Page 79 - 无损检测2024年第三期
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李小丽, 等:
航空多层铆接结构内层裂纹的远场涡流检测
行过程中机舱的加压或者释压会使得蒙皮结构周期 的磁场信号的变化来识别缺陷, 其检测原理示意如
性地膨胀或收缩而产生微小疲劳裂纹 [ 1-2 ] , 尤其是军 图2所示。检测时, 通过一个带电磁屏蔽结构的激
用飞机, 在飞行训练过程中, 需要承受更大的疲劳载 励线圈, 将直接耦合通道的能量屏蔽, 有效抑制了涡
荷及高温、 高湿、 高盐等环境影响, 其蒙皮及型材均 流趋肤效应, 使激励线圈产生的电磁能量通过间接
易产生疲劳裂纹及腐蚀缺陷, 且位置隐蔽。目前, 飞 耦合通道, 经过多层结构内部被检测线圈所接收, 从
机承力构件损伤检测主要采取超声检测、 涡流检测、 而实现内层缺陷的检测。
磁粉检测、 射线检测和渗透检测等 [ 3 ] 常规无损检测
方法。而针对多层结构的内层缺陷检测方法的研究
较少, 田云飞等 [ 4 ] 利用红外检测技术, 通过检测被测
试件表面的温度场异常来识别飞机蒙皮结构内部损
伤。徐矛等 [ 5 ] 利用低频涡流检测技术实现了对飞机 图2 多层平板结构远场涡流检测原理示意
蒙皮表面铆钉孔周围裂纹的检测, 但难以检出多层 在远场涡流检测探头中, 激励线圈与检测线圈
铆接构件的内层损伤。目前采用的目视检测方法只 之间的距离对检测效果有很大影响, 其远场涡流特
能检测机身蒙皮的表面损伤, 无法检测多层结构蒙 征曲如图3所示。
皮下表面、 内层蒙皮及型材的损伤。
图3 远场涡流特征曲线
图1 某型飞机机身多层铆接结构 由幅值特性曲线可见, 在近场区, 直接耦合磁场
起主导作用, 幅值衰减快, 其衰减规律与常规涡流检
与常规涡流检测技术相比, 远场涡流检测技术
测一致, 能检测的缺陷埋藏深度较小; 在过渡区, 直
不受趋肤效应影响, 穿透厚度大, 且不需要耦合剂,
接和间接耦合磁场衰减都比较快, 磁场不稳定, 不适
可以实现多层导电构件内层缺陷的检测, 因此对于
合缺陷检测; 在远场区, 间接耦合磁场逐渐起主导作
多层结构内层裂纹损伤的检测具有独特优势。
用, 可检测缺陷的埋藏深度大, 对多层铆接结构表面
文章以某型飞机多层铝合金蒙皮与型材铆接结
和内部缺陷都具有较高的检测灵敏度 [ 8 ] 。
构为试验对象, 利用远场涡流检测技术, 对多层铆接
结构内层裂纹损伤进行了检测与评估方法分析, 得 2 试验方法
到了裂纹缺陷信息与检测信号阻抗幅值和相位等特
2.1 试块制作
征量之间的关系, 实现了飞机多层结构内层裂纹的
为分析远场涡流对内层裂纹缺陷检测的可行
检测与定位识别。
性, 建立缺陷位置大小等信息与涡流检测阻抗相位
1 远场涡流检测机理 幅值信号之间的关系, 设计制作检测试块。试块基
材选用与飞机蒙皮材质相同的硬铝合金板, 厚度为
受趋肤效应的影响, 常规涡流检测技术能检测出 2mm , 分别选取3块尺寸、 厚度、 材料均相同的硬铝
的缺陷的埋藏深度较小, 一般在1~2mm , 而低频远 合金板, 在3块平板上各加工6个位置相同均匀分
场涡流检测技术对多层铆接结构中内层裂纹损伤具 布的 5mm 铆钉孔。其中1 、 2号试块各铆钉孔均
ϕ
有较好的检测效果, 对于飞机常用铝合金多层铆接结 不加工裂纹, 3号试块上第1个铆钉孔也不加工裂
构, 最大检测深度可达25mm 。 纹, 作为对比参照物, 其余5个铆钉孔上分别加工长
多层平板结构的远场涡流检测是基于二次穿透 度为5mm , 宽度为 0.2mm , 深度分别为 0.2 , 0.4 ,
原理 [ 6-7 ] 进行的, 检测线圈接收到两次穿透多层平板 0.6 , 0.8 , 2.0mm 的人工缺陷, 作为预制缺陷裂纹,
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2024年 第46卷 第3期
无损检测
