無(wú)損檢測技術(shù)在航空航天的應用研究
無(wú)損檢測,就是利用聲、光、磁和電等特性,在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下,檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性,給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數量等信息,進(jìn)而判定被檢對象所處狀態(tài)(如合格與否、剩余壽命等)的所有技術(shù)手段的總稱(chēng)。常規的用于航空發(fā)動(dòng)機維修方面的無(wú)損檢測方法主要有超聲檢測、射線(xiàn)檢測、內窺鏡檢查、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測等。它們被用于被檢物表面缺陷檢測和內部缺陷檢測。
航空發(fā)動(dòng)機組成零件多,工作環(huán)境惡劣且在不斷變換的工作狀態(tài)中工作,對性能要求極為嚴格,且發(fā)動(dòng)機結構還要不斷更新,導致其維修比重加大。同時(shí)由于現代設備性能更*級,技術(shù)更加綜合,結構更加復雜,給航空設備的定期維修、快速維修特別是大修帶來(lái)很大挑戰,因此目前航空發(fā)動(dòng)機的維修裝備和手段也在不斷發(fā)展,推陳出新,使航空發(fā)動(dòng)機的維修手段更加現代化、*科技化。無(wú)損檢測能在不損壞試件材質(zhì)、結構的前提下進(jìn)行檢測,對發(fā)動(dòng)機影響最小,使得無(wú)損檢測技術(shù)應用于發(fā)動(dòng)機維修中。
磁粉檢測 磁粉檢測是利用磁現象來(lái)檢測鐵磁材料工件表面及近表面缺陷的一種無(wú)損檢測方法。磁粉檢測主要用于檢測鑄造、焊接和熱處理部件。如某型航空發(fā)動(dòng)機渦輪葉片的磁粉探傷,首先用煤油將葉片清洗干凈,將探傷儀兩個(gè)卡頭分別放在裂紋兩側,讓磁力線(xiàn)垂直穿過(guò)裂紋。按壓手柄上的開(kāi)關(guān),以接通電源,對葉片進(jìn)行充磁,葉片充磁的同時(shí),在卡頭中間澆注磁懸液,仔細觀(guān)察被檢測部位,如有線(xiàn)狀磁粉聚集,形成峰狀,并有尖銳的尾巴者即可定為裂紋。
滲透檢測 滲透檢測習慣上又叫滲透探傷。操作時(shí)先把被檢測的構件表面處理干凈,使滲透液與受檢件表面接觸,由于毛細作用,滲透液會(huì )滲透到表面開(kāi)口的細小缺陷中去。然后去除零件表面殘存的滲透液,再用顯像劑吸出已滲透到缺陷中去的滲透液,從而在零件表面顯出損傷或缺陷的圖像。滲透檢測分為著(zhù)色法和熒光法,滲透檢測法在航空發(fā)動(dòng)機維修中應用,凡是用鋁合金、鎂合金、耐熱合金制成的發(fā)動(dòng)機零部件,在大修或檢修時(shí),一般都采用熒光法來(lái)檢測其表面損傷。外場(chǎng)條件下,多用著(zhù)色法檢測發(fā)動(dòng)機上那些不能拆卸的零件。
渦流檢測 渦流檢測是以電磁感應為基礎的無(wú)損檢測技術(shù),只適用于導電材料,主要應用于金屬材料和少數非金屬材料(石墨、碳纖維復合材料)的無(wú)損檢測。渦流檢測方法根據電磁感應原理,導電材料在交變磁場(chǎng)作用下會(huì )產(chǎn)生渦流,導電材料的表面層和近表面層的缺陷影響所產(chǎn)生渦流的大小和分布,因此,根據渦流的大小和分布可檢測出存在的缺陷。目前渦流檢測技術(shù)已用于航空航天領(lǐng)域中金屬構件的檢測。如航空發(fā)動(dòng)機葉片的裂紋以及螺栓,螺孔內裂紋表面和亞表面缺陷,還可用于檢測焊縫的缺陷。
超聲檢測 超聲檢測是目前復合材料和焊接結構中應用重要的無(wú)損檢測方法,可檢出復合材料中分層、脫粘、氣孔、裂縫、沖擊損傷和焊接結構中的缺陷。在發(fā)動(dòng)機維修中應用較多,如葉片裂紋、放氣帶裂紋、燃燒室外套裂紋等的檢測。
射線(xiàn)檢測 用X射線(xiàn)可檢測航空發(fā)動(dòng)機燃燒室外套滾焊焊縫的熔合質(zhì)量,判定各類(lèi)焊接件焊縫是否存在內部缺陷,可以檢測發(fā)動(dòng)機中鑄造葉片和焊接葉片的孔洞類(lèi)、裂紋類(lèi)、夾雜類(lèi)的缺陷。
內窺鏡檢查 內窺鏡檢查也是航空發(fā)動(dòng)機上常用的維修檢查裝備,它是指借助于專(zhuān)用的光電儀器(工業(yè)內窺鏡)對肉眼無(wú)法直接接近的區域進(jìn)行檢查,屬于無(wú)損檢測中的目視檢查方法。在民用航空器維護中,內窺鏡檢查通常也稱(chēng)為“孔探”,是發(fā)動(dòng)機在役維護的五大工具之一,其目的是掌握發(fā)動(dòng)機內部的狀況。據統計,大約90%的發(fā)動(dòng)機非例行更換都與內窺鏡檢查結果直接相關(guān)。作為**一種在航線(xiàn)維護中能夠不分解發(fā)動(dòng)機而了解其內部狀況的檢查手段,內窺鏡檢查對于安全和效益兩方面均有重要意義和價(jià)值??滋郊夹g(shù)多年來(lái)一直在航空發(fā)動(dòng)機的維護中發(fā)揮著(zhù)十分重要的作用。發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵部件,例如主氣流通道部件、高壓壓氣機、高壓和低壓渦輪的各級輪盤(pán)及葉片、燃油噴嘴、燃燒室等都是不易拆卸且檢測可達性較差的零部件,對于這些零部件的檢查與監測工作大都是通過(guò)孔探技術(shù)完成的。