鈦合金葉輪表面完整性檢測方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鈦合金葉輪表面完整性檢測方法，包括對測量步驟的合理設(shè)置及參數(shù)的選擇，可以實現(xiàn)鈦合金葉輪的表面粗糙度、表面殘余應(yīng)力、表面微觀缺陷、磨削燒傷和表面硬化的檢測的操作程序和操作方法，實現(xiàn)了對機械加工后的葉輪的表面完整性科學(xué)準(zhǔn)確的計量，為設(shè)計計算和分析葉輪疲勞壽命提供可靠數(shù)據(jù)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種檢測方法，尤其是一種。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有航空領(lǐng)域中的鈦合金葉輪的加工，一般為車削后銑削加工，對于葉輪的表面完整性不做過多地補充處理，導(dǎo)致葉輪普遍壽命不高，達(dá)不到設(shè)計要求壽命最低限40000 次循環(huán)。因此，為了提高葉輪的壽命，需要對葉輪的表面完整性提出新的要求。這些要求包括葉片表面粗糙度達(dá)到O. 4 ;表面殘余應(yīng)力要求如果應(yīng)力測量值I。I彡210 MPa，那么其各點的應(yīng)力變化滿足Λ σ彡60 MPa，切向應(yīng)力滿足τ彡8 MPa ;如果應(yīng)力測量值I σ |〈 210 MPa，那么其各點的應(yīng)力變化滿足Λ σ彡30 MPa或σ (兩個值中最大的)，切向應(yīng)力滿足τ < 8 MPa ;加工后無磨削燒傷、無表面硬化。這些葉輪表面完整性要求可以是保證葉輪壽命，針對要求，對鈦合金葉輪的加工工藝進行了進一步的探討和優(yōu)化，包括表面拋光和磨粒流加工。但對于優(yōu)化加工后的鈦合金葉輪表面完整性的各項指標(biāo)，應(yīng)該如何進行科學(xué)準(zhǔn)確的檢測，采用哪些檢測方法和如何操作的技術(shù)尚屬空白。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一套葉輪表面完整性檢測方法，包括葉輪的表面粗糙度、表面殘余應(yīng)力、表面微觀缺陷、磨削燒傷和表面硬化的檢測的操作程序和操作方法，以實現(xiàn)對機械加工后的葉輪的表面完整性科學(xué)準(zhǔn)確的計量，為設(shè)計計算和分析葉輪疲勞壽命提供可靠數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案為，鈦合金葉輪表面完整性的檢測方法包括以下步驟(I)準(zhǔn)備好被檢測的鈦合金葉輪零件；(2)目視檢測葉輪的外觀目視零件的外觀表面是否有明顯的劃痕及表面不連續(xù)性缺陷；(3)檢測葉輪表面粗糙度1)將零件固定安裝在粗糙度測量機上；2)設(shè)定粗糙度檢測評定長度為2 5mm；3)測量零件輪轂表面粗糙度Ra值在輪轂同一位置按圓周方向均布，選取任意3 5 點作為測量面，在每一點上沿徑向和周向兩個方向分別測量取值；4)測量零件外直徑表面、葉輪背面、葉輪葉尖表面的粗糙度Ra值每一個部位至少任取3個點，在每一點上沿徑向和周向兩個方向分別測量取值；5)打印粗糙度測量曲線；(4)測量葉輪表面殘余應(yīng)力分布情況I)殘余應(yīng)力分析采用X射線衍射方法進行，使用的設(shè)備包含下列測量參數(shù)有關(guān)聯(lián)不確定性的主要應(yīng)力值符合兩標(biāo)準(zhǔn)偏差0 ± A 0 ； 切應(yīng)力值T ; 強度比=RI ； 衍射波峰的整體寬度LI ； 2)將被測零件放置在儀器測量臺上，選取測量衍射和探測條件 靶板銅； 濾板鎳；波長:1. 540 Ium ； 衍射角度141° ;物質(zhì)常量Sl=-2. 639X IOMPa-1 和 S2 =11. 898X 10_6 MPa-1 ； 在-39°和+39°之間的至少可以使用90角； 3)定義衍射分離角度的位置，并保證 衍射波峰整體寬度L1:0. 8 X平均寬度< LI <1. 