航空复合材料结构的无损检测技术.doc

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1、在役航空复合材料构造的无损检测技术关键词： 航空复合 无损检测随着航空制造技术的不断进展，复合材料以其高的比强度、比刚度及良好的抗疲乏性和耐腐蚀性获得广泛的应用。由于影响复合材料构造完整性的因素甚多，很多工艺参数的微小差异都会导致其产生缺陷，使得产品质量呈现明显的离散性，这些缺陷严峻影响构件的机械性能和完整性，必需通过无损检测来鉴别产品的内部质量状况，以确保产品质量，满足设计和使用要求。在役飞机的无损检测是确保飞行安全的必要手段，对复合材料部件尤为重要。在役飞机复合材料部件的检测与生产制造中的检测有较大的差异，其特点为：（1） 在位检测，即检测对象不动，检测围绕检测对象来进展，检测设备都是移动

2、式或者便携式检测设备；（2） 检测对象都是部件，多为中空构造，只能从外部进展单侧检测；（3） 外场检测，空中作业多，检测工作实施不便。航空复合材料构造类型及其缺陷航空构造中常用的复合材料构造主要有纤维增加树脂层板构造和夹芯构造。纤维增加树脂层板构造依据材料的不同又分为碳纤维增加树脂构造CFRP和玻璃纤维增加树脂构造GFRP；夹芯构造主要是蜂窝夹芯构造、泡沫夹芯构造和少量的玻璃微珠夹芯构造。 复合材料构件在使用过程中往往会由于应力或环境因素而产生损伤，以至破坏。复合材料损伤的产生、扩展与金属构造的损伤扩展规律有比较大的差异，往往在损伤扩展到肯定的尺度以后，会快速扩展而导致构造失效，所以复合材料在

3、使用过程中的检测，就显得极为重要，也越来越受到人们的重视。1纤维增加树脂层板构造中存在的主要缺陷纤维增加树脂层板构造在成型过程中往往会由于工艺缘由而产生缺陷，人为操作的随机 性会产生夹杂、铺层错误等缺陷；固化程控不好会产生孔隙率超标、分层、脱胶等缺陷；在制孔过程和装配中会形成孔边的分层缺陷；使用中由于受载荷、振动、湿热酸碱等环境因素 的综合作用会导致初始缺陷如分层、脱胶的扩展和分层、脱胶、断裂等的损伤和破坏的发生。2夹芯构造中存在的主要缺陷夹芯构造在成型过程中也会由于工艺缘由而产生某些缺陷；为操作误差等会产生蜂窝芯 的变形、节点脱开、由于蜂窝芯过低导致的弱粘接等缺陷，固化程控不好会导致局部的贫

4、胶 或富胶、弱粘接、发泡胶空洞等缺陷；使用中会导致初始缺陷如弱脱胶的扩展和脱胶、进水、蜂窝芯压塌等的损伤和破坏的发生。泡沫夹芯构造会产生脱胶、芯子开裂等类型的 缺陷。复合材料构造外场无损检测方法在复合材料构造的生产过程中，为了确定其技术指标是否到达设计要求，在生产的各个环节中，都会通过不同的无损检测手段来检验产品质量，以确保产品的最终质量。其中有些方法也被移植应用于外场的检测，这些方法包括目视法、敲击法、声阻法、声谐振法、超声检测技术、射线检测技术等。1目视法目视检查法是使用最广泛、最直接的无损检测方法。主要借助放大镜和内窥镜观测构造 外表和内部可达区域的外表，观看明显的构造变形、变色、断裂、

5、螺钉松动等构造特别。它可以检查外表划伤、裂纹、起泡、起皱、凹痕等缺陷；尤其对透光的玻璃钢产品，可用透射光检查出内部的某些缺陷和定位，如夹杂、气泡、搭接的部位和宽度、蜂窝芯的位置和状态、 镶嵌件的位置等。2敲击法敲击检测是胶接构造的最快捷和有效的检测方法之一，被广泛地应用于蜂窝夹芯构造、板板胶接构造的外场检测，检测速度快，准确性高。敲击检测分为：硬币敲击CoinTapping；专用工具敲击，如空中客车公司推举的敲击工具PN98A57103013;自动敲击检测工具，如日 本三井公司生产的电子敲击检测仪WP-632.3声阻法声阻仪是专为复合材料板-板胶接构造件与蜂窝构造件的整体性检测进展起来的便携式

