1.本发明涉及叶片无损检测技术领域，特别是涉及一种涡轮叶片内腔残芯检测方法及系统。
背景技术：2.近年来随着中国航空发动机制造业的不断发展，耐高温零件的形状和尺寸愈加复杂化。空心涡轮叶片作为航空发动机的关键部件，因具有温度交变频繁、受力状态和使用环境复杂、工作可靠性和寿命要求高等特点，被研究人员广泛关注。
3.空心涡轮叶片通常使用陶瓷型芯形成复杂的内腔结构，当叶片成形后，采用物理、化学或物理-化学相结合的脱芯方法对陶瓷型芯进行脱除。但是目前的脱芯工艺难以保证完全清除陶瓷型芯，内腔中残余的型芯不仅会影响工作时叶片中的冷却气流的正常流动，降低冷却效果，而且可能堵塞叶身上用于冷却的气膜孔，造成叶片局部高温和过早失效，给发动机带来巨大的安全隐患。因此在叶片制备过程中，对叶片内腔的残芯检测成为了至关重要的一个环节。
技术实现要素：4.基于此，本发明实施例提供一种涡轮叶片内腔残芯检测方法及系统，以实现对涡轮叶片内腔残芯的高精度无损检测。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，包括：
7.获取目标温度场分布图像；所述目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；所述第一设定条件为所述目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流；
8.将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯。
9.可选地，所述无残芯温度场分布图像的确定方法为：
10.对处于第二设定条件下的无残芯涡轮叶片进行温度采集得到所述无残芯温度场分布图像；所述第二设定条件为所述无残芯涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述无残芯涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
11.可选地，所述将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯，具体包括：
12.判断所述目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像之间是否存在差异区域；
13.若是，则确定所述目标涡轮叶片内部存在残芯；
14.若否，则确定所述目标涡轮叶片内部无残芯。
15.可选地，在所述将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，
确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯之后，还包括：
16.若所述目标涡轮叶片内部存在残芯，则根据所述差异区域确定所述目标涡轮叶片内部存在的残芯的位置和大小。
17.可选地，所述第一设定温度为25℃；所述第二设定温度的范围为100℃-200℃。
18.可选地，所述冷气流的流速为5m/s-10m/s；所述热气流的流速为1l/min-52l/min。
19.本发明还提供了一种涡轮叶片内腔残芯检测系统，包括：
20.温度图像获取模块，用于获取目标温度场分布图像；所述目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；所述第一设定条件为所述目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流；
21.残芯检测模块，用于将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯。
22.可选地，所述涡轮叶片内腔残芯检测系统，还包括：
23.无残芯图像确定模块，用于确定所述无残芯温度场分布图像；
24.所述无残芯图像确定模块，具体包括：
25.图像采集单元，用于对处于第二设定条件下的无残芯涡轮叶片进行温度采集得到所述无残芯温度场分布图像；所述第二设定条件为所述无残芯涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述无残芯涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
26.可选地，所述残芯检测模块，具体包括：
27.差异判断单元，用于判断所述目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像之间是否存在差异区域；若是，则确定所述目标涡轮叶片内部存在残芯；若否，则确定所述目标涡轮叶片内部无残芯。
28.可选地，所述涡轮叶片内腔残芯检测系统，还包括：
