铸造不锈钢机匣R角区域的水浸超声相控阵检测技术

大型燃气涡轮发动机不锈钢机匣结构中包含大量R角区域,该区域因壁厚较大且是曲面结构,制造过程中容易出现微裂纹、气孔、夹杂等缺陷。射线检测因受到R角曲面的形状限制而无法布置射线底片,并且大厚度R角区域也很难被射线穿透,造成射线检测灵敏度下降、缺陷出现漏检。由此,提出大型不锈钢机匣R角区域内部缺陷的超声水浸相控阵检测技术。将相控阵探头布置于机匣内环曲面,通过修正曲面聚焦法则控制阵元发射超声波在R角区域形成聚焦声场;通过建立数值仿真模型分析聚焦法则修正前后的声场聚焦性能,同时分析了水距对聚焦声场的影响;最后,基于修正的聚焦法则和优化的水距开展机匣R焦区区域的超声相控阵检测试验。结果表明:通过曲面聚焦法则修正和水距优化可在R角区域形成聚焦声场,该区域扇形扫描图像质量得到明显改善;能够显示Φ1.5 mm当量尺寸的横孔缺陷并具有良好的检测分辨率,-6 dB法下定量相对误差低至6.7%。

大型铸造不锈钢机匣超声相控阵检测及定量方法研究

大型燃气轮发动机不锈钢机匣尺寸大、铸造工艺复杂,在铸造过程中易产生微裂纹、气孔、夹杂等缺陷。由于机匣厚度较大,射线检测技术难以对大壁厚机匣进行穿透检测。由此,提出大型不锈钢机匣内部缺陷的超声相控阵检测技术,分析大厚度机匣分区检测的必要性及各分区所用超声相控阵换能器的优选方案,并提出采用-6dB法对缺陷进行定量检测。结果表明:超声相控阵检测技术能够有效检测大型不锈钢机匣的内部缺陷,检测灵敏度在60mm厚度范围内不低于φ3mm平底孔当量尺寸,-6dB法测量远近表面缺陷尺寸的相对误差分别低于26.7%和16.7%,可用于大型不锈钢机匣的定量无损检测。