6、检测仪器。声阻法就是利用声阻仪，通过蜂窝胶接构造粘接良好区域与粘接缺陷区的外表机械阻抗有明显差异这一特点来实现检测的，主要用于检测铝制单蒙皮和蒙皮加垫板的蜂窝胶接构造的板芯分别缺陷检测。它能检测构造件的脱粘缺陷，不能检测机械贴紧缺陷。声阻法被国内的西飞公司生产中粘接质量检测和美国波音公司飞机蜂窝部件的外场检测广泛承受。此方法操作简洁，效果良好，能满足设计和使用要求。4声谐振法声谐振法是利用胶接检测仪，通过声波传播特性的测试实现对胶接构造的无损检测。适用于检测曲率半径在500mm 以上的金属蜂窝胶接构造，能检测单侧蒙皮和带垫板的金属蜂窝构造的脱粘缺陷。该方法被国内外的多家制造企业和航空公司作为外

7、场检测的手段和规 范。5超声检测技术超声检测法是无损检测最主要的手段之一，主要包括脉冲反射法、穿透法、反射板法等， 它们各有特点，可依据材料构造的不同选用适宜的检测方法。超声检测技术，特别是超声C 扫描，由于显示直观、检测速度快，已成为飞行器零件等大型复合材料构件普遍承受的检测技术。由于大型超声C 扫描系统需要喷水耦合，且多数为超声穿透法检测，只能在大的检测试验室进展。而使用中的飞机复合材料部件多为中空构造，超声穿透法对其无能为力。因而外场的复合材料超声检测多数为传统的人工超声波A 扫描检测。人工超声波A 扫描检测可以逐点掩盖检测构造件的全部检测面，设备简洁，实施便利； 缺点是检测牢靠性低，主

8、要取决于检测者的技术水平和敬业精神。6射线检测技术对于复合材料构造而言，射线检测仍旧是最直接、最有效的无损检测技术之一，特别适 合于检测纤维增加层板构造中的孔隙和夹杂等体积型缺陷和夹芯构造中的芯子变形、开裂、发泡胶发泡缺乏以及镶嵌物位置特别等缺陷的检测。射线检测对垂直于材料外表的裂纹也具 有较高的检测灵敏度和牢靠性，但对复合材料构造中的分层缺陷不敏感。该方法被国内外的 军方和多家航空公司作为外场检测的手段和标准。复合材料构造外场无损检测技术、方法1外场在位检测的便携式超声C 扫描系统IUCS-II 型便携式智能超声C 扫描仪IUCS-II 型便携式智能超声C 扫描仪由中国飞机强度争辩所研制，是

9、国内研制的唯一可用于外场飞机复合材料构造检测的设备。该设备基于超声脉冲反射法，一代产品以 CTS-23A 超声探伤仪为平台研制开发，外加定位系统、专用数据采集和处理软件笔记本电脑等局部组 成。外接真空吸盘装置，可检测立面、顶面等状态的复合材料。超声探头承受自主研发的聚焦水囊探头，具有很高的检测区分率，可以定位损伤所处的层；且无需喷水耦合，可用于平 面、曲面及装配后构造件的检测。拉线式大位移传感器扫描定位系统可在800mm/s 的探头运动速度下实现缺陷的准确定位。针对不同的材料和构造形式，可按需要进展回波距离方式和 回波幅度方式成像，检测结果实时依据与实际尺寸11的显示比例显示输出。正研发中的二

10、 代升级产品，基于工业把握计算机和数字超声卡的平台，实现数字超声仪和计算机的高度集 成，实现产品数字化，缩小产品体积，更便于外场使用。系统紧凑小巧，能准确定位损伤的水平面位置、大小及埋深，适用于在简单环境下工作。可检测复合材料加筋板构造的分层、脱胶、疏松、气孔及蜂窝夹层构造的贫胶、富胶、弱粘接等缺陷。主要应用于碳纤维和玻璃纤维的层板、加筋板构造及蜂窝构造的在位检测。2X 射线非胶片成像技术X 射线非胶片成像技术是近年来无损检测技术进展最快的专业之一，超小型、电池供电的X 射线机、射线计算机照相ComputerRadiography,CR成像技术、数字式辐射成像技术DigitalRadiatio

11、n,DR等渐渐由试验室走向实际应用。用可以反复使用的CR 成像板IP 板来代替传统的胶片，用CR 扫描仪可快捷猎取到构造内部信息的数字影像，省去了暗室处理的过程、时间和费用；由于 IP 板具有高灵敏度， 因而只需要很少的曝光时间，提高了检测效率。CR 成像系统系统由射线机、IP 板、PCS 扫描设备和计算机系统组成。DR 成像系统是一种可以在外场应用的X 射线实时成像系统，被美国军方应用于在役飞机的复合材料构造无损检测，尤其是蜂窝构造的进水检测。它可以直接在计算机上成像，没 有中间环节。而且系统组成简洁轻松，灵敏度高，曝光时间短，检测效率高，适合外场作业。电池供电的脉冲式射线机是射线照相技术进

