝夾狀況來(lái)確定模擬標(biāo)準(zhǔn)件的外形尺寸，使模擬標(biāo)準(zhǔn)件上的參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔上方端面距模擬標(biāo)準(zhǔn)件安裝端面的高度hi(如圖2)，與渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距渦輪機(jī)匣安裝端面的高度h2(如圖4)相同，即平底孔正上方端面距回轉(zhuǎn)工作臺(tái)平面的高度In與渦輪機(jī)匣焊縫檢測(cè)基準(zhǔn)端面距回轉(zhuǎn)工作臺(tái)平面的高度h2—樣;又使平底孔的孔底面距圓盤上端面的距離S1, gp平底孔埋深&(如圖3)與渦輪機(jī)匣焊縫裝配面距檢測(cè)基準(zhǔn)端面距離32(如圖5)相同，以保證模擬標(biāo)準(zhǔn)件及工件掃查時(shí)，超聲波探頭距平底孔孔底面的距離與超聲波探頭距焊縫裝配面的檢測(cè)距離一樣。
[0015](2)模擬標(biāo)準(zhǔn)件上參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔的尺寸確定:根據(jù)設(shè)計(jì)圖要求允許忽略不計(jì)缺陷的最大當(dāng)量直徑確定最小尺寸的平底孔IA或IB直徑，又根據(jù)設(shè)計(jì)圖允許的多個(gè)缺陷最大當(dāng)量直徑確定次小尺寸平底孔2Α或2Β直徑，再根據(jù)設(shè)計(jì)圖允許的單個(gè)最大缺陷當(dāng)量直徑確定最大平底孔3Α或3Β直徑，可以根據(jù)加工難度確定加工兩組或多組符合要求的平底孔，再經(jīng)計(jì)量確定哪組平底孔可以作為參考標(biāo)準(zhǔn)孔。
[0016](3)參考標(biāo)準(zhǔn)平底孔在模擬標(biāo)準(zhǔn)件上位置的確定:根據(jù)設(shè)計(jì)圖要求，要求被檢工件渦輪機(jī)匣機(jī)加工后焊縫的熔深不小于F，而機(jī)加工后的渦輪機(jī)匣機(jī)內(nèi)圈的最終直徑為D3,據(jù)此確定平底孔中心在模擬標(biāo)準(zhǔn)件圓盤上的位置，即平底孔位于模擬標(biāo)準(zhǔn)件圓盤上同一圓周的直徑D1S = D1 ? D3+F，F(xiàn)為焊縫最小熔深，這樣便可以通過(guò)利用最大平底孔3A或3B在C掃圖上的位置來(lái)確定熔深監(jiān)控區(qū)域(R0I)。方法如下:從平底孔中心線處沿圓盤直徑方向往內(nèi)量取尺寸K(約為F/2)，即為熔深監(jiān)控區(qū)域的上邊界，往外量取尺寸F-K，即為熔深監(jiān)控區(qū)域的下邊界，F(xiàn)長(zhǎng)的區(qū)間即為熔深監(jiān)控區(qū)域(ROI)，此時(shí)熔深監(jiān)控區(qū)域(ROI)是根據(jù)零件的最終尺寸確定的，與被檢零件的實(shí)際加工余量沒(méi)有相關(guān)性，排除了實(shí)際零件焊接變形或加工錯(cuò)誤帶來(lái)的影響。鑒于以上考慮，標(biāo)準(zhǔn)件與實(shí)際零件可以使用同一掃查程序進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)確定需要監(jiān)控的熔深區(qū)域。
[0017]本實(shí)用新型提供的用于渦輪機(jī)匣電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件，具有以下十分突出的有益技術(shù)效果：
[0018]1、使用本實(shí)用新型提供的模擬標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)渦輪機(jī)匣電子束焊縫進(jìn)行水浸超聲C掃檢測(cè)，可以確定超聲檢測(cè)靈敏度及焊縫要熔深監(jiān)控區(qū)域(ROI)，從而使超聲檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了熔深的確定，擴(kuò)大了超聲檢測(cè)范圍，并大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性與可靠性。同時(shí)模擬標(biāo)準(zhǔn)件能夠較好地模擬實(shí)際工件焊縫檢測(cè)區(qū)域及缺陷，模擬標(biāo)準(zhǔn)件與實(shí)際零件可以使用同一掃查程序進(jìn)行檢測(cè)。
[0019]2、通過(guò)使用本實(shí)用新型提供的模擬標(biāo)準(zhǔn)件，可以讓超聲檢驗(yàn)員直觀準(zhǔn)確地通過(guò)觀察C掃圖上顯示波幅的強(qiáng)弱及其處在熔深監(jiān)控區(qū)域(ROI)的位置情況來(lái)判定電子束焊接是否存在未焊透，存在未焊透時(shí)，其熔深是否符合要求。
[0020]3、本實(shí)用新型提供的用于電子束焊縫水浸超聲C掃檢測(cè)的模擬標(biāo)準(zhǔn)件可以推廣應(yīng)用于類似渦輪機(jī)匣的工件上電子束焊接焊縫的檢測(cè)。
[0021]采用本實(shí)用新型提供的模擬標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣電子束焊縫進(jìn)行水浸超聲C掃檢測(cè)，可以確定檢測(cè)靈敏度及要監(jiān)控的焊縫熔深，并驗(yàn)證針對(duì)該類零件水浸超聲檢測(cè)工藝的可行性、準(zhǔn)確性與可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖I為本實(shí)用新型所述水浸超聲檢測(cè)用模擬標(biāo)準(zhǔn)件的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為圖I中A-A向模擬標(biāo)準(zhǔn)件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為圖2中B部分局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為被檢零件航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)匣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5是圖4中焊縫檢驗(yàn)區(qū)域局部I放大結(jié)構(gòu)示意圖。