飞机复杂零件的超声检测分析与无损检测

学术论文高福亮 2018-08-03 10:13:10
    1 复杂零件超声检测原理
    飞机复杂零件的结构有层压板、夹心结构、缠绕结构等,一般不是单一的零件,是通过复杂的加工得到的,例如图1所示就是带有蜂窝夹层的飞机复杂零件。
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    在航空制造中,飞机复杂零件的复杂程度高,零件的加工效率也在要求提升,零件制造出来会出现很多缺陷,外部和内部缺陷是影响零件性能的,利用超声检测技术对零件进行检测,对超声电子检测系统的要求是:
    (1)增益范围,由于零件的内部结构复杂,检测的时候对信号可以实现阻挡,所以要求信号增益要充分。
    (2)信噪比高,由于飞机零件外形巨大,在检测的时候设备的噪声会大,要求信噪比要好,避免误判。
    (3)检测精度高,对飞机两件内部和小缺陷都要能检测到。
    飞机复杂零件的检测方法有以下两种(如图2所示):
    脉冲回波法是通过超声检测装置的探头发出信号之后,检测射入零件后,信号反波数据,从而检测零件的缺陷;穿透法是检测装置有两个探头,一个是发出的,另一个是接收的,通过这个过程中的超声波检测零件的缺陷。
    2 复杂零件超声检测系统
    飞机复杂零件的超声检测系统在功能上要实现自动化和半自动化的操作,同时还要能实现不同零件和不同材质的检测;可以对检测零件进行管理并生成检测;检测效率要高,对简单零件实现快速检测。
    对超声检测系统进行模块化分解,可以分为以下几个模块:
    (1)电子硬件模块,这个是超声检测系统的组成,包括发射接收捕捉和处理信号的装置。
    (2)软件模块,该部分就是超声检测系统的大脑,实现对整个检测过程的控制,怎样实现检测,对数据进行分析等。
    (3)机电子系统,这个部分是系统的控制系统,包括控制、电机、减速器等机械电子部分。
    (4)辅助电子系统,如耦合液控制和超声换能器以及各种板卡的定征模块等。
    对超声系统的总体框架进行设计,可以包括以下这些内容,如图3所示。
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    对上边这个组成进行归类,可以分为3个系统,分别为信号采集控制系统、运动控制系统和机械系统。
    3 超声无损检测与试验研究
    飞机大型复杂零件的无损检测步骤是将被检测零件加工完成后进行工件定位,保证零件在检测过程中的固定,然后对零件进行仿形测量、运动学变换;再通过探头测量轨迹数学模型生产、逆运动学变换、多轴运动控制器,最后实现受控超声检测,如图4所示。
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    对飞机零件超声检测轨迹生产的试验研究分析方法可以通过以下几种进行:
    (1)截面线法,这种方法是通过平行平面与检测曲面相交,通过这些交线生产检测点。
    (2)等参数线法,是通过被检测曲面的等参数线生产检测轨迹,这种方法是最基本的检测方法,计算简单,计算量也少。
    (3)非等参数法,该方法也叫近似等弧长法,该法可以将相邻检测点之间的距离与检测间距进行一致设计,最终取最小检测点。
    结论
    在对飞机零件进行检测的时候,首先需要对复杂零件进行先期研究分析它的无损检测方法,再通过一些超声测量、曲面建模和数据分析等,针对飞机零件进行缺陷检测,在零件的缺陷研究中可以通過对零件主元分析和模糊推理,利用这些检测数据进行缺陷定量研究,只有对飞机零件的缺陷进行屏蔽,再通过高精度加工,才能得到最优的零件。
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