29.残芯位置及大小确定模块，用于若所述目标涡轮叶片内部存在残芯，则根据所述差异区域确定所述目标涡轮叶片内部存在的残芯的位置和大小。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31.本发明实施例提出了一种涡轮叶片内腔残芯检测方法及系统，在目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流，由于目标涡轮叶片在热流冲击下残芯位置会产生热结，引起温度场分布异常，因此将目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，即可确定目标涡轮叶片内部是否存在残芯，本发明采用无损检测技术以叶片温度场分布状态来判断是否存在残芯，不仅效率高、准确性好，而且对叶片没有任何损伤，有效解决了实际生产过程中残芯检测难的问题。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的涡轮叶片内腔残芯检测方法的流程图；
34.图2为本发明实施例提供的目标涡轮叶片的连接关系示意图；
35.图3为本发明实施例提供的无残芯温度场分布图像示意图；
36.图4为本发明实施例提供的目标温度场分布图像示意图；
37.图5为本发明实施例提供的涡轮叶片内腔残芯检测系统的结构图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
40.图1为本发明实施例提供的涡轮叶片内腔残芯检测方法的流程图。参见图1，本实施例的涡轮叶片内腔残芯检测方法，包括：
41.步骤101：获取目标温度场分布图像；所述目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；所述第一设定条件为所述目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
42.在获取目标温度场分布图像过程中，如图2所示，首先将目标涡轮叶片1的榫头端与耐高温管道2相连接，连接处采用密封结构3处理。然后将整个目标涡轮叶片置于第一设定温度下的冷气流m中，再对与榫头相连接的耐热管道2中通入第二设定温度的热气流n，使目标涡轮叶片1整体温度提高。
43.通入热气流10-30min待目标涡轮叶片整体温度基本稳定后，用红外热相仪对目标涡轮叶片进行温度采集，可以观察到无目标涡轮叶片表面温度场的分布，记录此温度场分布，得到目标温度场分布图像。在此过程中，所述第一设定温度可以为25℃；所述第二设定温度的范围可以为100℃-200℃。所述冷气流的流速可以为5m/s-10m/s；所述热气流的流速可以为1l/min-52l/min。
44.步骤102：将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯。
45.步骤102中，所述无残芯温度场分布图像的确定方法为：
46.对处于第二设定条件下的无残芯涡轮叶片进行温度采集得到所述无残芯温度场分布图像；所述第二设定条件为所述无残芯涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述无残芯涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
47.在获取无残芯温度场分布图像过程中，首先将铸态、脱芯后无残芯的叶片(无残芯涡轮叶片)的榫头端与耐高温管道相连接，连接处采用密封结构处理。然后将整个无残芯涡轮叶片置于第一设定温度下的冷气流中，再对与榫头相连接的耐热管道中通入第二设定温度的热气流，使无残芯涡轮叶片整体温度提高，无残芯涡轮叶片的连接关系与目标涡轮叶片的连接关系类似。通入热气流10-30min待无残芯涡轮叶片整体温度基本稳定后，用红外热相仪对无残芯涡轮叶片进行温度采集，可以观察到无残芯涡轮叶片表面温度场的分布，记录此温度场分布，得到无残芯温度场分布图像。
48.步骤102，具体包括：
49.判断所述目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像之间是否存在差异区域；若是，则确定所述目标涡轮叶片内部存在残芯；若否，则确定所述目标涡轮叶片内部无残芯。
50.在一个示例中，在步骤102之后，还包括：
51.若所述目标涡轮叶片内部存在残芯，则根据所述差异区域确定所述目标涡轮叶片内部存在的残芯的位置和大小。
52.具体的，将目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像进行对比。如果目标涡轮叶片内部存在残芯，因为残芯是陶瓷材料，其热导率低于金属叶片，所以会在红外热相仪测得的目标温度场分布图像上显示出异常温度区，即差异区域，与之前无残芯温度场分布图像明显不同，因此可以判断该目标涡轮叶片有残芯，且残芯位置和大小就是温度场的异常处；如果目标涡轮叶片的目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像相同，则可以判定该目标涡轮叶片无残芯。
53.在实际应用中，上述实施例的一个具体的实现方式如下：
54.首先将铸态、脱芯后的无残芯涡轮叶片的榫头端与耐高温管道相连接，连接处采用密封结构处理，然后将整个叶片置于特定冷气流中。该特定冷气流的温度为室温25℃，流速为5-10m/s。耐高温管道采用与叶片榫头尺寸相近的耐高温橡胶管道，通过耐高温胶带进行密封处理。对榫头相连接的耐高温管道中通入特定温度热气流，使叶片整体温度提高。该热气流的温度为100-200℃，流速为1l/min-52l/min。
55.通入热气流10-30min后，待叶片整体温度基本稳定，用红外热相仪对叶片进行温度采集，可以观察到无残芯涡轮叶片的表面温度场的分布，记录此温度场分布，得到无残芯温度场分布图像。
