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汽轮机叶片叶身的无损检测技术探析摘要：运行中的汽轮机叶片处于极复杂的应力状态，往往由于叶片设计不合理,材料不符合要求,机加工质量不佳,组装工艺不良,运行工况变动等因素的影响造成叶片断裂事故,严重威胁汽轮机运行安全。
对叶片进行预防性检查是消除设备隐患,确保机组安全运行的重要手段。
目前,疆内大量老机组仍在超期服役,大容量机组相继投运,叶片的断裂时有发生。
长期以来,为了提高检测的准确性,许多单位做了大量的试验研究,形成了几种不同的检测方法,主要有磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆检测、涡流探伤等。
关键词：汽轮机；叶片叶身；无损；检测技术叶轮是影响汽轮机工作效率的重要零器件,也是对汽轮机可靠性具有重要影响的器件。
随着经济社会的发展,汽轮机的数量越来越多,叶轮的形状更加复杂,对叶片的性能要求也越来越高。
一些特殊叶片的加工技术难度大,传统的加工方式难以满足要求。
对汽轮机叶片进行研究,可以提高汽轮机叶片制造技术的发展,促进新工艺的形成。
一、汽轮机叶片的结构特点（一）汽轮机叶片构造机装配根据叶片功能的不同,汽轮机叶片可分为静叶片和动叶片。
静叶片通常与汽轮机静子连接,处于相对不动状态,可以改变气流的方向,促使蒸汽进入下一个叶片。
动叶片通常安装在转子叶轮或者转鼓上,受到喷嘴叶栅喷春雨气流作用,将蒸汽的能量转换成机械能。
不同的汽轮机,叶轮的作用不同,叶片的固定方法也不相同。
动叶片由三部分组成,叶根、叶冠和叶身。
叶身通常是扭转的曲面,是叶片的基本组成部分。
叶身塑面主要有内塑面、背塑面、出气边圆角等组成。
直叶片的塑线从叶根到叶冠不发生变化,属于等截面叶片。
叶片通常是比较复杂的曲面,对加工精度要求较高,使用传统的加工方法难以满足要求,是塑面难度大的关键所在。
叶根主要是将叶片固定在叶轮上,保证叶片牢固。
叶根可以使叶片在巨大离心力作用下不从轮槽中拔出来。
叶根需要有足够的强度,并且能够应力集中。
叶冠是叶片外端的固定。
叶冠部分通常有围带,可以将多个叶片进行联接。
本科生毕业论文（设计）题目: 基于PRO/E汽轮机叶片数控加工工艺及专用检测工具设计姓名:学院: 工学院专业: 机械式及制造及其自动化班级:学号:指导教师: 职称:20年月日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (1)1 本课题研究的容及意义 (1)1.1汽轮机简介 (2)1.2汽轮机叶片简介 (3)1.2.1汽轮机叶片的结构与分类 (3)1.2.2汽轮机叶片的材料 (5)1.3本课题研究的容 (6)2 汽轮机叶片三维建模 (6)2.1P R O/E软件简介 (6)2.2基于PRO/E软件的叶片三维建模分析…………………………………………………72.3汽轮机叶片建模 (8)2.3.1汽轮机叶片型面数据点的提取 (8)2.3.2汽轮机叶片叶身建模…………………………………………………………………10 2.3.3汽轮机叶片叶根建模…………………………………………………………………1 22.3.4汽轮机叶片叶冠建模…………………………………………………………………1 32.3.5汽轮机叶片建模总结…………………………………………………………………1 3 3 叶片加工工艺分析及方案制订 (14)3.1叶片毛坯的选用…………………………………………………………………………1 4 3.2叶片叶根和叶冠加工工艺设计…………………………………………………………1 5 3.3叶片叶身型面加工工艺设计……………………………………………………………1 5 3.4叶片工艺流程……………………………………………………………………………1 5 4 叶片的数控加工 (16)4.1四轴联动加工中心简介…………………………………………………………………1 6 