Page 44 - 无损检测2021年第五期
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高祥熙, 等:
飞机液压导管裂纹的超声表面波检测
面波检测方法实现了不锈钢压气机转子叶片叶根与
榫头转 R 处的疲劳裂纹检测, 该方法满足了在役发
动机一级压气机叶片的使用安全检测需求; 陈新波
等 [ 6 ] 采用超声表面波对某型飞机空速管的表面裂纹
进行实时检测, 使用频率为 2.5 MHz , 晶片尺寸为 5
mm×5 mm ( 长 × 宽), 入射角为 69° 的表面波探头
检测出了长为 5mm , 深为 1mm 的人工裂纹, 并对
在役的 32 架次的空速管进行了检测, 发现 6 处裂
纹; 张传明等 [ 7 ] 采用便携式超声波探伤仪及特殊研
制的表面波探头, 辅以专用工装, 实现了某型飞机低
压压气机叶片的超声表面波原位检测。与上述制件
不同的是, 液压导管的检测要求更高。关于该类型
导管的表面波定量检测能力的研究鲜有报道; 另外,
导管管径小( 6~8mm )、 管壁薄( 1mm ) 导致缺陷信
号难以识别; 同时, 狭窄空间也会给在役检测操作带
来困难。 图 2 导管端头对比试样及人工缺陷位置示意
针对液压导管的疲劳裂纹提出了一种便于实施 覆型检验后, 人工缺陷的形貌和尺寸分别如图3和表
的表面波检测方法, 解决了导管的在役检测难题, 并 1所示, 缺陷长度和宽度分别为 3mm 和 0.1mm , 由
通过试验验证了该方法的缺陷定量检测能力。 于喇叭口根部的变截面结构可能干扰检测结果, 所以
制作的喇叭口根部缺陷深度( 0.139mm ) 略大于平管
1 检测原理
嘴根部缺陷的( 0.096mm )。
对于倾斜入射至界面上的纵波, 当其入射角大
于第二临界角时, 第二介质中不存在横波, 只在表面
产生表面波, 表面波产生原理如图 1 所示。若忽略
材料中的声能损失, 表面波将沿光滑固体表面无衰
减地传播, 在传播过程中遇到缺陷时, 部分声波能量
返回, 此时, 仪器屏幕上产生一个信号, 通过信号的
强烈程度可判定缺陷的大小。
图 1 表面波产生原理示意
2 对比试样
液压导管端头为喇叭口形状, 装配后外围由螺栓
环绕。受结构影响, 导管端头的平管嘴根部和喇叭口 图 3 覆型后人工缺陷的形貌( 截面图)
根部容易产生应力集中, 进而萌生疲劳裂纹。试验截 表 1 覆型后人工缺陷的尺寸测量结果 mm
取导管端头制作对比试样, 导管直径为8mm , 壁厚为
导管直径 缺陷位置 槽长度 槽深度 槽宽度
1mm , 材料为 1Cr18Ni10Ti , 采用电火花分别在上述
喇叭口根部 3 0.139 0.1
两个部位沿导管管壁周向加工两个 U 型槽( 见图 2 ) 8
平管嘴根部 3 0.096 0.1
以模拟管壁的裂纹缺陷二者在管壁上呈180° 分布, 经
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2021 年 第 43 卷 第 5 期
无损检测
