航空机匣环件曲面结构超声全聚焦检测与缺陷定量方法

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.002

中国机械工程 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (08): 892-898.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.002

航空机匣环件曲面结构超声全聚焦检测与缺陷定量方法

关山月1，2，3;汪小凯1，2，3;华林1，2，3;李一轩1，2，3

1.武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，武汉，430070
2.武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心，武汉，430070
3.武汉理工大学汽车工程学院，武汉，430070

出版日期:2023-04-25 发布日期:2023-05-16
通讯作者: 汪小凯（通信作者），男，1982年生，教授、博士研究生导师。研究方向为运载装备智能控制及无损检测。发表论文60余篇。E-mail：wxk0919@whut.edu.cn。
作者简介:关山月，男，1994年生，博士研究生。研究方向为运载装备超声相控阵检测、智能检测。发表论文6篇。E-mail：gsyawesome@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划（2019YFB1704500）；国家自然科学基金（51875428）；湖北省重点研发计划（2020BAB144）

Ultrasonic TFM Inspection and Quantitative Method of Defects for Curved Surface Structures of Aeroengine Casing Rings

GUAN Shanyue1，2，3;WANG Xiaokai1，2，3;HUA Lin1，2，3;LI Yixuan1，2，3

1. Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components，Wuhan University
of Technology，Wuhan 430070
2. Hubei Collaborative Innovation Center for Automotive Components Technology，Wuhan
University of Technology，Wuhan，430070
3. School of Automotive Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan，430070

Online:2023-04-25 Published:2023-05-16

摘要/Abstract

摘要： 航空发动机机匣所用环形锻件的沟槽和圆角部位容易产生各类缺陷。针对环形锻件的曲面结构，提出了超声全聚焦检测与缺陷定量方法。在待测区域建立圆柱坐标系并划分网格点，设计了0.8 mm当量缺陷对比试块，采集了网格点处缺陷最大幅值数据集，将数据集在深度和角度两个方向拟合，建立了距离-角度-幅值曲面缺陷定量评价方法。某机匣环件试样实验结果表明缺陷定量方法的误差小于1 dB。

关键词: 航空发动机, 环形锻件, 曲面, 全聚焦法, 缺陷定量化

Abstract: Grooves and round corners of ring forgings used in aeroengine casing were prone to produce various defects. Taking the curved surface structures of aeroengine casing rings as an object， the ultrasonic TFM detection and defect quantification were proposed. The testing areas were divided into grid points in cylindrical coordinate system and the reference blocks with 0.8 mm artificial defects were designed. The maximum amplitude defect data set at all grid points was collected. The data set was fitted in two directions of depth and angle， and the distance angle amplitude surface defects quantitative evaluation method was established. The experimental results of a casing ring specimen show that the errors of quantitative method are less than 1 dB.

Key words: aeroengine, ring forging, curved surface, total focusing method（TFM）, defect quantification

中图分类号:

TG316

关山月, 汪小凯, 华林, 李一轩, . 航空机匣环件曲面结构超声全聚焦检测与缺陷定量方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(08): 892-898.

GUAN Shanyue, WANG Xiaokai, HUA Lin, LI Yixuan, . Ultrasonic TFM Inspection and Quantitative Method of Defects for Curved Surface Structures of Aeroengine Casing Rings[J]. China Mechanical Engineering, 2023, 34(08): 892-898.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://www.cmemo.org.cn/CN/10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.002

