飞机紧固件孔的涡流检测

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摘 要：飞机紧固件是飞机结构中用的最多的零件，其孔受紧固件作用力而容易出现疲劳裂纹。为保证飞机安全运行，需对飞机紧固件孔疲劳裂纹进行检测。涡流检测方法可以有效检测各种结构复杂区域疲劳裂纹。本文采用涡流检测方法，开展飞机紧固件孔的缺检测技术研究。

关键词：紧固件孔；探头；涡流检测

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.271

紧固件包括螺栓、螺钉、铆钉、销类紧固件，孔受紧固件作用力而容易出现疲劳裂纹。采用涡流方法检测孔疲劳裂纹的最佳选择，涡流仪器体积小，便于携带，且检测线圈外形设计灵活，可以接近各种结构复杂区域。

1 涡流检测原理

1.1 涡流

由于电磁感应，导体在交变的磁场中，其内部会产生感应电流，这些电流的特点是：在导体内部成闭合回路，且涡流状流动，因此称为涡流，如图1所示。

1.2 检测原理

当载有交变电流的检测线圈靠近导电工件时，由于激励线圈磁场的作用，试件中会产生涡流，涡流的大小、相位、流动形势会受到工件导电性能的影响。同时涡流产生一个磁场使检测线圈的阻抗发生变化。因此，通过测定检测线圈阻抗的变化，就可以判断被检测工件的性能及缺陷等。如图2所示。

2 检测工艺

2.1 仪器

带有阻抗平面的仪器：型号phasec 2d、Olympus等。

2.2 探头

在飞机维修中进行涡流检测时大多使用放置式线圈。放置式线圈是指检测线圈的轴线在检测过程中垂直于被检工件表面，实现对工件表面及近表面缺陷的检测。在实际检测过程中要根据不同情况，选择合适的探头。

（1）笔试探头。用于检测孔周边裂纹信号，频率范围根据要求不同一般在50kHz-2MHz之间。如图3所示。

（2）角度探头。用于检测大直径孔的周边和孔内壁裂纹信号。角度探头也适用于一般性表面检测，与笔试探头不同的是角度探头的检测线圈轴线与杆身有一个角度，这样的目的是使得探头在一些受限制检测区域可以保持检测线圈轴线与被检工件表面垂直，如图4所示。

（3）孔探头。也称旋转探头，用于孔内壁缺陷检测的一种特殊放置式线圈，工作频率一般较高，被检线圈直径较小。一般用于小直径孔的内壁检测，常用尺寸有3/16、5/32英寸。

孔探头按扫查方式分为两种基本类型，手动探头和用于旋转扫查装置的专用孔探头。

选择探头时，除了考虑孔探头的电性能参数，主要考虑的因素是被检紧固件孔的径，要选择合适外径的孔探头，使得孔探头的检测线圈能够与孔内壁表面保持良好接触，才能的到较好的检测结果。

2.3 对比试样

涡流检测对比试样主要是用于建立评价被检产品质量符合性的标准，以对比试样上人工缺陷作为判定该产品经涡流检测是否合格的依据。对比试样上一般用电火花加工法制作径刻槽来模拟裂纹。进行禁锢件孔周边和内壁检查时具体采用什么对比试样，需要根据技术要求选择合适尺寸的对比试样，才能检测到被检孔的不同裂纹。对比试样的刻槽宽度根据检测要求不同，尺寸也不一样。

3 检测步骤

工作前准备，由工程图纸或其他可应用的文件确定要检测孔的直径和深度，目视检测确定孔内和周边区域干净，无密封剂和其他杂物。

选择适当尺寸的探头和对比试样。

用参考试样按照工艺要求校正仪器响应。

紧固件孔周边的涡流检测。要求检测出从紧固件孔中产生并向外延伸的疲劳裂纹。

紧固件孔内壁的涡流检测。

手动扫查：手工转动探头并逐步推进。这种操作方式下转动速度较慢，且不均匀，仪器无法实现在螺栓孔圆周壁上位置的缺陷自动识别和定位，缺陷的定位是通过观察在缺陷响应信号出现时探头上检测线圈扫到的位置。这种扫查方式下，缺陷的阻抗平面式示波屏上形成“8”字形响应信号，而不是“时间基线-信号幅度”的显示方式。

自动扫查：紧固件孔的自动扫查通常使用差动式探头。当探头垂直扫查一条裂纹时，只要裂纹的长度等于或者大于线圈的直径，那么裂纹的深度是影响信号幅度的主要因素，根据幅值得变化规律我们可以评估该裂纹在孔内沿轴线的深度，通过时基-幅值（Y-T）显示，根据信号在时基线上的位置可以判断出裂纹在孔周的位置。

4 结束语

根据被检测工件的形状，材料，检测位置和可接近性。选择不同的检测工艺；对紧固件孔周边检测，应选用屏蔽式探头，减小干扰；根据所选的探头，孔内部表面状态、旋转速度等参数调节高通和低通虑波，滤去干扰杂波，获得较好的波形显示；发现可疑信号，需要用反光镜和放大镜检查孔内壁，确定信号是否由刮痕、表面不规则或者探头倾斜引起的；当涡流检测无可靠结论时，应采用其他无损方法相互合。

参考文献：

[1]任吉林.电磁无损检测[M].北京：航空工业出版社，1989.

[2]张晓，郑勇.航空器涡流检测[M].北京：中国民航出版社，2014.