超聲C掃描在飛機發動機葉片檢測中的應用

諶祖祥

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

關鍵詞：發動機葉片；超聲C掃描；檢測系統

1.超聲C掃的基本原理

超聲C掃檢測本質上是在常規超聲A掃檢測基礎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，即可得到工件內部缺陷或界面的俯視圖。C掃圖像可以直接反映工件內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，包括超聲采集卡驅動程序，PMAC運動控制卡驅動程序，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、機架主體以及相關的電氣設備和傳動設備組成。

超聲C掃檢測系統的工作原理及流程，運動控制軟件對PMAC運動控制卡發出控制指令，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動伺服電機運轉，從而帶動工件夾持裝置和探頭進行移動；另一方面，探頭向工件發出超聲波，并將回波信號傳遞給超聲信號采集卡，經過采集卡的A/D轉換將原來的模擬信號轉換為數字信號，交由超聲信號處理軟件進行處理，實現超聲A掃波形的顯示進而得到C掃圖像。

2.檢測系統

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）掃描系統的尺寸：全長：2440mm；系統的主體寬度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設備的標定

1）打開超聲波設備的電源，使設備預熱30分鐘，進入計算機控制界面；

2）輸入用戶信息，登陸系統；

3）選擇calibration blade參數；

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）葉片的掃查結果的最終判定

出現紅色色帶，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發動機風扇葉片，數量26片，用時36小時。

3.2.1執行設備校準程序

根據掃描結果，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、發動機號、使用時間、循環數和葉片型號。

3.2.3掃查風扇葉片

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

3.2.4按照順序對剩余葉片進行掃查（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執行發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）發動機葉片輕拿輕放，避免產生撞擊損傷；

6）嚴格執行掃查程序和判定標準，避免產生掃描偏差。

3.4掃查結果判定表

表1掃查結果判定表

4小結

通過水層耦合的方式可將探頭近場盲區控制在水層中，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；最后檢測結果以圖形化的方式保存便于復查，減少人為因素的影響。