飛機復雜零件的超聲檢測分析與無損檢測

高福亮

摘 要：飛機的制造過程中，設計人員越來越關注飛機零件的質量，需要對飛機關鍵零件進行無損檢測，判定零件的質量，在無損檢測技術中，最普遍也最適用的檢測技術就是超聲波檢測技術，本文研究分析了飛機復雜零件超聲檢測原理，復雜零件超聲檢測系統、超聲無損檢測與試驗研究，從中判定零件的有效性。

關鍵詞：復雜零件超聲檢測原理；復雜零件超聲檢測系統；超聲無損檢測與試驗研究

中圖分類號：TB553 文獻標志碼：A

1 復雜零件超聲檢測原理

飛機復雜零件的結構有層壓板、夾心結構、纏繞結構等，一般不是單一的零件，是通過復雜的加工得到的，例如圖1所示就是帶有蜂窩夾層的飛機復雜零件。

在航空制造中，飛機復雜零件的復雜程度高，零件的加工效率也在要求提升，零件制造出來會出現很多缺陷，外部和內部缺陷是影響零件性能的，利用超聲檢測技術對零件進行檢測，對超聲電子檢測系統的要求是：

（1）增益范圍，由于零件的內部結構復雜，檢測的時候對信號可以實現阻擋，所以要求信號增益要充分。

（2）信噪比高，由于飛機零件外形巨大，在檢測的時候設備的噪聲會大，要求信噪比要好，避免誤判。

（3）檢測精度高，對飛機兩件內部和小缺陷都要能檢測到。

飛機復雜零件的檢測方法有以下兩種（如圖2所示）：

脈沖回波法是通過超聲檢測裝置的探頭發出信號之后，檢測射入零件后，信號反波數據，從而檢測零件的缺陷；穿透法是檢測裝置有兩個探頭，一個是發出的，另一個是接收的，通過這個過程中的超聲波檢測零件的缺陷。

2 復雜零件超聲檢測系統

飛機復雜零件的超聲檢測系統在功能上要實現自動化和半自動化的操作，同時還要能實現不同零件和不同材質的檢測；可以對檢測零件進行管理并生成檢測；檢測效率要高，對簡單零件實現快速檢測。

對超聲檢測系統進行模塊化分解，可以分為以下幾個模塊：

（1）電子硬件模塊，這個是超聲檢測系統的組成，包括發射接收捕捉和處理信號的裝置。

（2）軟件模塊，該部分就是超聲檢測系統的大腦，實現對整個檢測過程的控制，怎樣實現檢測，對數據進行分析等。

（3）機電子系統，這個部分是系統的控制系統，包括控制、電機、減速器等機械電子部分。

（4）輔助電子系統，如耦合液控制和超聲換能器以及各種板卡的定征模塊等。

對超聲系統的總體框架進行設計，可以包括以下這些內容，如圖3所示。

對上邊這個組成進行歸類，可以分為3個系統，分別為信號采集控制系統、運動控制系統和機械系統。

3 超聲無損檢測與試驗研究

飛機大型復雜零件的無損檢測步驟是將被檢測零件加工完成后進行工件定位，保證零件在檢測過程中的固定，然后對零件進行仿形測量、運動學變換；再通過探頭測量軌跡數學模型生產、逆運動學變換、多軸運動控制器，最后實現受控超聲檢測，如圖4所示。

對飛機零件超聲檢測軌跡生產的試驗研究分析方法可以通過以下幾種進行：

（1）截面線法，這種方法是通過平行平面與檢測曲面相交，通過這些交線生產檢測點。

（2）等參數線法，是通過被檢測曲面的等參數線生產檢測軌跡，這種方法是最基本的檢測方法，計算簡單，計算量也少。

（3）非等參數法，該方法也叫近似等弧長法，該法可以將相鄰檢測點之間的距離與檢測間距進行一致設計，最終取最小檢測點。

結論

在對飛機零件進行檢測的時候，首先需要對復雜零件進行先期研究分析它的無損檢測方法，再通過一些超聲測量、曲面建模和數據分析等，針對飛機零件進行缺陷檢測，在零件的缺陷研究中可以通過對零件主元分析和模糊推理，利用這些檢測數據進行缺陷定量研究，只有對飛機零件的缺陷進行屏蔽，再通過高精度加工，才能得到最優的零件。

參考文獻

[1]魏娟，馬宏偉，楊平.基于PC的超聲自動掃描控制系統[J].組合機床與自動化加工技術，2001（9）：7-8.

[2]傅曉錦，張新華.零件加工偏差原因診斷專家系統[J].機械設計與制造工程，1999，5（28）：36-38.

[3]楊鴻鵬，林志航.基于集成診斷模型加工質量的智能診斷系統研究[N].西安交通大學學報，1997，31（9）：1-5.

[4]羅雄彪，陳鐵群.超聲無損檢測的發展趨勢[J].無損探傷，2004，28（3）：1-5.