Page 80 - 无损检测2024年第三期

李小丽, 等:
航空多层铆接结构内层裂纹的远场涡流检测

铆钉孔裂纹检测试块外观如图4所示。选取深度分
别为0.2 , 0.4 , 0.6 , 0.8mm 的人工缺陷用于仪器的 3 结果与讨论

标定与试验。通过交换3块板的位置, 来得到不同 3.1 检测频率与信号幅值的关系

深度( 分别为2 , 4 , 6mm ) 的人工缺陷。 以埋深在两层2mm 厚铝合金平板下的长度为
5mm , 深度分别为0.2 , 0.4 , 0.6 , 0.8mm 时的人工

裂纹为检测对象, 研究了5个不同检测频率对检测
信号幅值大小的影响。试验得到的不同检测频率
下, 各深度裂纹处的信号幅值如表1所示, 两者的关
系曲线如图5所示。
图4 多层结构内层裂纹检测试块外观 表1 不同检测频率下, 各深度裂纹处的信号幅值
2.2 检测与评估试验方法 mV
采用涡流检测仪和远场涡流专用传感器作为检 裂纹深度 / 检测频率 / Hz

测设备, 从检测频率、 裂纹深度、 裂纹埋深等几个方 mm 200 600 800 1000 1200
面分析远场涡流对多层结构内层裂纹缺陷检测的可 0.2 262.6 262.6 332.7 359.5 331.2
0.4 326.9 862.9 925.7 1063.9 1003.9
靠性。
0.6 437.5 1720.5 1732.9 1463.5 1178.4
2.2.1 检测频率优化试验 0.8 335.3 2055.5 2578.4 2234.1 2196.3

检测频率是影响涡流检测灵敏度的重要因素,
以裂纹缺陷试块为检测对象, 利用不同检测频率对
不同大小、 不同埋深的缺陷进行检测, 从而确定最优
检测频率。
若缺陷的埋藏深度为 H , 有
1
H = ( 1 )
π f σ μ
式中: 为检测频率; σ 为材料电导率; 为材料磁
f
μ
导率。
则有
图5 不同检测频率下信号幅值与裂纹深度关系曲线
1
f= ( 2 ) 由图5可知, 在5个不同的检测频率下, 裂纹深
H π μ σ
2
度为0.2mm 的缺陷信号均不明显。对于其他裂纹
飞机蒙皮硬铝合金板材料的电导率σ 为3.5×
10 S · m , 磁导率 μ 为4π×10 H · m , 若最 深度的缺陷来说, 当检测频率为200Hz时, 检测信
-7
-6
-1
-1

大检测深度为25mm , 则检测频率 f 为108Hz , 即 号不明显; 当频率大于 600Hz , 低于 1000Hz时,

实际检测中, 应根据缺陷埋藏深度通过试验选择最 在其他检测参数一定的情况下, 涡流信号的幅值随
裂纹深度的增大而增大。因此, 可以根据涡流阻抗

佳检测频率 f≥108Hz 。
2.2.2 多层铆接结构下裂纹检测试验 信号幅值的大小对裂纹深度进行定量评估。当检测

( 1 )裂纹深度影响 频率超过1000Hz时, 信号幅值依然明显, 但由于
在最佳频率下, 检测并获得深度分别为 0.2 , 渗透深度影响, 幅值与裂纹深度的线性关系不佳, 不
利于对裂纹深度的评估。
0.4 , 0.6 , 0.8mm 的裂纹缺陷检测信号, 并记录检测
信号参数, 研究缺陷埋深与检测信号特征量之间的 当检测频率为800Hz时, 信号幅值明显且幅值
关系。 大小与裂纹深度呈较好的线性关系, 因此, 检测频率

选择为800Hz , 该检测频率下不同深度裂纹的涡流
( 2 )裂纹埋深影响
检测信号阻抗平面图如图6所示。
在最佳频率下, 以0.6mm 深裂纹为检测对象,
y
分别检测并记录裂纹埋深分别为2 , 4 , 6mm 的检测 以x 轴为裂纹深度, 轴为信号幅值大小, 将

信号特征数据, 分析缺陷埋深与检测信号特征量之 检测频率为800Hz时的检测数据进行拟合, 结果如
间的关系。 图7所示。
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2024年 第46卷 第3期
无损检测