[发明专利]钛合金叶轮表面完整性检测方法

摘要

本发明涉及一种钛合金叶轮表面完整性检测方法，包括对测量步骤的合理设置及参数的选择，可以实现钛合金叶轮的表面粗糙度、表面残余应力、表面微观缺陷、磨削烧伤和表面硬化的检测的操作程序和操作方法，实现了对机械加工后的叶轮的表面完整性科学准确的计量，为设计计算和分析叶轮疲劳寿命提供可靠数据。

主权项

一种钛合金叶轮表面完整性检测方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：（1）准备好被检测的钛合金叶轮零件；（2）目视检测叶轮的外观：目视零件的外观表面是否有明显的划痕及表面不连续性缺陷；（3）检测叶轮表面粗糙度：1）将零件固定安装在粗糙度测量机上；2）设定粗糙度检测评定长度为2～5mm；3）测量零件轮毂表面粗糙度Ra值：在轮毂同一位置按圆周方向均布，选取任意3～5点作为测量面，在每一点上沿径向和周向两个方向分别测量取值；4）测量零件外直径表面、叶轮背面、叶轮叶尖表面的粗糙度Ra值：每一个部位至少任取3个点，在每一点上沿径向和周向两个方向分别测量取值；5）打印粗糙度测量曲线；（4）测量叶轮表面残余应力分布情况：1）残余应力分析采用X射线衍射方法进行，使用的设备包含下列测量参数：有关联不确定性的主要应力值符合两标准偏差：σ±Δσ；切应力值：τ；强度比：RI；衍射波峰的整体宽度：LI；2）将被测零件放置在仪器测量台上，选取测量衍射和探测条件：靶板：铜；滤板：镍；波长：1.5401um；衍射角度：141°；物质常量：S1=‑2.639×10MPa–1和S2 =11.898×10–6 MPa–1；在‑39°和+39°之间的至少可以使用9β角；3）定义衍射分离角度的位置，并保证：衍射波峰整体宽度LI：0.8×平均宽度≤L1≤1.2×平均宽度；每个衍射波峰净高≥300个脉冲；4）按照设计图样要求选取测量点，对每个测量点的残余应力必须在轴向和径向两个方向测定；5）给出每个测量点的实际测量值；（5）检测叶轮表面微观缺陷：1）对叶轮外表面进行常规荧光检测；2）对叶轮内腔表面进行常规涡流检测；（6）检测叶轮表面加工硬化缺陷1）按照设计图样要求选取需要检测部位； 2）制备试样：对每处检测部位切取轴向和径向2个试样并制备金相试样，制备金相试样时，试样检验面垂直于切割表面；3）抛光：将试样镶嵌在试片固定剂中，检测表面向上，然后用500～1000粒度的金相砂纸抛光试片至呈镜面状；4）化学腐蚀：采用体积比为2%～3%的硝酸、3%～5%的氢氟酸、其余为蒸馏水的液体对试件进行浸泡，时间为20～80秒；5）观测：在200倍的放大率的光学显微镜下进行表面结构观测，对比加工表面及心部组织是否存在差异，观察晶粒取向和结构判定是否存在加工硬化层；（7）检测叶轮表面是否有烧伤缺陷1）对零件表面进行除油：使用丙酮清洗，去除尤其是机械加工过程中造成的污染，同时用毛刷刷洗需检验的部位；2）使用清洁干燥的压缩空气吹干零件； 3）配制金相酸蚀溶液，酸蚀溶液的体积比为：10%～13% 的硝酸、0.5%～1.5%氢氟酸、其余为蒸馏水；将零件在室温浸入酸蚀溶液中，并使用磁力搅拌装置搅拌酸蚀溶液，酸蚀时间在1.5～2.5分钟之间；4）用水清洗被酸蚀的表面去除残余的酸蚀溶液；5）使用清洁干燥的压缩空气吹干零件；6）使用放大倍率6到40倍的双筒放大镜观测零件的酸蚀表面，检测是否存在磨削烧伤；（8）最终判定。