4.2叶片数控加工工艺分析…………………………………………………………………17 4.3数控编程 (18)4.3.1切削参数设定 (18)4.3.2刀具设置 (19)4.3.3机床设置 (19)4.3.4NC序列设置 (20)4.3.5轨迹生成和加工仿真 (21)4.3.6刀位文件和后置处理 (22)5叶片型面的检测及其专用检测工具设计 (22)5.1叶片型面检测概述………………………………………………………………………2 2 5.2叶片型面专用检具设计…………………………………………………………………2 3 5.2.1样板传递原则…………………………………………………………………………2 3 5.2.2样板选材………………………………………………………………………………2 4 5.2.3样板设计………………………………………………………………………………2 4 5.2.4检具的组装……………………………………………………………………………2 5 致 (26)参考文献 (26)附录A叶片工艺卡片附录B叶片叶身部分刀位文件及NC代码附录C 叶片型面专用检测工具图纸毕业设计（论文）诚信声明书本人重声明：本人所提交的毕业设计（论文），包括论文、图纸、软件、翻译、制作的产品等成果，均是本人在指导教师的指导下独立完成。
三坐标测量机在汽轮机叶片检测中的应用研究范恒亮;李大胜【摘要】本文提出了用三坐标测量机通过扫描的方法对汽轮机叶片复杂曲面进行检测,并对测头的路径进行了规划,提出了一种快速、准确的测量方案.并对测头半径进行了补偿,保证了测量结果的准确性.针对汽轮机叶片的结构特点采用专用测量夹具,保证了检测的稳定和精度.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】2页(P34-35)【关键词】汽轮机叶片;三坐标测量仪;路径规划;半径补偿【作者】范恒亮;李大胜【作者单位】蚌埠学院机械与车辆工程学院,安徽蚌埠 233030;蚌埠学院机械与车辆工程学院,安徽蚌埠 233030【正文语种】中文【中图分类】TH7210 引言汽轮机是一种动力机械，它的作用是将蒸汽的内能转换成成机械能。
汽轮机叶片工作会受高温高压蒸汽的作用，导致叶片承受着较大的弯矩，高速运转中过程中还会受较大的离心力，因此要求叶片具有良好的工艺性能。
汽轮机叶片是由叶身、叶根和叶冠构成，结构由复杂的曲面构成，汽轮机叶片实物如图1所示。
叶片的加工精度直接影响汽轮机的工作，因此，对叶片复杂曲面的检测显得至关重要。
常规检测方法对复杂曲面的检测误差较大[1]，因此，选择一种更为精确和更高灵敏度的检测方法是十分重要的。
图1 汽轮机叶片实物图1 叶片曲面测量方法对叶片曲面的测量传统的检测方法有自动绘图法、标准样板法、电感测量法、光学投影法，如图2所示。
现代的测量方法采用智能化的系统检测，如坐标测量法和机器人视觉测量法。
图2 叶片的传统测量方法在当今测试技术领域，三坐标测量技术和光电测试技术使用率较高，这两种技术也主要应用于自由曲线、曲面的检测。
光电检测技术的优点是速度快和效率高，常见的光三角法、谱分析法、光干涉法和光纤法等[2]。
三坐标测量机是集光学、机械、数控技术和计算机技术为一体的大型精密智能化仪器[3]。
三坐标测量机由主机、测头和电气系统三大部分组成，具体由驱动装置、框架结构、平衡部件、标尺系统、三位侧头、导轨、转台与附件等组成。
汽轮机叶片的测量、数字化及其优化的开题报告一、研究背景：汽轮机作为重要的动力设备，在各种工业领域中都有广泛的应用，其性能的优化和改进对于提高设备的效率和经济性具有重要意义。
而叶片是汽轮机的重要部件之一，其形状、尺寸和表面质量等因素直接影响汽轮机的效率和动力输出。
传统的汽轮机叶片生产和检测方法主要依赖于手工测量和人工判断，容易出现误差和不稳定性，因此亟需开发一种高精度、高效率的汽轮机叶片测量和数字化方法，为汽轮机叶片形状优化提供科学依据和技术支持。