12、展的另一个产品，重量只有12lb,约5.5kg 的脉冲式的辐射X 射线，辐射总量不大可满足CR 和DR 成像所需，但穿透力却足够强270kV，是外场无损检测 X 射线数字成像检测的好伙伴。3红外热成像技术红外热成像是利用热像仪以热图的方式非接触地测定被检工件外表的温度分布及等温线轮廓的技术。可于检测层板构造中存在的分层、冲击损伤、脱粘和夹芯构造中的板芯脱粘、进水等缺 陷。由于其非接触、成片快速检测、可应用于外场和原位检测等优点，近年来受到广泛关注。依据热鼓励方式的不同，分为脉冲加热法、调制加热法和超声波鼓励加热法。其中，美国红外热波检测TWI公司的脉冲闪光红外热成像检测系统已经被美国军方等应用

13、于在役飞机的检测，主要检测蜂窝构造的进水、脱粘和层板构造的冲击损伤和分层类损伤。红外热成像检测技术也被空中客车公司作为其A300系列飞机的检测方法之一，它的热 鼓励不仅包括恒温箱、红外灯、热空气枪、电弧灯等热激发方式，还包括冷空气枪、低温流体、冰箱等冷却方式。检测的损伤类型有层板的分层、脱胶和夹杂，夹芯构造的脱胶和液体渗入，金属胶接件的脱胶和腐蚀等。完毕语复合材料构造在飞机构造中的应用比例越来越高，应用量的增加带来了应用中损伤的增 加。既要保证飞机的出勤率，又要保证飞机的飞行安全。这意味着外场的无损检测时间不能 太长，最好是在原位进展、不拆卸，检测速度还要快；检测的牢靠性要有保证，超标缺陷不能

14、漏检。上述很多先进的检测手段在国外已经应用多年，在我国仍旧是事物，需要进一步 学习国外复合材料无损检测的先进技术，提高我国复合材料构造的无损检测水平。齿轮箱故障诊断-油液监测更时间：2022-5-30【字体：小 大】齿轮减速箱是应用广泛的机械设备，大局部是主作业线上的传动部件，由于它们的制造工艺简单、制造周期长、而且本钱高，要求它们能在寿命限度内牢靠地工作。因此监测齿轮箱的工况，并进展故障诊断振动、温度、油液监测三种方式是很有必要的我司客户中有一台1800t/h 的卸料机，我们对卸料机横行海侧减速机进展了光谱和铁谱分析。它是强制润滑的减速机，08年3月18号对该减速机箱油样分析时觉察光谱数据分

15、析铁元素的质量分数到达1432.50X106,直读铁谱数据分析 Dl=21360， Ds=7280，磨损严峻指数 Is 到达惊人的40325X104.定性分析我们进一步对油样作定性分析,我们觉察磨粒多数是层状磨粒和疲乏磨粒, 层状磨粒尺寸在80mX30m 左右磨粒大多数呈蓝紫色，且最大尺寸150m 以上，是有齿轮外表疲乏磨损剥落的产物，它具有光滑的外表和随机曲折的痕迹。在显示开裂的过程中，这类磨粒的最大尺寸可大100m 以上。通常状况下受拉伸应力较大的摩擦副外表，如齿轮的轮齿简洁产生片状疲乏剥离磨粒。另外，还有肯定数量的黑色氧化物磨粒存在，外观为外表粗糙不平的堆聚物，局部区域具有蓝色或桔黄色，

16、此黑色氧化物磨粒外表摩擦副之间有特别磨损，黑色氧化物磨粒是由于摩擦副严峻润滑不良或缺油并伴随着高温而产生的，且磨粒外表局部有高温的回火颜色，说明润滑油性能下降。我们觉察大量的棕褐色和红褐色的摩擦聚合物，说明齿轮箱具有超负荷作业，使原动小齿轮在节园上产生于外表拉应力穿插的裂纹，这就造成吃面点蚀加剧及润滑油防腐蚀性能下降，于是提出警告，我们提出清洗系统，检修时留意检查齿轮的磨损状况。由于该设备当时的工作任务相对紧，现场无法停机处理，所以只有更换油来维持，在此我们进展一系列的跟踪。在年修中对减速机进展拆检，觉察齿轮外表有严峻的点蚀现象，更换了齿轮箱。在这之后，5月20号，我们队该油样进展分析， 油样中存在着大量的铁磁性磨粒，其中层状磨粒数量较多，磨损率稍高，但光谱、铁谱数据明显削减。较大的磨粒是外表光滑化得过程中被较碎的磨削的磨削波浪和其它各种外表凸起所形成的碎片这些较大的正常滑动磨损磨粒，外表该设备正处在磨合期。通过12月8号再次分析，齿轮箱目前正常的运行。证明白我们的诊断结果，同时也避开了减速机齿轮的实效而导致更大的故障，直接影响正常的生产， 客户对我们的效劳格外满足。