2 X平均寬度； 每個衍射波峰凈高> 300個脈沖； 4)按照設(shè)計圖樣要求選取測量點，對每個測量點的殘余應(yīng)力必須在軸向和徑向兩個方向測定； 5)給出每個測量點的實際測量值； (5)檢測葉輪表面微觀缺陷 1)對葉輪外表面進行常規(guī)熒光檢測； 2)對葉輪內(nèi)腔表面進行常規(guī)渦流檢測； (6)檢測葉輪表面加工硬化缺陷 1)按照設(shè)計圖樣要求選取需要檢測部位； 2)制備試樣對每處檢測部位切取軸向和徑向2個試樣并制備金相試樣,制備金相試樣時，試樣檢驗面垂直于切割表面； 3)拋光將試樣鑲嵌在試片固定劑中，檢測表面向上，然后用500 1000粒度的金相砂紙拋光試片至呈鏡面狀； 4)化學(xué)腐蝕采用體積比為2% 3%的硝酸、3% 5%的氫氟酸、其余為蒸餾水的液體對試件進行浸泡，時間為20 80秒； 5)觀測在200倍的放大率的光學(xué)顯微鏡下進行表面結(jié)構(gòu)觀測，對比加工表面及心部組織是否存在差異，觀察晶粒取向和結(jié)構(gòu)判定是否存在加工硬化層； (7)檢測葉輪表面是否有燒傷缺陷 1)對零件表面進行除油使用丙酮清洗，去除尤其是機械加工過程中造成的污染，同時用毛刷刷洗需檢驗的部位； 2)使用清潔干燥的壓縮空氣吹干零件； 3)配制金相酸蝕溶液，酸蝕溶液的體積比為10% 13%的硝酸、0.5% 1. 5%氫氟酸、其余為蒸餾水；將零件在室溫浸入酸蝕溶液中，并使用磁力攪拌裝置攪拌酸蝕溶液，酸蝕時間在1. 5 2. 5分鐘之間； 4)用水清洗被酸蝕的表面去除殘余的酸蝕溶液； 5)使用清潔干燥的壓縮空氣吹干零件；6)使用放大倍率6到40倍的雙筒放大鏡觀測零件的酸蝕表面，檢測是否存在磨削燒傷；(8)最終判定。本專利技術(shù)通過一套系統(tǒng)的流程方法，采用各種測量設(shè)備及測量手段，并配制了所需要的各項溶液，完成了鈦合金葉輪的表面粗糙度、表面殘余應(yīng)力、表面微觀缺陷、磨削燒傷和表面硬化的檢測的操作程序和操作方法，實現(xiàn)了對機械加工后的葉輪的表面完整性科學(xué)準(zhǔn)確的計量，為設(shè)計計算和分析葉輪疲勞壽命提供可靠數(shù)據(jù)。具體實施方式一種，所述的方法包括以下步驟(1)準(zhǔn)備好被檢測的鈦合金葉輪零件；(2)目視檢測葉輪的外觀目視零件的外觀表面是否有明顯的劃痕及表面不連續(xù)性缺陷；(3)檢測葉輪表面粗糙度1)將零件固定安裝在粗糙度測量機上； 2)設(shè)定粗糙度檢測評定長度為2 5mm；3)測量零件輪轂表面粗糙度Ra值在輪轂同一位置按圓周方向均布，選取任意3 5 點作為測量面，在每一點上沿徑向和周向兩個方向分別測量取值；4)測量零件外直徑表面、葉輪背面、葉輪葉尖表面的粗糙度Ra值每一個部位至少任取3個點，在每一點上沿徑向和周向兩個方向分別測量取值；5)打印粗糙度測量曲線；(4)測量葉輪表面殘余應(yīng)力分布情況1)殘余應(yīng)力分析采用X射線衍射方法進行，使用的設(shè)備包含下列測量參數(shù)有關(guān)聯(lián)不確定性的主要應(yīng)力值符合兩標(biāo)準(zhǔn)偏差σ ± △ σ ;切應(yīng)力值τ ；強度比=RI ;衍射波峰的整體寬度LI ；2)將被測零件放置在儀器測量臺上，選取測量衍射和探測條件靶板銅;濾板鎳;波長1. 540 Ium ；衍射角度141° ;物質(zhì)常量Sl=-2. 639X10MPa-1 和 S2 =11. 898X10_6 MPa；在-39°和+39°之間的至少可以使用9β角；3)定義衍射分離角度的位置，并保證衍射波峰整體寬度L1:0. 8 X平均寬度< LI <1. 2 X平均寬度；每個衍射波峰凈高> 300個脈沖；4)按照設(shè)計圖樣要求選取測量點，對每個測量點的殘余應(yīng)力必須在軸向和徑向兩個方向測定；5)給出每個測量點的實際測量值； (5)檢測葉輪表面微觀缺陷 1)對葉輪外表面進行常規(guī)熒光檢測； 2)對葉輪內(nèi)腔表面進行常規(guī)渦流檢測； (6)檢測葉輪表面加工硬化缺陷 1)按照設(shè)計圖樣要求選取需要檢測部位； 2)制備試樣對每處檢測部位切取軸向和徑向2個試樣并制備金相試樣,制備金相試樣時，試樣檢驗面垂直于切割表面； 3)拋光將試樣鑲嵌在試片固定劑中，檢測表面向上，然后用500 1000粒度的金相砂紙拋光試片至呈鏡面狀； 