渦輪葉片缺陷檢測技術

渦輪葉片缺陷檢測技術是指對發動機渦輪葉片可能存在的缺陷進行檢測的技術。在航空工業中，發動機渦輪葉片的缺陷檢測對保證飛機安全、防止重大事故有著很重要的作用。

基本介紹

• 中文名：渦輪葉片缺陷檢測技術
• 外文名：Turbine blade defect detection technology
• 學科：航空工程
• 領域：理論技術
• 範圍：缺陷檢測

簡介

渦輪葉片缺陷檢測技術是指對發動機渦輪葉片可能存在的缺陷進行檢測的技術。在航空工業中，發動機渦輪葉片的缺陷檢測對保證飛機安全、防止重大事故有著很重要的作用。

缺陷

缺陷（imperfection）是指鑄件表面或內部的欠缺(fault of defect},在工廠中是通過驗收標準〔指不損害或不降低鑄件設計性能要求的最嚴重的缺陷)來標定的。

典型的缺陷類型

（1）孔洞類

縮孔：形狀不規則，尺寸比較大，灰度值小，與目標實體的灰度值有明顯的區別，輪廓清晰纖維狀縮孔其形狀成樹枝狀，但在ICT切片上形狀比較模糊，灰度值比目標實體的灰度值小。可以從圖像中看出來。海綿狀縮孔與疏鬆的呈雲霧狀，灰度值比目標實體的要小，輪廓不清晰；

氣孔：孤立或成群的圓形、橢圓形、梨形暗斑，輪廓光滑，灰度值較小。

（2）夾雜類

夾雜：由緻密氧化皮等組成的高密夾雜，其灰度值比目標實體的高，很容易通過肉眼來識別出來，形狀呈小顆粒狀或片狀圖象，輪廓比較清晰。還有一類夾雜為低密夾雜，如果其密度很低時，其灰度值與切片上孔洞的缺陷灰度值相差很近時，可以通過孔洞缺陷的檢測將缺陷分離出來。當夾雜物的密度與目標實體密度相接過時，此時，夾雜缺陷的灰度值與目標實體的灰度值相差不是很大，輪廓也比較模糊。

（3）疏鬆類

疏鬆：是由於鑄件內部或表面非常細微的不規則的小孔或細微的縮裂的聚集的區域所造成的。通常可以從灰度的變化不均勻，邊界輪廓較模糊來進行判斷。

（4）裂紋類

熱裂紋：不規則的暗結，常為波折線，可分叉，灰度值比目標實體的灰度值要小，在ICT切片上波折線比較模糊，形狀也很複雜，不容易識別出來;

冷裂紋：平滑直線狀或彎曲平滑線狀，灰度值比目標實體的灰度值要小，同樣折線比較不太清晰。

渦輪葉片缺陷形成原因

發動機葉片由於內部結構複雜，一般採用無餘量精鑄成型。在工藝成型過程中，經常導致成型葉片內部存在夾渣、孔洞、裂縫、表面缺陷、鑄件殘缺等缺陷。並且渦輪葉片的葉身段型面很複雜，橫截面沿葉長各不相同，成型工藝複雜，在熔模鑄造、機械加工以及後續的熱處理等製造過程中可能會產生各種各樣的缺陷，如微小的裂紋、氣孔、應力集中等。相對於葉片的外部缺陷，葉片的內部缺陷，如氣孔、夾雜、內部裂紋、疏鬆等缺陷，就很難通過常規的方法發現，潛在的危害也就更大，因而尋找有效的檢測手段對於提高渦輪葉片質量，保障飛行安全，提高我國航空工業水平有著非常重要的意義。

現有缺陷檢測方法

現有的檢測方法都是基於某種特定的套用領域而設計的，即針對某種特定的缺陷類型來進行缺陷檢測。常用的缺陷檢測方法包括螢光檢驗技術、X射線技術、超聲脈衝回波技術等人工判片方法和基於二維圖像的缺陷檢測方法，包括基於閾值的方法、基於邊緣檢測的方法、基於聚類的方法、基於數字減影的方法和基於統計的方法。

人工判斷缺點

（1）工作人員工作量大，容易發生疲勞引起誤判；

（2）檢測工作效率低、速度慢、有可能延誤工程的進度；

（3）在某些環節上抽檢率低，不可能滿足高質量的要求；

（4）實時性差，不能滿足生產線的高效率；

（5）缺乏檢測的一致性、科學性，主要依靠檢測員的主觀判斷，從而降低了檢測的置信度；

（6）檢測環境惡劣、枯燥，對人身危害較大，而且檢測人員的疲乏和精力的分散，都會造成誤判和漏檢。

基於閾值分割的缺陷提取

基於閾值分割的缺陷提取方法需要計算出一個分割閾值，然後將分割閾值與像素值進行比較。這種方法可以套用於噪聲比較大，缺陷形態、灰度不是很複雜的情況下。

在焊縫缺陷檢測以及在鋼球表面的缺陷檢測中的套用，套用於鋼球表面的缺陷檢測/閾值的確定。

基於邊緣檢測運算元的缺陷提取

邊緣的檢測方法常藉助空域微分運算元進行，通過將其模板與圖像卷積完成，兩個具有不同灰度值的相鄰域之間總存在灰度邊緣。灰度邊緣是灰度值不連續（或突變）的結果，這種不連續常可利用求導數的方法方便地得到。這種方法對邊緣信息很敏感，但是抗噪性能比較差。

基於聚類的圖象分割方法

聚類方法是將一組目標根據從它們測得的特徵值將它們劃分到各類中的方法。這種分割方法是一種全局的方法，比基於邊緣檢測的方法更具有抗噪聲的能力。這種分割方法適用於區域劃分比較明顯、並具有很強相關性的圖像。

基於數字減影的缺陷檢測

數字減影即數字血管造影(Digital Subtraction Angiography，DSA)是80年代繼CT之後出現的一項醫學影像學新技術，是電子計算機與常規X射線血管造影相結合的一種新的檢查方法。減影技術的基本內容是把兩幀匹配好的同一部位的圖像相減，從而得出它們的差值部分。這種方法需要有Mask圖像，即標準圖像。

基於統計方法的缺陷檢測

統計分割方法用於缺陷在圖像中所占像素數較少，或者既有高密度缺陷存在又有低密度缺陷存在。而且圖像的灰度分布符合一定的統計規律的情況下。