专利名称：一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无余量、复杂、空心高压涡轮工作叶片铸件、成品叶片壁厚的检测 技术，特别提供了一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板。
技术背景现有技术中，某大修机高压涡轮工作叶片属于对流冲击、气膜复合气冷的空心叶 片是一种薄壁(壁厚变截面)、内腔复杂、变曲面构造的小型复杂结构件；叶片为空心结构， 内腔形状叶盆、叶背呈条形搭接方式，条形的横断面为球面，肋宽十分狭窄。这种复杂的内腔结构使叶片铸件在进行壁厚检测时困难很大。因此，人们渴望获 得一种技术效果好、可操作性强的复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法和对应的辅助的工 具
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种技术效果好、可操作性强的复杂空心涡轮工作叶片 壁厚检测专用模板。本实用新型一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，用于超声波叶片测厚 中的检测点辅助定位；其特征在于所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其二者 的结构要求为所述模板主体部分为模板基体1，所述模板基体1的轮廓形状和大小与叶片 相适应；所述模板基体1上设置有检测孔3，所述检测孔3的具体布置位置和个数符合叶片 检测要求，检测孔3个数为4 100，各个检测孔3均勻布置在模板基体1上。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，检测孔3在垂直于叶片主轴方 向上至少布置4行对应4个叶片测量截面，每行检测孔3的数量至少2个。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，还设置有用于将专用模板和被 测叶片固定在一起的固定结构2，所述固定结构2具体为与P、Q、R三点对应设置，用于固定 专用模板和被测叶片的相对位置关系。本实用新型所述空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，在复杂空心涡轮工作叶片 壁厚检测操作中使用，所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法具体要求是首先在叶片 进气边选择2个检测点P点和Q点；然后检测这两点之一或二者处的壁厚；在P点或/和Q点的壁厚检测合格的前提下；在叶片缘板内通道上选择一点R ；利 用P、Q、R三点作为定位点将叶片与所述叶盆模板或/和叶背模板相对固定，并借助于检测 孔3找出叶片的叶盆或/和叶背上的各个监测点；之后分别对叶片的叶盆或/和叶背的壁 厚进行测量。所述的杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，还包含有下述需要说明的内容所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点在距离进气边的两端不小 于3mm的范围内进行选择，两点之间的距离不小于5mm ；R点距离进气边或排气边不小于3mm。
3[0013]进一步优选内容要求是所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点 在距离进气边的两端不小于5mm的范围内进行选择；R点距离进气边或排气边不小于5mm。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，在垂直于叶片主轴方向上至少设置 4个测量截面，分别测量每个截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、πκη共计至少9 个点；各个测量截面相互平行。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，所使用的专用模板上还设置有固定 结构2，所述固定结构2具体与P、Q、R三点对应设置，用于固定专用模板和被测叶片的相对 位置关系。因叶片内腔结构非常复杂，对叶片进行壁厚检测时，需要在叶片上需要选择三个 定位点，将专用模板在叶片上进行定位，才能对叶身壁厚进行测量。由于叶片内腔结构非常复杂，因此叶片壁厚的检测显得尤为重要和关键。按设计 要求，每片叶片A1 A5截面需要检测47个点，而每个点的测量值精确与否取决于壁厚测 量点位置的正确性。采用该工艺方法能够解决叶片铸件壁厚检测难的问题。需要重点强调的是，专用模板的使用是一个突出的创新点；配合专用模板而使用 的所述的检测方法也具有创新性。所述的检测方法采取叶片进气边(两点)、叶背缘板内通道(一点)定位，使用专 用模板并配合超声波方法检测叶片壁厚，不仅叶片壁厚测量点的位置准确，其壁厚测量值 精确。相对于现有技术而言，针对某大修机高压涡轮工作叶片过去依赖于国外进口，掌 握该项技术之后，可解决受制于人的问题，满足发动机大修的迫切需求，降低其大修成本。利用叶片进气边(两点)、缘板内通道(一点)定位，检测叶片壁厚，可操作性强、 方便，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确，合格、准确率能够达到100%。按照此工艺方法，即利用叶片进气边P、Q两点，叶背缘板内通道一点R定位，使用 专用模板并配合超声波方法检测叶片壁厚，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确， 合格、准确率能够达到100%。