56.采用上述方法将目标涡轮叶片与管道连接后放入相同冷气流环境中，并在管道中通入相同热气流，等待10-30min待叶片整体温度基本稳定后，采用红外热相仪对叶片进行温度采集，将观察到目标涡轮叶片表面温度场的分布，得到目标温度场分布图像，将此目标温度场分布图像与之前记录的无残芯温度场分布图像进行对比。
57.目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像对比会有相同和不同两种情况。如果目标涡轮叶片内部存在残芯，因为残芯是陶瓷材料，其热导率低于金属叶片，所以会在红外热相仪的测得的目标温度场分布图像上显示出异常温度区(差异区域)，与之前无残芯温度场分布图像明显不同，因此可以判断该目标涡轮叶片有残芯，且残芯位置和大小就是温度场的异常区域；如果目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像相同，则可以判定该目标涡轮叶片无残芯。
58.在实际应用中，上述实施例的一个更为具体的实现方式如下：
59.将无残芯涡轮叶片a与耐高温管道一端密封连接后再将管道另一端与热风机进行相连。在管道中通入温度为100℃，流速为10l/min的热气流，并将无残芯涡轮叶片a放入温度为25℃，流速为8m/s的冷气流中。等待15min后使用红外热相仪对无残芯涡轮叶片a进行温度采集，得到如图3所示的无残芯涡轮叶片a表面温度场分布情况，即无残芯温度场分布图像。采用相同密封方式和冷热气流，再对目标涡轮叶片b进行观察，得到图4所示目标涡轮叶片b表面温度场分布情况，即目标温度场分布图像。将两张叶片表面温度场分布图进行比
较可以清晰的观察到图4中目标涡轮叶片b表面出现高温区域(差异区域)，此高温区域即为目标涡轮叶片b内部因残芯而产生的热结，因此可以判断出目标涡轮叶片b在图4高温所示位置留有残芯，残芯大小和位置即为高温区。
60.本具体实例利用铸态无残芯涡轮叶片a与目标涡轮叶片b在内部通入高温气流(热气流)和表面低温气流(冷气流)的情况下导致的温度场分布不均的现象，采用红外热相仪对叶片温度场进行记录和比较的方法实现对待检叶片残芯的无损检测。
61.上述实施例的涡轮叶片内腔残芯检测方法，基于双对流法实现残芯检测，其原理是在目标涡轮叶片(待检叶片)内通过热流冲击下残芯位置产生热结，引起温度场分布异常，观察叶片表面温度场分布的方式确认叶片是否留有残芯。该方法具有如下优点：
62.该方法采用的无损检测技术以叶片温度场的状态来判断残芯的存在，不仅效率高、准确性好，而且对叶片没有任何损伤，甚至可通过异常温度场的位置和形状判断出残芯的位置和大小，该方法将对叶片无损检测和残芯定位等方面的技术带来巨大的提升，有效解决了实际生产过程中残芯检测和残芯定位难的问题。
63.本发明还提供了一种涡轮叶片内腔残芯检测系统，图5为本发明实施例提供的涡轮叶片内腔残芯检测系统的结构图。
64.参见图5，所述系统，包括：
65.温度图像获取模块201，用于获取目标温度场分布图像；所述目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；所述第一设定条件为所述目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
66.残芯检测模块202，用于将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯。
67.在一个示例中，所述涡轮叶片内腔残芯检测系统，还包括：
68.无残芯图像确定模块，用于确定所述无残芯温度场分布图像。
69.所述无残芯图像确定模块，具体包括：
70.图像采集单元，用于对处于第二设定条件下的无残芯涡轮叶片进行温度采集得到所述无残芯温度场分布图像；所述第二设定条件为所述无残芯涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述无残芯涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
71.在一个示例中，所述残芯检测模块202，具体包括：
72.差异判断单元，用于判断所述目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像之间是否存在差异区域；若是，则确定所述目标涡轮叶片内部存在残芯；若否，则确定所述目标涡轮叶片内部无残芯。
73.在一个示例中，所述涡轮叶片内腔残芯检测系统，还包括：
74.残芯位置及大小确定模块，用于若所述目标涡轮叶片内部存在残芯，则根据所述差异区域确定所述目标涡轮叶片内部存在的残芯的位置和大小。
75.上述实施例的涡轮叶片内腔残芯检测系统，基于双对流法的涡轮叶片内腔残芯无损检测技术，采用无损检测技术可以有效检测出叶片是否有残芯，并通过温度场的位置和形状判断出残芯的位置和大小，在增加了检测技术的准确性之外还能同时保证检测对叶片不造成任何损伤，真正的实现了无损、准确检测叶片残芯。
76.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
