相控阵超声检测技术在某型飞机撑杆焊缝检测中的试验研究

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1、RESEARCH研究论文相控阵超声检测技术在某型飞机撑杆焊缝检测中的试验研究张海兵，孙金立，孙红光(海军航空工程学院青岛校区，青岛266《)41)【摘要]焊缝是飞机起落架承受交变应力和冲击力较多的部位，常常是疲劳裂纹的多发部位。根据起落架焊缝损伤特点，在比较多种检测方法的基础上，确定了相控阵超声检测方法，制作了与检测件完全一致的对比试块。经建模与试验，相控阵超声检测可以有效地检测焊缝疲劳裂纹，根据试验过程提出了在实践检测中需要解决的问题。关键词：相控阵；超声检测；焊缝ExperimentalResearchBasedonPhasedArrayUltraso

2、nicInspection‘rechnologyf．orWeldJointInspectionofa耐peofAircraftStandingBarZHANGHaibiIlg，SunJinli，SUNHongguang(QingdaoBmnchofNaVyAViationEngineeringInstitute，Qingdao266041，China)lABSTRACT】WeldjointofaircraRlandinggearbearthemajoraltematingstressandimpactstress，whichoftenleadtofatig

3、uecracks．AccordingtothefeatureoflandinggeardamageandcomparisonofVariousdetectionmethods，theultra-sonicphasedarrayinspectionmethodischosen，andthereferenceblockismadeasthetestpiece．Ultrasonicphasedarrayinspectioncanea’ectivelydetectthefatiguecrackinweldjointthroughmodelingandtesting

4、，andtheproblemsthatshouldbesolvedinpracticaldetectionbyexperimentarepointedout．Keywords：Phasedarray；Ultmsonicinspection；WeldjointDOI：10．16080“．issnl67l一833x．2016．22．089某型飞机起落架撑杆是支撑飞机重量的重要构件，在飞机滑跑、起降过程中承受较大的交变应力及冲击力，如图l所示。其中焊缝位置因撑杆焊接过后连接件之间产生的相对位移较小，这种结构对应力集中较为敏感，从而会产生裂纹源，进而发展成为疲劳裂

5、纹，明显降低结构的承载能力，在疲劳裂纹周围产生了应力集中而引起断裂，导致严重的后果【I。3l。1检测方法确定由于焊缝内、外部均需要损伤检测，以往检测人员采用了制造厂使用的射线检测技术，但在在役飞机检测中，主要的损伤是平面状的疲劳裂纹，与制造厂检测的气孔、夹渣等体积性缺陷具有很大区别，而射线对裂纹不敏感，容易造成漏检H“J。另外，射线检测还存在原位检测不易实施、对人体有损害等缺点。因此，作者排除了射线检测方法。图1起落架撑杆焊缝位置(虚线框部分)Fig，1VVeIdjointpositionontheIandinggearstrut(Thedashedfra

6、meparf)2叭6年第22聊·航审制造技术89研究论文RESEARCH超声波具有良好的指向性，其波长短、能量大；超声波能用于检测裂纹、气孔、夹渣等缺陷。超声检测在检测的可靠性方面比射线检测要高，比较容易发现危害较大的面状缺陷，不是射线探测所擅长发现的危害相对较小的体积型缺陷，而且超声波检测的灵敏度高、操作方便，对物体内部缺陷的检测有综合优势，设备对人和环境没有损害口’7】。采用常规超声横波检测时，由于焊缝区域较大，入射波束难以做到对焊缝区域的全覆盖，极易造成漏检隅圳，而且试件结构相对复杂，横波在传播时由于声束扩散造成焊缝处超声波能量降低，从而降低了检测灵

7、敏度”Ⅲ。相控阵超声检测技术是常规超声检测技术的延伸，采用多个相互独立阵元晶片制成的阵列换能器，通过设置各阵元晶片的激励与接收超声波的延迟时间，改变超声波到达某点或某区域的相位关系，实现超声合成波束聚焦点和声束方位的变化，即声束的聚焦深度和偏转角度，方便对复杂结构的内部损伤进行检测【3】。因此，本文采用了超声相控阵进行焊缝检测。2试块制作试块是调整检测灵敏度和判断缺陷是否超标的重要依据，由于撑杆内部为空心结构，类似管材，焊缝为V型，可依据GB／T5777—2008使用电火花制作人工标准刻伤。选择撑杆的一段制作成参考试件，焊缝处外径为92mm，内径71mm，

8、在试件的焊缝中间位置从表面往里加工1条长8mm、深6mm的人工槽来