图1为叶身A1 A5截面壁厚测量点的位置示意图；图2为叶片铸件上三个定位点的位置示意图；图3为三点测量法进气边δ 7的壁厚测量原理示意图；图4为叶片叶身A1 A5截面图之一；图5为叶片叶身A1 A5截面图之二。
具体实施方式
实施例1一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板(参见附图4、5)，用于超声波叶片 测厚中的检测点辅助定位；所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其二者的结构要 求为所述模板主体部分为模板基体1，所述模板基体1的轮廓形状和大小与叶片相适应； 所述模板基体1上设置有检测孔3，所述检测孔3的具体布置位置和个数符合叶片检测要 求，检测孔3个数为4 100，各个检测孔3均勻布置在模板基体1上。[0031]所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，检测孔3在垂直于叶片主轴方 向上布置5行对应5个叶片测量截面，每行检测孔3的数量为3个(如图4、5)。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，还设置有用于将专用模板和被 测叶片固定在一起的固定结构2，所述固定结构2具体为与P、Q、R三点对应设置，用于固定 专用模板和被测叶片的相对位置关系。使用本实施例的一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法(如附图1 5所示)， 依次进行如下操作叶片铸件壁厚检测P、Q和R点的设计和选择，见图2。叶片铸件P、Q两处壁厚、δ 7壁厚的合格检测，见图3。P、Q两处壁厚δ 7合格后，用图4的专用模板确定叶身上的壁厚测量点的位置，然 后检测叶身壁厚。具体要求如下1)叶片铸件叶身壁厚测量点的位置叶片铸件叶身A1 A5五个截面壁厚测量点 有δ^ δ2、δ3、δ4、δ 5min、δΜη、δ 7、m、η等共计45个点，每个截面壁厚测量点的位置见 图1。2)叶片铸件壁厚检测定位工艺叶片上的三个定位点选择在进气边两个即P点和 Q点，缘板内通道一个即R点，见图2。3)用三点测量法，检测进气边P、Q两点的壁厚δ 7 在叶片上的三个定位点确定之 后，按照图3所示，先对叶片铸件进气边P、Q两处Α、B、C三点进行测量(此方法称为三点 测量法)，其目的是准确地测量B点δ 7的厚度。4)叶身壁厚测量点位置的确定及检测进气边壁厚δ 7检测合格后，用用来测量半径小曲率大的圆弧面。(3)与叶片相同材料的试片三个，厚度分别为0. 5mm、1. 0mm、4. 0mm。(4)丙三醇(甘油)耦合剂。4、超声波测厚原理(1)操作前的准备用超声波测厚仪的探头蘸取适量的丙三醇(甘油)耦合剂分 别在0. 5mm、1. Omm和4. Omm三个试片上校正，合格(指Cl-114/1型示波器的读数与以上三 个数值相等)后再对叶片的测量点进行测试，边测边观察测厚仪示波器的读数，并将结果 记录下来。(2)叶片进气边A1 A5截面δ 7壁厚的测量先用叶背模板在A1 A5截面每个δ 7点的截面位置上找出Α、B、C三点，见图3， 并记录下测量值，边测量边抛修，直到所有的δ 7点壁厚合格为止。(3)叶片叶身A1 A5截面壁厚的测量将进气边R1型面和壁厚δ 7都合格的叶片铸件用模板分别在叶盆和叶背将壁厚测 量点用红色或黑色的记号笔透过模板的圆孔标识出待测点的位置，A1 A5截面壁厚测量点 的位置见图1，同时记录下壁厚测量值。(4)Ai A5 截面图 4、5。因叶片内腔结构非常复杂，对叶片进行壁厚检测时，需要在叶片上需要选择三个 定位点，将专用模板在叶片上进行定位，才能对叶身壁厚进行测量。[0053]由于叶片内腔结构非常复杂，因此叶片壁厚的检测显得尤为重要和关键。按设计 要求，每片叶片A1 A5截面需要检测45个点，而每个点的测量值精确与否取决于壁厚测量 点位置的正确性。采用该工艺方法能够解决叶片铸件壁厚检测难的问题。实施例2一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，用于超声波叶片测厚中的检测点 辅助定位；所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其二者的结构要求为所述模板 主体部分为模板基体1，所述模板基体1的轮廓形状和大小与叶片相适应；所述模板基体1 上设置有检测孔3，所述检测孔3的具体布置位置和个数符合叶片检测要求，检测孔3个数 为4 100，各个检测孔3均勻布置在模板基体1上。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，检测孔3在垂直于叶片主轴方 向上至少布置4行对应相同数目的叶片测量截面，每行检测孔3的数量至少2个。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，还设置有用于将专用模板和被 测叶片固定在一起的固定结构2，所述固定结构2具体为与P、Q、R三点对应设置，用于固定 专用模板和被测叶片的相对位置关系。使用本实施例的一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法，利用超声波测厚方法 进行检测；其技术要点是使用专用模板对叶片进行检测；所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其 二者的结构要求为所述模板主体部分为模板基体1，所述模板基体1的轮廓形状和大小与 叶片相适应(其厚度无严格要求)；所述模板基体1上设置有检测孔3，所述检测孔3的具 体布置位置和个数符合叶片检测要求，检测孔3个数为4 100，各个检测孔3均勻布置在 模板基体1上；所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法具体要求是首先在叶片进气边选择2 个检测点p点和Q点；然后检测这两点之一或二者处的壁厚；在P点或/和Q点的壁厚检测合格的前提下；在叶片缘板内通道上选择一点R ；利 用P、Q、R三点作为定位点将叶片与所述叶盆模板或/和叶背模板相对固定，并借助于检测 孔3找出叶片的叶盆或/和叶背上的各个监测点；之后分别对叶片的叶盆或/和叶背的壁