二、研究目的和意义：本研究旨在开发一种汽轮机叶片的测量、数字化和优化方法，主要包括以下几个方面：1.建立汽轮机叶片三维建模方法，实现叶片形状的数字化和可视化。
2.开发叶片表面粗糙度测量方法，提高精度和稳定性，为叶片表面质量的优化提供依据。
3.对汽轮机叶片的形状和表面质量进行分析和评估，找出其影响汽轮机效率和性能输出的关键因素。
4.通过形状和表面质量的优化，提高汽轮机叶片的性能和经济性，为汽轮机的发展和应用提供技术支持和保障。
三、研究内容和方法：本研究主要包括以下几个方面：1.汽轮机叶片的三维建模：采用CAD等软件进行叶片三维建模，将叶片的实体模型数字化和可视化，便于后续分析和优化。
2.叶片表面粗糙度测量方法：通过光学显微镜、扫描电子显微镜等高精度测量设备，对叶片表面进行测量和分析，建立叶片表面的数学模型，得出叶片表面粗糙度参数，为后续分析和优化提供依据。
3.叶片形状和表面质量评估：根据叶片的三维模型和表面粗糙度参数，对叶片形状和表面质量进行分析和评估，找出影响叶片效率和性能输出的关键因素。
4.叶片形状和表面质量优化：通过改变叶片形状和表面质量的关键因素，优化叶片形状和表面质量，达到提高叶片性能和经济性的目的。
四、预期成果：本研究预期达到以下成果：1.建立汽轮机叶片的三维建模方法，实现叶片形状的数字化和可视化。
2.开发叶片表面粗糙度测量方法，提高精度和稳定性，为叶片表面质量的优化提供依据。
汽轮机叶片集成加工工艺研究与实践王玉敏摘要：汽轮机是将蒸汽能量转换为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平机械。
主要作为发电设备的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
还可以利用汽轮机排汽或中间抽汽作用满足生产和生活的供热需要。
利用蒸汽热能在蒸汽轮机内绝热膨胀后通过汽轮机动叶片推动转子，将机械能转化为电能。
随着CAD/CAM技术的广泛应用，显著提高了汽轮机叶片的设计和制造水平，缩短了研制和生产周期，大大降低了制造成本，推动了汽轮机技术的不断进步。
作者从传统的叶片加工工艺路线中总结经验，进行大胆创新，经过长期论证，形成集成数控加工工艺路线方案。
关键词：汽轮机叶片;数控加工;集成加工;工艺分析引言叶片在汽轮机中承担着把蒸汽的热能转化为机械能的重要任务，是汽轮机中最重要的零部件之一，传统的加工较难达到要求且效率低，如今的叶片制造企业已逐渐使用数控机床来加工复杂的叶片型面。
有关面向叶片型面加工的数控技术也成为叶片现代制造技术的关键。
叶片一般所处的环境较恶劣，需要有较高的强度、抗腐蚀、抗疲劳和抗冲击能力，因而叶片的质量要求很高。
其次，叶片形状复杂，对其加工要求也越来越高，传统的加工方法存在效率低、劳动强度大等缺点。
1叶片加工的相关内容1.1叶片加工内容叶片的加工主要包含了几个方面，主要是叶根、叶身、叶冠、过度角加工等方面。
其中叶片的叶身使叶片工作的主要位置，对其加工通常使用的是叶片型面加工完，以精抛光的方式达到工艺要求。
另外，叶片的叶根，主要作用是安装以及定位，对于他的加工要求非常高，要求精度以及光洁度都要高。
1.2叶片毛坯的分类叶片的毛坯主要可以分为三种，即模锻型、方钢型以及精铸型的毛坯。
1.3叶片加工特点及难点首先，叶片加工通常先加工叶根，将叶根作为定位基准进行夹装，叶片的叶冠需要用顶针支住，最后进行叶片型面加工。
其次，叶片的加工要求非常高，对于材料的选择严格要求，叶片材料通常选用钛合金材料或者是高温合金材料，选用这两种材料更能适应叶片复杂的工作环境。
如何验证叶片数控加工程序叶片是汽轮机的主要部件之一，尤其它的汽道局部决定了汽轮机的发电功率，直接影响到汽轮机产品的质量。
随着我国汽轮机行业的不断开展，叶片的设计水平也在不断的提高，主要为变截面扭曲叶片，叶片汽道型线局部是空间三坐标数据点，加工精度要求很高，加工难度很大。
哈尔滨汽轮机有限责任公司为了提高汽轮机的发电效率、降低热耗，与三维公司进展联合设计。
