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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-09-14 10:39
試制一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，其單晶渦輪葉片毛坯合格件還需要經(jīng)過(guò)26道后續(xù)加工工序方能入庫(kù)。在機(jī)械加工工序全部完成后，需按照X射線(xiàn)檢測(cè)規(guī)范要求對(duì)葉片零件進(jìn)行檢測(cè)。
這一次，中國(guó)航發(fā)航空科技股份有限公司的同事們?cè)赬射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了奇怪的異物，這到底是什么東西呢？
附：?jiǎn)尉u輪葉片機(jī)加工序：
磨榫齒型面
磨榫頭和緣板排氣邊
磨榫頭和緣板進(jìn)氣邊
磨緣板盆徑向面
磨緣板背徑向面
標(biāo)印
粗磨盆葉冠待焊面
粗磨背葉冠待焊面
第一次檢驗(yàn)
熒光檢查
葉冠裝配面釬焊
磨葉冠盆堆焊面
磨葉冠背堆焊面
磨葉冠封嚴(yán)齒及進(jìn)、排R
拋修堆焊層
鉗修
第二次檢驗(yàn)
清洗
熒光檢測(cè)
X射線(xiàn)檢測(cè)
清洗
測(cè)頻
水流量試驗(yàn)
氣流量試驗(yàn)
涂層
成品檢驗(yàn)
單晶渦輪葉片實(shí)物與膠片型X射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果
此次采用的X射線(xiàn)機(jī)型號(hào)為ISOVOLT320 M2，膠片類(lèi)型為天津V型，自動(dòng)洗片機(jī)型號(hào)為NDT SECO。由上圖所示的X射線(xiàn)檢測(cè)結(jié)果可以看出，紅色圓圈內(nèi)為疑似外來(lái)物的顯示，該顯示在底片上呈不規(guī)則的白色片狀結(jié)構(gòu)，影像的黑度不均勻，且位于葉身有型腔的區(qū)域，但位置隨機(jī)分布。
一、數(shù)字實(shí)時(shí)成像X射線(xiàn)檢測(cè)驗(yàn)證
為了進(jìn)一步驗(yàn)證該疑似顯示的真實(shí)性，采用數(shù)字實(shí)時(shí)成像X射線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)(DR)對(duì)該葉片進(jìn)行了復(fù)驗(yàn)。DR檢測(cè)系統(tǒng)由射線(xiàn)源、被檢工件、成像探測(cè)器、成像及控制中心組成。
單晶渦輪葉片DR檢測(cè)示意
單晶渦輪葉片DR檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)圖片
X射線(xiàn)機(jī)管頭型號(hào)為Y.TU/320-D03定向，管電壓為15~320kV，焦點(diǎn)形狀為圓形，小焦點(diǎn)直徑為3.0mm，大焦點(diǎn)直徑為5.5mm。
平板探測(cè)器(成像板)是美國(guó)PerkinElmer公司的XRD-0822AP，面板部分基本技術(shù)參數(shù)為：像素?cái)?shù)目1024×1024，像素間距200μm，總面積204.8mm×204.8mm。
單晶渦輪葉片DR檢測(cè)結(jié)果
上圖清晰地顯示出了外來(lái)物的影像，證明了外來(lái)物存在的真實(shí)性。
二、外來(lái)物的成因分析
1、排除X射線(xiàn)檢測(cè)共檢時(shí)缺陷漏檢
為了排除X射線(xiàn)檢測(cè)共檢時(shí)葉片內(nèi)部存在高密度夾雜或型腔內(nèi)殘留型芯沒(méi)有清理干凈的可能性，檢測(cè)人員對(duì)相關(guān)顯示的信息進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，然后結(jié)合這些信息對(duì)共檢的底片進(jìn)行復(fù)查，復(fù)查結(jié)果顯示所有葉片在共檢時(shí)都不存在外來(lái)物顯示。
2、排除熒光檢測(cè)過(guò)程中顯像粉殘留
目視檢測(cè)零件外表面光滑無(wú)異物，說(shuō)明該顯示存在于零件內(nèi)表面，采用冷光源伸到型腔內(nèi)，裸眼可見(jiàn)該顯示處有多余物緊貼在零件內(nèi)壁上。于是，技術(shù)人員用普通高壓氣槍對(duì)葉片型腔進(jìn)行清理后再次進(jìn)行X射線(xiàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示該清理無(wú)效，底片中的外來(lái)物顯示無(wú)任何變化。分析該葉片的加工工序，技術(shù)人員懷疑是第一次“熒光檢測(cè)”過(guò)程中顯像粉(鎂粉)經(jīng)“葉冠裝配面釬焊”工序中的高溫，黏結(jié)在葉片內(nèi)壁形成的。為驗(yàn)證這種假設(shè)，將鎂粉置于零件表面進(jìn)行X射線(xiàn)檢測(cè)。
鎂粉置于單晶渦輪葉片上
經(jīng)過(guò)X射線(xiàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)底片上并沒(méi)有鎂粉的影像，該試驗(yàn)排除了外來(lái)物為顯像粉殘留的可能性。
三、剖切零件對(duì)外來(lái)物進(jìn)行成分分析
為了弄清楚該外來(lái)物的來(lái)源，對(duì)該零件進(jìn)行了剖切。
單晶渦輪葉片中的外來(lái)物在VHX-5000體視顯微鏡下的顯示及其實(shí)物圖
可見(jiàn)該外來(lái)物顏色稍黑，質(zhì)軟，呈蓬松狀，剛性差。采用Oxford能譜儀對(duì)單晶葉片基體和外來(lái)物進(jìn)行能譜分析。從葉片型腔內(nèi)的外來(lái)物上取樣(標(biāo)為樣本1和樣本2)，葉片基體上取樣(標(biāo)為樣本3)。
剖切面在JEOL JSM-6610LV掃描電鏡下的形貌
四、三個(gè)采樣區(qū)的能譜分析
由能譜分析結(jié)果可以很明顯地發(fā)現(xiàn)：該外來(lái)物與葉片基體元素含量沒(méi)有明顯差異?？梢耘袛嗤鈦?lái)物來(lái)源于葉片本身。結(jié)合葉片機(jī)加工序流程，推斷外來(lái)物是磨加工過(guò)程中產(chǎn)生的金屬粉末通過(guò)葉片上的進(jìn)排氣孔進(jìn)入型腔內(nèi)，在進(jìn)行“葉冠裝配面釬焊”工序時(shí)，在真空釬焊爐的高溫環(huán)境下由于原子擴(kuò)散作用緊緊地黏接在葉片內(nèi)壁上而形成的。
五、外來(lái)物的去除
根據(jù)外來(lái)物的特性，采用水切割設(shè)備改裝的超高壓水槍對(duì)葉片型腔進(jìn)行清理，水槍依次對(duì)準(zhǔn)進(jìn)氣孔1、2、3進(jìn)行沖洗，將外來(lái)物由排氣孔排出。
單晶渦輪葉片中外來(lái)物去除示意及其專(zhuān)用夾具
六、建 議
建議在型腔類(lèi)零件的機(jī)加及運(yùn)輸過(guò)程中，對(duì)零件表面型腔入口進(jìn)行密封保護(hù)，以防止型腔內(nèi)進(jìn)入外來(lái)物，導(dǎo)致零件在工作過(guò)程中失效甚至產(chǎn)生致命危害。
來(lái)源：無(wú)損檢測(cè)NDT
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