厚进行测量。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，P、Q两点在距离进气边的两端不小 于3mm的范围内进行选择，两点之间的距离不小于5mm ；R点距离进气边或排气边不小于3mm。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，在垂直于叶片主轴方向上至少设置 4个测量截面，分别测量每个截面上的δρ δ2、δ3、δ4、δΜη、δΜη、δ7、πκη共计至少9 个点；各个测量截面相互平行。所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测方法中，所使用的专用模板上还设置有固定 结构2，所述固定结构2具体与P、Q、R三点对应设置，用于固定专用模板和被测叶片的相对 位置关系。因叶片内腔结构非常复杂，对叶片进行壁厚检测时，需要在叶片上需要选择三个 定位点，将专用模板在叶片上进行定位，才能对叶身壁厚进行测量。由于叶片内腔结构非常复杂，因此叶片壁厚的检测显得尤为重要和关键。按设计
6要求，每片叶片A1 A5截面需要检测47个点，而每个点的测量值精确与否取决于壁厚测量 点位置的正确性。采用该工艺方法能够解决叶片铸件壁厚检测难的问题。需要重点强调的是，本实施例中，专用模板的使用是一个突出的创新点；配合专用 模板而使用的本发明所述的检测方法也具有创新性。本实施例采取叶片进气边(两点)、叶背缘板内通道(一点)定位，使用专用模板 并配合超声波方法检测叶片壁厚，不仅叶片壁厚测量点的位置准确，其壁厚测量值精确。相对于现有技术而言，针对某大修机高压涡轮工作叶片过去依赖于国外进口，掌 握该项技术之后，可解决受制于人的问题，满足发动机大修的迫切需求，降低其大修成本。利用叶片进气边(两点)、缘板内通道(一点)定位，检测叶片壁厚，可操作性强、 方便，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确，合格、准确率能够达到100%。按照此工艺方法，即利用叶片进气边P、Q两点，叶背缘板内通道一点R定位，使 用专用模板并配合超声波方法检测叶片壁厚，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精 确，合格、准确率能够达到100%。实施例3本实施例与实施例2内容基本相同，其不同之处在于所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，检测孔3在垂直于叶片主轴方 向上布置有5行对应相同数目的叶片测量截面，每行检测孔3的数量至少3个。
权利要求一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，用于超声波叶片测厚中的检测点辅助定位；其特征在于所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其二者的结构要求为所述模板主体部分为模板基体(1)，所述模板基体(1)的轮廓形状和大小与叶片相适应；所述模板基体(1)上设置有检测孔(3)，所述检测孔(3)的具体布置位置和个数符合叶片检测要求，检测孔(3)个数为4～100，各个检测孔(3)均匀布置在模板基体(1)上。
2.按照权利要求1所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，其特征在于所述 复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，检测孔(3)在垂直于叶片主轴方向上至少布 置4行对应4个叶片测量截面，每行检测孔(3)的数量至少2个。
3.按照权利要求1或2所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，其特征在于 所述复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板中，还设置有用于将专用模板和被测叶片固 定在一起的固定结构(2)。
专利摘要一种复杂空心涡轮工作叶片壁厚检测专用模板，用于超声波叶片测厚中的检测点辅助定位；其特征在于所述模板具体分为叶盆模板和叶背模板两种，其二者的结构要求为所述模板主体部分为模板基体(1)，所述模板基体(1)的轮廓形状和大小与叶片相适应；所述模板基体(1)上设置有检测孔(3)，所述检测孔(3)的具体布置位置和个数符合叶片检测要求，检测孔(3)个数为4～100，各个检测孔(3)均匀布置在模板基体(1)上。本实用新型可操作性强、方便，叶片壁厚测量点的位置准确、壁厚测量值精确，合格、准确率能够达到100％。
文档编号G01B17/02GK201731867SQ200920288310
公开日2011年2月2日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者于颖, 史凤岭, 唐晓东, 孙革, 张泽海, 彭志江, 邹建波, 韩大平 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司