一种碳纤维复合材料多叶片整体转子的无损检测方法与流程

本发明涉及无损检测方法，具体为一种碳纤维复合材料多叶片整体转子的无损检测方法。

背景技术：

碳纤维复合材料因其重量轻、比强度高、耐腐蚀等特点，已在军民各领域中广泛使用，水中航行器推进装置的主要零部件—多叶片转子也已经应用碳纤维复合材料进行整体的加工制造。

碳纤维复合材料多叶片整体转子加工完成后，为确保其强度和可靠性，要求对其内部质量进行无损检测，以确定其内部是否含有影响使用的缺陷(分层、脱粘、气孔、夹杂等)。

对于结构复杂、空间尺寸狭小的碳纤维复合材料多叶片整体转子，应用目前的常规无损检测方法对其进行无损检测均存在一定的问题，如射线照相检测由于整体转子的结构复杂、空间尺寸狭小，无法布片；射线成像检测时则多层结构重叠成像，无法观察，且射线检测无法检出分层等面积型缺陷；超声波检测由于叶片厚度小，处于超声波检测盲区，同时叶片根部空间小、形状特殊，也无法使用超声波检测；磁粉检测只能检测铁磁性材料，而碳纤维复合材料无磁性，不能进行磁粉检测；渗透检测只能检测表面开口型缺陷，对工件内部的缺陷无法检测；涡流检测只能检测表面较浅的深度，对内部较深处的缺陷无法检测。因此常规的无损检测方法均无法对碳纤维复合材料多叶片整体转子的内部缺陷进行全面有效的检测。

技术实现要素：

本发明为了解决现有无损检测方法对碳纤维复合材料多叶片整体转子进行检测时存在上述不足之处的问题，提供了一种碳纤维复合材料多叶片整体转子的无损检测方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种碳纤维复合材料多叶片整体转子的无损检测方法，采用如下步骤：a、将整体转子上的叶片按顺时针或逆时针方向标记编号；b、根据被测零件的尺寸选择X射线三坐标检测设备，接通电源进行预热；c、调整工件方位使其被测部位处于射线束的照射范围之内以及接收面板的接收范围之内，并将工件起始编号叶片正对接收面板方向，作为工件旋转的基准点；d、按照最佳放大倍数公式计算最佳放大倍数，M_o为最佳放大倍数，U_D为图象接收面板的固有不清晰度，Φ为射线源焦点尺寸；然后按照公式计算工件至射线管距离，f为工件至射线管距离，M_o为最佳放大倍数，F为接收面板到射线管的距离，最后按计算得到的数据调整接收面板到射线管的距离和工件至射线管的距离(根据工件尺寸和射线锥束角确定)；e、X射线三坐标检测设备输入计算得到的最佳放大倍数和工件直径后自动计算出在X轴和Y轴两个方向上的工件分段位置；f、不断调节透照参数并观察工件图像不同厚度处的黑白度，确定射线最厚区及最薄区的透照参数；g、将工件移出检测范围，使用最厚区透照参数进行透照；h、将最厚区及最薄区的透照参数及工件分段位置输入X射线三坐标检测设备并确认；i、设定X射线三坐标检测设备扫描方式为锥形扫描，工件旋转次数＝π/4×面板像素尺寸，每次旋转角度＝360°/工件旋转次数；j、按下高压键，开始透照扫描，系统在扫描的同时对采集到的信息进行3D重构，待扫描全部完成后，系统自动进行数据拼接，形成最终完整的3D工件图；k、从3D工件图上，可以看到工件内部的缺陷及3D分布情况，此时可以根据需要选取任意截面进行剖切，并在剖切得到的2D平面图中进行缺陷评定及缺陷尺寸的精确测量，以此判断零件是否合格。

该无损检测方法通过X射线三坐标检测设备，利用锥形扫描技术，对转子进行全方位的射线扫描，克服了现有无损检测方法对碳纤维复合材料多叶片整体转子进行检测时存在上述不足之处的问题。

本发明所述的无损检测方法具有如下有益效果：1、一次测量即可完成碳纤维复合材料多叶片整体转子的全部部位的无损检测和精密尺寸测量，无需多种检测方法组合，效率较高；2、实现碳纤维复合材料多叶片整体转子内部缺陷的100％无损检测，无检测盲区；3、受材料特性限制少，尤其适用于复合材料的无损检测。

附图说明

图1为碳纤维复合材料多叶片整体转子的结构示意图。

具体实施方式

一种碳纤维复合材料多叶片整体转子的无损检测方法，采用如下步骤：a、将整体转子上的叶片按顺时针或逆时针方向标记编号；b、根据被测零件的尺寸选择X射线三坐标检测设备，接通电源进行预热；c、调整工件方位使其被测部位处于射线束的照射范围之内以及接收面板的接收范围之内，并将工件起始编号叶片正对接收面板方向，作为工件旋转的基准点；d、按照最佳放大倍数公式计算最佳放大倍数，M_o为最佳放大倍数，U_D为图象接收面板的固有不清晰度，Φ为射线源焦点尺寸；然后按照公式计算工件至射线管距离，f为工件至射线管距离，M_o为最佳放大倍数，F为接收面板到射线管的距离，最后按计算得到的数据调整接收面板到射线管的距离和工件至射线管的距离；e、X射线三坐标检测设备输入计算得到的最佳放大倍数和工件直径后自动计算出在X轴和Y轴两个方向上的工件分段位置；f、不断调节透照参数并观察工件图像不同厚度处的黑白度，确定射线最厚区及最薄区的透照参数；g、将工件移出检测范围，使用最厚区透照参数进行透照；h、将最厚区及最薄区的透照参数及工件分段位置输入X射线三坐标检测设备并确认；i、设定X射线三坐标检测设备扫描方式为锥形扫描，工件旋转次数＝π/4×面板像素尺寸，每次旋转角度＝360°/工件旋转次数；j、按下高压键，开始透照扫描，系统在扫描的同时对采集到的信息进行3D重构，待扫描全部完成后，系统自动进行数据拼接，形成最终完整的3D工件图；k、从3D工件图上，可以看到工件内部的缺陷及3D分布情况，此时可以根据需要选取任意截面进行剖切，并在剖切得到的2D平面图中进行缺陷评定及缺陷尺寸的精确测量，以此判断零件是否合格。

具体实施过程中，碳纤维复合材料多叶片整体转子的空间曲面叶片为11个，均匀分布于轮毂的周围，轮毂中心材料为铝合金，通过热粘合方式将铝合金芯与碳纤维复合材料轮毂紧密结合在一起，技术要求Φ2当量缺陷不漏检。

将整体转子上的叶片按逆时针方向标记编号为1#～11#；X射线三坐标检测设备的型号为THC225，焦点尺寸为1μm～3μm；将工件轴向倾斜45°放置于一塑料材质的工装上，通过手动按钮调节工件的位置，工作起始编号叶片为1#叶片，面板到射线管的最大距离为1180mm，按照1.33倍的光学放大倍率计算，调整工件至距离射线管885mm处；确定射线的最终透照参数为厚区高压225kV，电流800μA，焦点3μm；薄区高压160kV，电流1000μA，焦点2μm；锥形扫描工件的旋转次数800次，每次旋转角度0.45°。