諶祖祥

摘 要：飛機緊固件是飛機結(jié)構(gòu)中用的最多的零件，其孔受緊固件作用力而容易出現(xiàn)疲勞裂紋。為保證飛機安全運行，需對飛機緊固件孔疲勞裂紋進行檢測。渦流檢測方法可以有效檢測各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域疲勞裂紋。本文采用渦流檢測方法，開展飛機緊固件孔的缺檢測技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：緊固件孔；探頭；渦流檢測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.271

緊固件包括螺栓、螺釘、鉚釘、銷類緊固件，孔受緊固件作用力而容易出現(xiàn)疲勞裂紋。采用渦流方法檢測孔疲勞裂紋的最佳選擇，渦流儀器體積小，便于攜帶，且檢測線圈外形設(shè)計靈活，可以接近各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域。

1 渦流檢測原理

1.1 渦流

由于電磁感應(yīng)，導(dǎo)體在交變的磁場中，其內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電流的特點是：在導(dǎo)體內(nèi)部成閉合回路，且渦流狀流動，因此稱為渦流，如圖1所示。

1.2 檢測原理

當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)電工件時，由于激勵線圈磁場的作用，試件中會產(chǎn)生渦流，渦流的大小、相位、流動形勢會受到工件導(dǎo)電性能的影響。同時渦流產(chǎn)生一個磁場使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，通過測定檢測線圈阻抗的變化，就可以判斷被檢測工件的性能及缺陷等。如圖2所示。

2 檢測工藝

2.1 儀器

帶有阻抗平面的儀器：型號phasec 2d、Olympus等。

2.2 探頭

在飛機維修中進行渦流檢測時大多使用放置式線圈。放置式線圈是指檢測線圈的軸線在檢測過程中垂直于被檢工件表面，實現(xiàn)對工件表面及近表面缺陷的檢測。在實際檢測過程中要根據(jù)不同情況，選擇合適的探頭。

（1）筆試探頭。用于檢測孔周邊裂紋信號，頻率范圍根據(jù)要求不同一般在50kHz-2MHz之間。如圖3所示。

（2）角度探頭。用于檢測大直徑孔的周邊和孔內(nèi)壁裂紋信號。角度探頭也適用于一般性表面檢測，與筆試探頭不同的是角度探頭的檢測線圈軸線與桿身有一個角度，這樣的目的是使得探頭在一些受限制檢測區(qū)域可以保持檢測線圈軸線與被檢工件表面垂直，如圖4所示。

（3）孔探頭。也稱旋轉(zhuǎn)探頭，用于孔內(nèi)壁缺陷檢測的一種特殊放置式線圈，工作頻率一般較高，被檢線圈直徑較小。一般用于小直徑孔的內(nèi)壁檢測，常用尺寸有3/16、5/32英寸。

孔探頭按掃查方式分為兩種基本類型，手動探頭和用于旋轉(zhuǎn)掃查裝置的專用孔探頭。

選擇探頭時，除了考慮孔探頭的電性能參數(shù)，主要考慮的因素是被檢緊固件孔的徑，要選擇合適外徑的孔探頭，使得孔探頭的檢測線圈能夠與孔內(nèi)壁表面保持良好接觸，才能的到較好的檢測結(jié)果。

2.3 對比試樣

渦流檢測對比試樣主要是用于建立評價被檢產(chǎn)品質(zhì)量符合性的標(biāo)準(zhǔn)，以對比試樣上人工缺陷作為判定該產(chǎn)品經(jīng)渦流檢測是否合格的依據(jù)。對比試樣上一般用電火花加工法制作徑刻槽來模擬裂紋。進行禁錮件孔周邊和內(nèi)壁檢查時具體采用什么對比試樣，需要根據(jù)技術(shù)要求選擇合適尺寸的對比試樣，才能檢測到被檢孔的不同裂紋。對比試樣的刻槽寬度根據(jù)檢測要求不同，尺寸也不一樣。

3 檢測步驟

工作前準(zhǔn)備，由工程圖紙或其他可應(yīng)用的文件確定要檢測孔的直徑和深度，目視檢測確定孔內(nèi)和周邊區(qū)域干凈，無密封劑和其他雜物。

選擇適當(dāng)尺寸的探頭和對比試樣。

用參考試樣按照工藝要求校正儀器響應(yīng)。

緊固件孔周邊的渦流檢測。要求檢測出從緊固件孔中產(chǎn)生并向外延伸的疲勞裂紋。

緊固件孔內(nèi)壁的渦流檢測。

手動掃查：手工轉(zhuǎn)動探頭并逐步推進。這種操作方式下轉(zhuǎn)動速度較慢，且不均勻，儀器無法實現(xiàn)在螺栓孔圓周壁上位置的缺陷自動識別和定位，缺陷的定位是通過觀察在缺陷響應(yīng)信號出現(xiàn)時探頭上檢測線圈掃到的位置。這種掃查方式下，缺陷的阻抗平面式示波屏上形成“8”字形響應(yīng)信號，而不是“時間基線-信號幅度”的顯示方式。

自動掃查：緊固件孔的自動掃查通常使用差動式探頭。當(dāng)探頭垂直掃查一條裂紋時，只要裂紋的長度等于或者大于線圈的直徑，那么裂紋的深度是影響信號幅度的主要因素，根據(jù)幅值得變化規(guī)律我們可以評估該裂紋在孔內(nèi)沿軸線的深度，通過時基-幅值（Y-T）顯示，根據(jù)信號在時基線上的位置可以判斷出裂紋在孔周的位置。

4 結(jié)束語

根據(jù)被檢測工件的形狀，材料，檢測位置和可接近性。選擇不同的檢測工藝；對緊固件孔周邊檢測，應(yīng)選用屏蔽式探頭，減小干擾；根據(jù)所選的探頭，孔內(nèi)部表面狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)調(diào)節(jié)高通和低通慮波，濾去干擾雜波，獲得較好的波形顯示；發(fā)現(xiàn)可疑信號，需要用反光鏡和放大鏡檢查孔內(nèi)壁，確定信號是否由刮痕、表面不規(guī)則或者探頭傾斜引起的；當(dāng)渦流檢測無可靠結(jié)論時，應(yīng)采用其他無損方法相互合。

參考文獻：

[1]任吉林.電磁無損檢測[M].北京：航空工業(yè)出版社，1989.

[2]張曉，鄭勇.航空器渦流檢測[M].北京：中國民航出版社，2014.