叶片汽道的进、出汽边较薄，叶顶、叶根圆角较小，从加工到检测需全型线投影透视，而且种类变化多样，需多轴数控机床进展加工，对设备及工艺技术水平要求很高。
因此，在数控加工进展之前验证数控加工程序的正确性就成了数控加工过程中一个十分重要的环节。
1 叶片汽道及叶顶、叶根圆角数控加工程序的特点叶片汽道型线十分复杂为空间三维设计，首先我们对叶型数据点采用B-Spline曲面进展拟合，这样构造的曲面通过所给型值点，然后，综合加工带宽度、走刀步长、刀具半径等方面的因素对其型面从横向、纵向分别进展插值加密，确定数控加工程序所经过的数据点，从而编制数控加工程序。
在编制数控加工程序时，本着基准统一、减少走刀次数的原那么，把叶片汽道型面；叶顶、叶根圆角；进、出汽边圆角的数控加工程序编制在一起，这样对中等长度叶片的程序就可到达几万条。
其程序的特点是；程序段较长，程序坐标点中跨度较大，四坐标或五坐标程序数据繁琐，出错的时机较多。
2 分析叶片数控加工程序中常见的错误由于目前叶片汽道设计的越来越复杂，精度要求越来越高，因此数控加工程序也越来越复杂，出现错误的概率也随之增加。
通常情况下，如果加工程序编制的不恰当，可能出现以下问题：刀具与工件之间发生干预或碰撞；刀具半径选择过大,零件加工不完全，出现大的残留；刀具半径选择过小,切削效率较低；机床进给速度或冷却状态不适宜；加工方案不合理，影响加工效率；机床的控制系统不承受加工程序；零件外形或尺寸错误；零点选择不恰当,无法找到对刀点。
这些问题的出现往往会给实际零件的加工造成很多麻烦，诸如重编制加工程序、加工后必须打磨零件、返修零件或工装、零件报废、延迟产品交付等。
汽轮机叶片检测方法摘要：汽轮机叶片是发电机组的关键部件之一，运行中的汽轮机叶片往往由于叶片制造工艺不良，设计不科学，材料不符合要求等因素的影响造成叶片断裂事故的发生，严重威胁着汽轮机的运行安全，如果叶身内部存在裂纹等缺陷，高速运转后就会出现机械性能差，容易导致大事故的发生。
因此对叶片进行加工检测、预防性的检查是确保机组安全运行的重要手段。
为了提高检测的准确性，经过反复试验，研究出了几种不同的检测方法，本文主要讲述汽轮机叶片的无损检测技术。
关键词：汽轮机叶片；叶片断裂；检测方法一、汽轮机叶片叶身常见的损坏形式叶片断裂或损伤的部位有三种类型，叶身断裂失效、叶根断裂失效以及叶冠或叶顶失效三种。
经多年机组运行的经验，发现叶片叶身常见的损坏形式有腐蚀疲劳损坏、短期超载疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力腐蚀损坏、长期疲劳损坏以及接触疲劳损坏等。
因为叶片的工作环境比较恶劣，受力情况也相对比较复杂，所以损坏事故就会经常发生，汽轮机运行的初期，这些损坏常常是在表面部位发生裂纹，这些部位常常发生在出汽边上的边缘地区，有时也发生在边缘垂直的地方，在对汽轮机的叶片和叶身进行检测时，要主要集中在这些表面部位。
二、汽轮机叶片叶身的无损监测技术叶片无损检测前应编制检测规程，明确超声波探头的频率、探头灵敏度调节、缺陷定量方法等。
为了方便波形参数的读取先选用数字式超声波探伤仪。
计算的时探头采用纵波直探头，利用 SEB 表面裂纹比较浅的无损检测工艺控制技术，稍微打磨一下，观察裂纹周边组织，发现裂纹尾部的氧化皮较少说明在淬火的时候发生扩展。
该批叶片经氧化皮等处理后缺陷消失，最深不超过4mm。
观察不到发现线性缺陷。
汽轮机的无损检测主要有超声导波检测、磁粉探伤检测技术、无损探伤检测技术、低频漏磁检测、远场涡流检测、声发射检测技术等检测技术。
1、超声导波检测超声导波检测技术导波是声波在介质中的中的能进一步产生复杂的干涉形成的波。
汽轮机叶片传播的超声导波特性与钢板中的导波相类似，一次可扫查既可以检测叶片的内部缺陷也可以检测叶片的表面缺陷，因此，超声导波检测技术对于汽轮机叶片检验具有高效、全面等优点。
涡轮机叶片的数字化设计与优化涡轮机是一种将燃料能转换为动力能的设备，其内部包含了旋转机械元件——叶片。