http://www.cmemo.org.cn/CN/Y2023/V34/I08/892

参考文献

［1］戴玉同，邓加东. 异形环件径轴向近净轧制成形工艺与应用［J］. 锻造与冲压， 2015（21）：59-61.
DAI Yutong， DENG Jiadong. Forming Technology and Application of Radial and Axial Near Net Rolling of Special-Shaped Ring［J］. Forging & Metalforming， 2015（21）：59-61.
［2］夏春林，魏志坚，叶俊青，等. 近净成形技术在航空锻件中的应用［J］. 新技术新工艺， 2014（3）：27-29.
XIA Chunlin， WEI Zhijian， YE Junqing， et al. Application of Near-net Forming Technology in Aviation Forging［J］. New Technology & New Process， 2014（3）：27-29.
［3］兰箭，钱东升，邓加东，等. 高性能环类零件绿色智能轧制的研究进展［J］. 机械工程学报， 2022， 58（20）：186-197.
LAN Jian， QINAN Shengdong， Deng Jiadon， et al. Development of Green and Intelligent Rolling for High Performance Ring Parts［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2022， 58（20）：186-197.
［4］邰清安，李晓光，国振兴，等. 锻造工艺及热处理参数对GH738合金环形锻件组织均匀性的影响［J］. 精密成形工程， 2013， 5（6）：7-10.
TAI Qingan， LI Xiaoguang， GUO Zhenxing， et al. Effects of Forging Technology and Parameters of Heating Treatment on the Microstructure Uniformity of GH738 Ring Part［J］. Journal of Netshape Forming Engineering， 2013， 5（6）：7-10.
［5］SUN X F， DONG X， SUN D K. Recent Development of Casing Treatments for Aero-engine Compressors［J］. Chinese J. Aeronaut.， 2019， 32（1）：1-36.
［6］PARK M， LEE C， LEE J， et al. Development of L-Sectioned Ring for Construction Machines by Profile Ring Rolling Process［J］. Int. J. Precis. Eng. Man.， 2016， 17（2）：233-40.
［7］朱学耕，董世运，徐滨士. 压缩机叶轮叶根缺陷相控阵超声检测方法研究［J］. 中国机械工程， 2015， 26（18）：2436-2441.
ZHU Xuegeng， DONG Shiyun， XU Binshi. Research on Phased Array Ultrasonic Methods for Defect Detection of Compressor Impeller Blade Root［J］. China Mechanical Engineering， 2015， 26（18）：2436-2441.
［8］HOYLE E， SUTCLIFFE M， CHARLTON P， et al. Virtual Source Aperture Imaging with Auto-focusing of Unknown Complex Geometry through Dual Layered Media［J］. NDT & E International， 2018， 98：55-62.
［9］KLEINERT W. Defect Sizing Using Non-destructive Ultrasonic Testing：Applying Bandwidth-dependent DAC and DGS Curves［M］. Berlin：Springer， 2016.
［10］ZHOU L， FU M， XU W. Research on Phased Array Ultrasonic Testing for the Girth Weld of 4 mm～10 mm Austenitic Stainless Steel Pipeline［C］∥Pressure Vessels and Piping Conference. American Society of Mechanical Engineers. Prague， 2018， 51593：V01BT01A024.
［11］赵新玉，陈婧阳，段晓敏. 超声相控阵距离幅度曲线计算方法［J］. 声学学报， 2021， 46（3）：456-462.
ZHAO Xinyu， CHEN Jingyang， DUAN Xiaomin. Theoretical Calculation on Distance Amplitude Curve of Ultrasonic Phased Array［J］. Acta Acustica， 2021， 46（3）：456-462.
［12］戴万林，杨岳，刘希玲，等. 钢轨轨头内缺陷的超声相控阵DAC定量方法［J］. 铁道科学与工程学报， 2018， 15（1）：188-195.
DAI Wanlin， YANG Yue， LIU Xiling， et al. DAC Quantitative Method of Ultrasonic Phased Array for Rail Head Defects［J］. Journal of Railway Science and Engineering， 2018， 15（1）：188-195.
［13］李天骥，石永生，陈峰，等. 基于超声相控阵全聚焦DAC图谱的钢轨缺陷定量方法［J］. 机械工程学报， 2021， 57（18）：32-41.
LI Tianji， SHI Yongsheng， CHEN Feng， et al. Quantitative Method of Rail Flaws Based on Ultrasonic Phased Array and Total Focusing DAC Mappings［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2021， 57（18）：32-41.
［14］周正干，彭地，李洋，等. 相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究［J］. 机械工程学报， 2015， 51（10）：1-7.
ZHOU Zhenggan， PENG Di， LI Yang， et al. Research on Phased Array Ultrasonic Total Focusing Method and its Calibration［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2015， 51（10）：1-7.

[1]	李燕元, 王小平, 朱丽君. 基于弧长参数的高光线求解算法 [J]. J4, 201016, 21(16): 1981-1985.
[2]	姜世阔, 王小平, 汪凯, 金将. 基于点云曲面的定角度自动铺丝路径规划[J]. 中国机械工程, 2023, 34(21): 2629-2636,2645.
[3]	魏冰阳, 古德万, 王永强, 杨建军, . 高减比准双曲面齿轮摩擦功耗分析与效率试验[J]. 中国机械工程, 2023, 34(13): 1525-1532.
[4]	魏冰阳, 古德万, 曹雪梅, 杨建军, . 采用曲面综合法的复杂齿面微分修形与拓扑结构设计[J]. 中国机械工程, 2023, 34(11): 1261-1267，1279.
[5]	赵艺珂, 王家序, 张新, 吴磊, 刘治汶. 基于增强最小熵解卷积的航空发动机故障诊断[J]. 中国机械工程, 2023, 34(02): 193-200.
[6]	蒋创宇, 张保强, 陈云, 王存福, 罗华耿, 胡杰翔, 曹龙超. Gyroid结构力学性能及数值收敛性研究[J]. 中国机械工程, 2022, 33(23): 2790-28000.
[7]	李伦绪, 陈果, 杨默晗. 航空发动机套齿连接结构刚度特性仿真分析及试验研究[J]. 中国机械工程, 2022, 33(18): 2249-2257.
[8]	刘思远, 宋朝省, 朱才朝. 小交错角面铣准双曲面齿轮副的几何设计与啮合特性[J]. 中国机械工程, 2022, 33(13): 1521-1528,1536.
[9]	栾孝驰, 赵宇, 沙云东, 柳贡民, 赵钱, . 弧齿锥齿轮参数调节状态下行波共振特性及其影响规律研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(24): 2899-2908，2914.
[10]	闫杰琼, 周来水, 胡少乾, 文思扬. 航空发动机外形点云的保特征去噪方法[J]. 中国机械工程, 2021, 32(23): 2850-2860，2889.
[11]	葛科迪, 赵欢, 陈鹏飞, 丁汉. 面向复杂曲面加工的虚拟夹具辅助机器人示教编程研究[J]. 中国机械工程, 2021, 32(14): 1716-1725.
[12]	沈运1;谢荣理2;赵艳娜3;付庄1;王尧1;张俊2;费健2. 基于改进阻抗控制的自适应曲面乳腺超声扫描方法[J]. 中国机械工程, 2021, 32(02): 195-203.
[13]	李群1;刘原西1;张玉存2;宁建1. 基于激光扫描的环形锻件径向尺寸测量方法[J]. 中国机械工程, 2020, 31(20): 2491-2496.
[14]	吴石；朱美文；张添源；刘献礼；李传东. 覆盖件模具拼接特征对球头刀铣削振动的影响 [J]. 中国机械工程, 2020, 31(18): 2143-2152.
[15]	李佳伟;杜文浩;韩长庆. 慢刀伺服车削刀具半径定向补偿的分段逼近求解[J]. 中国机械工程, 2020, 31(17): 2017-2023.

航空机匣环件曲面结构超声全聚焦检测与缺陷定量方法

Ultrasonic TFM Inspection and Quantitative Method of Defects for Curved Surface Structures of Aeroengine Casing Rings

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics