浅谈无损检测在航空维修中的应用及发展_毕业设计

陕西航空职业技术学院机电工程系2013届毕业设计（论文） 1 1 陕西航空职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 机电工程系 航空机电设备维修专业 毕业设计（论文）题目 无损检测在航空维修的应用 陕西航空职业技术学院机电工程系2013届毕业设计（论文） 2

2 毕业设计（论文）任务书

机电工程 系 航空机电设备维修 专业 一、毕业设计（论文）题目 无损检测在航空维修的应用 二、毕业设计（论文）时间 2012 年06月 05日至 2010年7月 1日 三、毕业设计（论文）地点： 陕西航空职业技术学院 四、毕业设计（论文）的内容要求： 1、论文中包含具体实例，理论知识和相关图表并存； 2、字数不少于8000字； 3、论文内容及格式按要求完成。

指导教师 年 月 日 批 准 年 月 日 陕西航空职业技术学院机电工程系2013届毕业设计（论文） 3

3 目 录 摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

无损检测在航空维修中的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1无损检测概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2 无损检测在航空维修中的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.1 概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.2 射线探伤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2.3 射线探伤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.4 声发射检测„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 2.5 渗透探伤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 2.6 磁粉探伤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3 无损检测技术的最新进展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.1 X 射线计算机层析技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 3.2 磁记忆检测技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3 利用材料自身特性的探伤技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.4 利用形状记忆效应的探伤技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 3.5 利用光导纤维的探伤技术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 4 无损探伤的发展方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 辞谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 摘 要 无损检测（Non-destructive Testing，NDT） ，又称无损探伤，是指在不损伤 被检测对象的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、 光、电、磁等物理量的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和 表面缺陷。[1]无损检测被广泛用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品以 及一些电子元器件的检测。航空航天材料和工艺的发展与无损检测有密切的关 系。20 世纪 30 年代初磁粉探伤用以检验航空钢零件。后来，超音速飞机和空间 技术迅速发展，大量新材料用于飞行器，促进了激光全息、红外线、声发射等 新的无损检测技术。

无损检测技术对航空工业具有极其重要的作用,各种最先进的无损检测技术, 其首先应用的领域基本都是航空工业。可以毫不夸张地说,航空工业的安危系于 无损检测。[9]

无损检测技术对航空工业具有极其重要的作用,各种最先进的无损检测技术, 其首先应用的领域基本都是航空工业。可以毫不夸张地说,航空工业的安危系于 无损检测。 无损检测在航空维修中的应用

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1无损检测概述 无损检测，是用非破坏方法检查材料、毛坯和零件的内部或表面缺陷并评价 其整体质量的技术，又称无损探伤。它的英文名称是 Nondestructive Testing，简 称为 NDT。通过使用 NDT，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠，能测 量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和 状态等。

NDT 能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查（维 修保养）等多方面，在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。NDT 还有助 于保证产品的安全运行和（或）有效使用。由于各种 NDT 方法，都各有其适 用范围和局限性，因此新的 NDT 方法一直在不断地被开发和应用。通常，只 要符合 NDT 的基本定义，任何一种物理的、化学的或其他可能的技术手段， 都可能被开发成一种 NDT 方法。

在我国，无损检测一词最早被称之为探伤或无损探伤，其不同的方法也同样 被称之为探伤，如射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等等。这一称 法或写法广为流传，并一直沿用至今，其使用率并不亚于无损检测一词。在国 外，无损检测一词相对应的英文词，除了该词的前半部分——即 non-destructive 的写法大多相同外，其后半部分的写法就各异了。如日本习惯写作 inspection， 欧洲不少国家过去曾写作 flaw detection、现在则统一使用 testing，美国除 了也 使用 testing 外，似乎更喜欢写作 examination 和 evaluation。这些词与前半部 分结合后，形成的缩略语则分别是 NDI、NDT 和 NDE，翻译成中文就出现了 无损探伤、无损检查（非破坏检查）、无损检验、无损检测、无损评价等不同 术语形式和写法。实际上，这些不同的英文及其相应的中文术语，它们具有的 意义相同， 都是同义词。 为此， 国际标准化组织无损检测技术委员会 （ISO/TC 135） 制定并发布了一项新的国际标准（ISO/TS 18173:2005），旨在将这些不同形式 和写法的术语统一起来，明确它们是有一个相同定义的术语、都是同义词，即 等同于无损检测（non-destryctive testing）。而不同的写法，仅仅是由于语言习 惯不同而已。[1]

