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随着燃气涡轮的工作环境温度要求越来越高,对涡轮叶片的耐热性的要求也越来越高。通过喷涂一定厚度的涂层将涡轮叶片与高温隔开,从而提高涡轮叶片的耐高温性能。但是,由于涂层在制备的过程中容易产生各类缺陷,如脱粘、脱层、厚度不均等。涂层的喷涂质量严重影响涂层的性能和使用寿命。同时,航空工件多为曲面工件,而人工检测效率低,误差大。如本文的检测对象圆弧面金属铝硅涂层工件。因此,研制了一套五轴特征扫描成像检测系统应用于圆弧面涂层脱粘缺陷的超声特征成像检测。 论文主要工作如下: 研究金属铝硅涂层与合金基体的声学特性,包括声速、声阻抗、声衰减以及超声波传播特性。分析涂层组织结构对超声检测影响,以及针对本文的涂层厚度检测的探头频率的选取。 针对圆弧曲面涂层工件的外形特点设计五轴特征扫描成像设备。以伺服电机系统为动力核心,可编程逻辑控制器(PLC)为控制中心。研制信号电路,实现控制系统与运动动力系统的信号传递,保证电机稳定有序的运动。 设计开发五轴特征扫描成像软件,实现对整套系统的统一控制。通过软件实现对电机运动参数设置和运动速度的控制,根据检测要求,设置一定的检测精度,完成检测。 系统完成后分别对样品进行检测成像。研究表明,涂层/基体结合面脱粘处的反射回波比粘接良好处的回波幅值高,且两者波峰相位值发生的变化;针对0.5~1mm的涂层超声检测,选取10MHz超声聚焦探头,利用五轴水浸超声特征成像系统可以稳定高效的完成曲面涂层工件的自动检测,采用缺陷波成像可以检测出涂层与基体的脱粘缺陷。