叶片在涡轮机内起到至关重要的作用，其性能与设计质量直接影响涡轮机的工作效率和使用寿命。
因此，如何进行叶片的优化设计，成为涡轮机制造商们面临的重要问题。
随着数字化技术的不断发展，数字化设计已经在涡轮机叶片的设计和优化中得到了广泛应用。
数字化技术是指将物理问题转化为数学问题，并通过计算机模拟得到数学解。
数字化设计的核心就是利用计算机对涡轮机叶片进行建模和仿真，减少错误和试错的机会，以提高叶片的设计质量和工作性能。
目前，数字化设计主要通过三种方式来实现涡轮机叶片的设计与优化。
第一种方式是基于CAD（计算机辅助设计）软件的数字化设计。
CAD软件是一种计算机图形学软件，可以帮助设计师更快捷、更准确地对叶片进行建模，减少人为错误和漏洞。
同时，CAD软件还可以通过模拟分析应力、应变等参数，为设计师提供优化方案和决策支持。
第二种方式是基于CFD（计算流体力学）仿真的数字化设计。
CFD是通过计算机对流动场进行数值模拟的技术，可以为设计师提供叶轮流场、压力、温度等参数的分析结果，为叶片的设计和优化提供指导和支持。
CFD仿真可以在数字化设计的全过程中不断进行，随时调整设计方案和模型参数，直到达到最优方案为止。
第三种方式是基于优化算法的数字化设计。
优化算法是指一类通过计算机对多元函数进行优化的计算方法，可以在给定条件下寻找最优解。
在涡轮机叶片的设计和优化中，优化算法可以通过计算机自动寻找最优设计方案，大大缩短设计时间和误差，提高叶片的设计质量和工作性能。
在数字化设计的基础上，叶片的优化设计也是涡轮机制造商们需要关注的重点。
叶片的优化设计目标是提高槽口周边效率和叶栅通流能力，并满足流体动力学和结构力学的要求。
优化设计中需要考虑的参数主要包括叶片的几何形状、孔型、轮毂轮缘参数、材料种类等。
具体地说，叶片的几何形状是涡轮机叶片设计中的核心问题，它会直接影响到叶片的气动性能和机械性能。
汽轮机叶片加工新技术分析摘要：本文首先阐述了叶片的加工，接着分析了叶片汽道及相关加工程序的特点及叶片加工程序中的错误，最后对叶片加工程序验证方法及计算机仿真验证显示方法进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：汽轮机；叶片；加工；新技术引言：汽轮机（蒸汽透平发动机）是一种旋转蒸汽动力装置。
通过固定的喷嘴加速后，高温高压蒸汽喷洒在汽轮机叶片上，用叶片旋转汽轮机转子并进行外部工作。
汽轮机是现代火力发电、冶金工业、化工、舰船动力等领域的重要设备。
汽轮机叶片是汽轮机的核心部件，它们的精度和表面粗糙度直接影响叶片的空气动力学性能，以及汽轮机的整机效率、力学性能和质量。
1 叶片的加工1.1 叶片的结构图1所示为叶片的基本结构，叶片由叶根和叶身组成。
叶根用于将叶片固定在汽轮机的叶轮上，叶根需要有足够的强度。
叶身由复杂曲面拟合而成，叶身的截面包括进气边、出气边、叶盆、叶背。
高压蒸汽由进气边吹入，在作用力和反作用力的驱动下，推动叶片并带动汽轮机的转子旋转，实现热能向机械能及后续电能的转化。
1.2 典型加工工艺叶片的材料一般为1Cr13、2Cr13、2Cr12MoV等难加工的不锈钢材料，外形主要采用四轴联动或五轴联动的铣床加工，为了保证叶片表面的表面粗糙度，还需要对叶身表面进行抛光加工。
图2（a）所示为叶片的铣削加工，采用球头刀在四轴/五轴加工中心铣削叶片叶身。
其中粗加工的切削参数可选：主轴转速1600r/min，进给率1200mm/min，下切进给率500mm/min，行距15mm。
精加工的切削参数可选：主轴转速3000r/min，进给率800mm/min，下切进给率200mm/min，行距0.6mm。
图2（b）所示为叶片的抛光加工，采用砂带抛光。
抛光分为粗抛光、半精抛光、精抛光，预留余量为0.08~0.12mm。
图1叶片的基本结构1.叶根2.叶身3.进气边4.出气边5.叶盆边6.叶背边图2叶片的铣削加工与抛光2 叶片汽道及相关加工程序的特点叶片汽道呈现为空间设计，是三维体系下形成的数据。