目前用于无损检测的方法很多。除了 5 种常规（射线、超声、磁粉、渗透和 涡流）方法外，还有红外、激光、声发射、微波，工业 CT 等。下面是一些常见 的无损检测的方法：

1、 射线探伤(radiographictesting)。利用 X 射线或 γ 射线在穿透被检物各部分 时强度衰减的不同， 检测被检物的缺陷。 若将受到不同程度吸收的射线投射到 X 射线胶片上，经显影后可得到显示物体厚度变化和内部缺陷情况的照片。如用 荧光屏代替胶片，可直接观察被检物体的内部情况。

2、 超声检测(ultrasonictesting)。利用物体自身或缺陷的声学特性对超声波传 播的影响，来检测物体的缺陷或某些物理特性。在超声检测中常用的超声频率 为 0.5～5 兆赫（MHz）。最常用的超声检测是脉冲探伤。

3、 声发射检测(acousticemissiontesting)。通过接收和分析材料的声发射信号 来评定材料的性能或结构完整性。材料中因裂缝扩展、塑性变形或相变等引起 应变能快速释放而产生应力波的现象称为声发射。材料在外部因素作用下产生 的声发射，被声传感器接收转换成 电信号，经放大后送至信号处理器，从而测 量出声发射信号的各种特征参数。

4、 渗透探伤(penetranttesting)。利用某些液体对狭窄缝隙的渗透性来探测表 面缺陷。常用的渗透液为含有有色染料或荧光的液体。

5、 磁粉探伤(magnetictesting)。通过磁粉在物体缺陷附近漏磁场中的堆积来 检测物体表面或近表面处的缺陷，被检测物体必须具有铁磁性。

2无损检测在航空维修中的应用 2.1 概述。

航空航天材料和工艺的发展与无损检测有密切的关系。20 世纪 30 年代初磁 粉探伤用以检验航空钢零件。1935 年，X 射线开始用于检查飞机木质螺旋桨。 在第二次世界大战期间，飞机已经大量使用铝合金和镁合金，为了检查这些非 铁磁性材料的表面缺陷，开始使用荧光渗透检验法。

后来，超音速飞机和空间技术迅速发展，大量新材料用于飞行器，促进了激 光全息、红外线、声发射等新的无损检测技术。用激光全息照相法检查蜂窝结 构件和胶接结构件时从全息图中很容易发现脱粘缺陷（见图）。在航天工业中， 用声发射技术逐片检查隔热陶瓷瓦，保证了航天飞机的试飞成功。现代航空器 和航天器失事，有些就出于材料和工艺的原因。飞行安全问题引起人们越来越 大的关注，因而无损检测技术在 70 年代末得到了很大的发展。飞行器的设计较 多地选用高强度和高温高强度材料。这类材料通常断裂韧性（抗裂纹扩展能力） 较低，允许的缺陷尺寸很小，因此要求探伤有极高的灵敏度和分辨率。飞机大 梁磁粉探伤须使用高灵敏度规范，涡轮轴荧光检查则须使用超高灵敏度的荧光 渗透液。为了检查铸造空心叶片的显微疏松,已有微米级焦点 X 射线探伤机。由 于材料制造工艺的改进， 宏观缺陷已逐渐减少,而微观缺陷的危害则相应突出。 超声衰减和超声显微镜等新技术，已开始试用于检查粉末冶金涡轮盘中原始颗 粒边界处的微小氧化物。

2.2 射线探伤 射线探伤是利用 X 射线或 γ 射线在穿透被检物各部分时强度衰减的不同， 检测被检物中缺陷的一种无损检测方法。 被测物体各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同。 X 射线或 γ 射线 当 在穿透被检物时,射线被吸收的程度也将不同。若射线的原始强度为 I0,通过线吸 收系数为 μ 的材料至距离 l 后，强度因被吸收而衰减为 I，其关系为

若将受到不同程度吸收的射线投射在 X 射线胶片上,经显影后可得到显示物 体厚度变化和内部缺陷情况的照片（X 射线底片）。这种方法称为 X 射线照相 法（见图）。如用荧光屏代替胶片直接观察被检物体，称为透视法。如用光敏 元件逐点测定透过后的射线强度而加以记录或显示，则称为仪器测定法。