无损检测新技术在我国航空工业中的应用

无损检测新技术在我国航空工业中的应用在航空工业中采用无损检测，对于保证产品质量、降低原材料的损耗，具有十分重要的意义。随着新材料、新结构和新技术在飞行器中的广泛应用，有时会遇到常规无损检测技术无法满足检测要求的状况，如必须在高温、高压、有毒等恶劣检测环境下进行等。数字射线、相控阵超声、红外热像、空气耦合超声、激光散斑等无损检测新技术应运而生，这些无损检测新技术均具有显示直观、检测速度快、检测效率高,以及可实现非接触、远距离及大面积检测等特点，弥补、克服了常规无损检测技术的检测难点或应用局限，满足了不断提高的检测需求,正逐渐成为我国航空工业无损检测保障体系中的新成员,有着广阔的应用前景。1.1激光散斑检测技术激光散斑检测技术(LaserShearographytesting)是利用激光干涉原理，测量物体表面的离面位移，通过选用适当的加载方式(加热、真空、加压、振动等)，使激光超声检测复杂型面零件缺陷处产生与正常部位不一样的离面位移，从而在检测图像中显示出来，其机理如图1所示。具有非接触检测、微米级能可靠检测、变形信息二维实时显示、能检测出紧贴性脱粘缺陷、高灵敏度和高效率的优点。激光散斑检测技术已在我国航空工业中得到广泛应用主要用于复合材料结构缺陷的检测。如夹层结构的脱粘、层板结构的分层、蜂窝芯格变形、拼接裂纹、气泡、冲击或撞击损伤、渗水、腐蚀和外来物等。目前高分辨率的激光散斑检测系统可检测出91.4cm视场范围内大小仅0.64cm的机身脱胶缺陷,激光散斑检测技术应用实例如图2所示。值得注意的是由于该技术是通过表面变形检测缺陷的，某些加载方式有时会使被测缺陷产生异常变形，因此，如有可能，应先采用材料力学性能数据预测可检测性。1.2红外热像检测技术红外热像检测技术(InfraredThermographytesting)是通过特定加热方式使缺陷处产生与正常部位的温度差，使用红外热像仪监测表面温度，从而发现缺陷，并以视频方式记录下来，其机理如图5所示。与常规无损检测技术相比，具有非接触检测、检测速度快、检测结果显示直观的特点，非常适用于检测机头雷达罩、机身蒙皮等复合材料结构缺陷，如蜂窝积水、近表面分层、脱粘等。红外热像检测技术已在我国军用和民用航空领域得到了广泛应用。与常规射线检测技术相比，采用红外热像检测技术检测方向舵、升降舵等构件蜂窝积水，不仅快、方便，而且还可检测出蜂窝格孔中10%的积水。对于桨叶内部裂纹，由于常规射线和超声检测技术无法检测，原先只能采用敲击法检测，不仅效率低下,而且测试结果也不准确。现采用红外热像检测技术，1h就可检测一片桨叶。另外,采用红外热像检测技术检测碳纤维复合材料层压板缺陷,也取得了很好的效果,如图6所示为碳纤维复合材料层压板缺陷红外热像一组检测图像,从图中可清晰地显示圆形缺陷是夹在碳纤维层压板中的聚四氟乙烯层压片形成的,楔形缺陷是不锈钢片抽出后形成的空气隙。1.3微波与金属磁记忆检测技术微波检测技术(microwavetesting)始于20世纪60年代,经历了从早期的微波探伤仪、微波显微镜探地雷达,直至对目标进行成像和识别的发展过程。它是基于电磁波的介质特性与反射透射率之间的关系及定位方程的原理进行检测的,具有非接触、非破坏、非电量、非污染的优点。特别是微波在复合材料中的穿透力强、衰减小,克服了超声波和X射线等常规检测技术的局限,如X射线技术检测平面型缺陷困难。在航空工业中主要用于雷达天线罩、火箭发动机壳体等复合材料构件如气孔、疏孔、树脂开裂、分层和脱粘等缺陷的检测。金属磁记忆检测技术(metalmagneticmemorytesting)是不需对被测表面进行任何磁化处理,获取的是构件本身具有的“纯天然”磁信息进行缺陷识别的。该技术是俄罗斯学者于l997年提出了的,主要在前苏联和东欧的一些国家得到推广和应用,迄今已在许多领域得到了有效应用,主要适用于铁磁性金属构件失效的早期诊断，以及疲劳强度和寿命评估研究。1.4相控阵超声检测技术