4)化學(xué)腐蝕采用體積比為2% 3%的硝酸、3% 5%的氫氟酸、其余為蒸餾水的液體對試件進行浸泡，時間為20 80秒； 5)觀測在200倍的放大率的光學(xué)顯微鏡下進行表面結(jié)構(gòu)觀測，對比加工表面及心部組織是否存在差異，觀察晶粒取向和結(jié)構(gòu)判定是否存在加工硬化層； (7)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種鈦合金葉輪表面完整性檢測方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟：（1）準(zhǔn)備好被檢測的鈦合金葉輪零件；（2）目視檢測葉輪的外觀：目視零件的外觀表面是否有明顯的劃痕及表面不連續(xù)性缺陷；（3）檢測葉輪表面粗糙度：1）將零件固定安裝在粗糙度測量機上；2）設(shè)定粗糙度檢測評定長度為2～5mm；3）測量零件輪轂表面粗糙度Ra值：在輪轂同一位置按圓周方向均布，選取任意3～5點作為測量面，在每一點上沿徑向和周向兩個方向分別測量取值；4）測量零件外直徑表面、葉輪背面、葉輪葉尖表面的粗糙度Ra值：每一個部位至少任取3個點，在每一點上沿徑向和周向兩個方向分別測量取值；5）打印粗糙度測量曲線；（4）測量葉輪表面殘余應(yīng)力分布情況：1）殘余應(yīng)力分析采用X射線衍射方法進行，使用的設(shè)備包含下列測量參數(shù)：有關(guān)聯(lián)不確定性的主要應(yīng)力值符合兩標(biāo)準(zhǔn)偏差：σ±Δσ；切應(yīng)力值：τ；強度比：RI；衍射波峰的整體寬度：LI；2）將被測零件放置在儀器測量臺上，選取測量衍射和探測條件：靶板：銅；濾板：鎳；波長：1.5401um；衍射角度：141°；物質(zhì)常量：S1=?2.639×10MPa–1和S2?=11.898×10–6?MPa–1；在?39°和+39°之間的至少可以使用9β角；3）定義衍射分離角度的位置，并保證：衍射波峰整體寬度LI：0.8×平均寬度≤L1≤1.2×平均寬度；每個衍射波峰凈高≥300個脈沖；4）按照設(shè)計圖樣要求選取測量點，對每個測量點的殘余應(yīng)力必須在軸向和徑向兩個方向測定；5）給出每個測量點的實際測量值；（5）檢測葉輪表面微觀缺陷：1）對葉輪外表面進行常規(guī)熒光檢測；2）對葉輪內(nèi)腔表面進行常規(guī)渦流檢測；（6）檢測葉輪表面加工硬化缺陷1）按照設(shè)計圖樣要求選取需要檢測部位；?2）制備試樣：對每處檢測部位切取軸向和徑向2個試樣并制備金相試樣，制備金相試樣時，試樣檢驗面垂直于切割表面；3）拋光：將試樣鑲嵌在試片固定劑中，檢測表面向上，然后用500～1000粒度的金相砂紙拋光試片至呈鏡面狀；4）化學(xué)腐蝕：采用體積比為2%～3%的硝酸、3%～5%的氫氟酸、其余為蒸餾水的液體對試件進行浸泡，時間為20～80秒；5）觀測：在200倍的放大率的光學(xué)顯微鏡下進行表面結(jié)構(gòu)觀測，對比加工表面及心部組織是否存在差異，觀察晶粒取向和結(jié)構(gòu)判定是否存在加工硬化層；（7）檢測葉輪表面是否有燒傷缺陷1）對零件表面進行除油：使用丙酮清洗，去除尤其是機械加工過程中造成的污染，同時用毛刷刷洗需檢驗的部位；2）使用清潔干燥的壓縮空氣吹干零件；?3）配制金相酸蝕溶液，酸蝕溶液的體積比為：10%～13%?的硝酸、0.5%～1.5%氫氟酸、其余為蒸餾水；將零件在室溫浸入酸蝕溶液中，并使用磁力攪拌裝置攪拌酸蝕溶液，酸蝕時間在1.5～2.5分鐘之間；4）用水清洗被酸蝕的表面去除殘余的酸蝕溶液；5）使用清潔干燥的壓縮空氣吹干零件；6）使用放大倍率6到40倍的雙筒放大鏡觀測零件的酸蝕表面，檢測是否存在磨削燒傷；（8）最終判定。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田麗波，李鐵軍，郭君偉，王鐵海，劉可，鄭洪濤，薄錫金，雷云蓮，馬瑞，王靜，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱東安發(fā)動機集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：