77.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：1.一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，其特征在于，包括：获取目标温度场分布图像；所述目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；所述第一设定条件为所述目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流；将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，其特征在于，所述无残芯温度场分布图像的确定方法为：对处于第二设定条件下的无残芯涡轮叶片进行温度采集得到所述无残芯温度场分布图像；所述第二设定条件为所述无残芯涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述无残芯涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。3.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，其特征在于，所述将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯，具体包括：判断所述目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像之间是否存在差异区域；若是，则确定所述目标涡轮叶片内部存在残芯；若否，则确定所述目标涡轮叶片内部无残芯。4.根据权利要求3所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，其特征在于，在所述将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯之后，还包括：若所述目标涡轮叶片内部存在残芯，则根据所述差异区域确定所述目标涡轮叶片内部存在的残芯的位置和大小。5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，其特征在于，所述第一设定温度为25℃；所述第二设定温度的范围为100℃-200℃。6.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测方法，其特征在于，所述冷气流的流速为5m/s-10m/s；所述热气流的流速为1l/min-52l/min。7.一种涡轮叶片内腔残芯检测系统，其特征在于，包括：温度图像获取模块，用于获取目标温度场分布图像；所述目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；所述第一设定条件为所述目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流；残芯检测模块，用于将所述目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定所述目标涡轮叶片内部是否存在残芯。8.根据权利要求7所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测系统，其特征在于，还包括：无残芯图像确定模块，用于确定所述无残芯温度场分布图像；所述无残芯图像确定模块，具体包括：图像采集单元，用于对处于第二设定条件下的无残芯涡轮叶片进行温度采集得到所述无残芯温度场分布图像；所述第二设定条件为所述无残芯涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向所述无残芯涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流。
9.根据权利要求7所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测系统，其特征在于，所述残芯检测模块，具体包括：差异判断单元，用于判断所述目标温度场分布图像与所述无残芯温度场分布图像之间是否存在差异区域；若是，则确定所述目标涡轮叶片内部存在残芯；若否，则确定所述目标涡轮叶片内部无残芯。10.根据权利要求9所述的一种涡轮叶片内腔残芯检测系统，其特征在于，还包括：残芯位置及大小确定模块，用于若所述目标涡轮叶片内部存在残芯，则根据所述差异区域确定所述目标涡轮叶片内部存在的残芯的位置和大小。
技术总结本发明公开了一种涡轮叶片内腔残芯检测方法及系统，涉及叶片无损检测技术领域，所述方法，包括：获取目标温度场分布图像；目标温度场分布图像是对处于第一设定条件下的目标涡轮叶片进行温度采集得到的；第一设定条件为目标涡轮叶片处于第一设定温度下的冷气流中，且向目标涡轮叶片内通入第二设定温度的热气流；将目标温度场分布图像与无残芯温度场分布图像进行对比，确定目标涡轮叶片内部是否存在残芯。本发明能实现对涡轮叶片内腔残芯的高精度无损检测。无损检测。无损检测。
技术研发人员：尚勇 裴延玲 张双琪 李树索 宫声凯
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/5
