飛機維修中渦流檢測對比試塊的設計和應用

張亞榮，鐘麗英，張敬彤，陳 鑫，薛 磊

（中航飛機股份有限公司漢中飛機分公司，漢中 723215）

在飛機定期或不定期的維護和檢查中，檢測出結構件存在的缺陷是消除飛行中故障隱患的一項重要環節。飛機無損檢測手冊是向用戶交付飛機時的隨機資料，它規定了在飛機的某一部位或某一零件上，采用無損檢測方法完成檢測，還給出有關的操作說明、注意事項以及參考資料等。

由于渦流檢測［1］方法對工件表面或近表面的缺陷有較高的檢測靈敏度，且在一定范圍內具有良好的線性顯示，可對不同大小的缺陷進行評價；也可對工件的狹小區域、深孔壁（包括管壁）等進行檢測，且檢測儀器輕便，適用性強，相比磁粉檢測、滲透檢測法，其不僅便攜，而且可以在飛機未拆開的狀態下及涂有覆層的部件上進行檢測，因此作為飛機維修時的主要方法被廣泛地應用于飛機的大修中。

1 渦流檢測對比試塊的用途

渦流檢測對比試塊主要是用于建立評價被檢產品質量符合性的標準，以對比試塊上人工缺陷作為判定該產品經渦流檢測是否合格的依據。對比試塊的形狀相對被檢產品必須具有代表性。由于飛機大修時主要是對疲勞裂紋等的檢測，檢測對象一般為飛機蒙皮，螺栓孔孔壁等；因此，對比試塊主要為平面試件和帶有螺栓孔的零件。一般在缺陷加工時主要出現孔型缺陷和槽型缺陷。孔型缺陷的對比試塊能較好代表穿透性孔洞，槽型缺陷的對比試塊能較好代表以細長裂紋為主的自然缺陷。

基于上述原則，同時結合具體的檢測零件，筆者設計了飛機維修中常用的三種渦流檢測對比試塊［2］。

2 對比試塊設計

2.1 Ⅰ型試塊

Ⅰ型試塊含有長度不小于2 mm，深度不小于0.2mm 的表面或近表面裂紋以及弧面為R5 和R10的表面或近表面裂紋，具體尺寸如圖1 所示。Ⅰ型試塊材料為LY12－CZ，人工槽寬（0.13±0.01）mm，槽深允許誤差為±0.1mm。在檢查飛機鋁蒙皮鉚接處的裂紋時，對于平面小部位的劃傷、凹坑，一般采用90°直角筆式線圈（如圖2 所示），在對比試塊的三條深度分別為0.2，0.4，0.8mm的刻槽上調整靈敏度；對于弧度較小的R5和R10部位的劃傷、凹坑，一般采用90°直角筆式線圈，在對比試塊的R5和R10弧面上的深度分別為0.8，1.0，1.2 mm 的刻槽上 調整靈敏度和儀器參數。對于平面及較大弧度的弧面內出現較大面積的蹭傷，則采用平探頭（如圖3 所示）在對比試塊的三條深度分別為0.2，0.4，0.8 mm 的刻槽上調整靈敏度和儀器參數。

圖1 Ⅰ型試塊尺寸示意

圖2 90°直角筆式線圈

2.2 Ⅱ型試塊

Ⅱ型試塊主要用于螺栓孔、鉚釘孔及弧面為R15和R20的表面或近表面裂紋的檢測，具體尺寸如圖4所示。在檢查機翼大梁、桁條與機身框架連接部位緊固件孔（螺栓孔和鉚釘孔）周圍產生的疲勞裂紋時，根據螺栓孔尺寸的大小選擇相應尺寸端部開叉的螺栓孔檢測線圈（如圖5所示）。

圖3 平線圈

圖4 Ⅱ型試塊尺寸示意

圖5 螺栓孔檢測線圈

2.3 Ⅲ型試塊

Ⅲ型試塊主要用于檢測夾層結構內表面的橫向裂紋和縱向裂紋，具體尺寸如圖6所示。一般采用90°直角筆式線圈；材料為LY12－CZ；a～h人工槽長：10±0.5mm；i～l人工槽長：30±0.5 mm。人工槽寬：0.13±0.01mm，人工槽深：1.0±0.1mm。

3 典型應用

檢測某型機結構連接螺栓孔（φ8 mm）孔壁有無深度大于0.2mm 裂紋，材料為LY12。

圖6 Ⅲ型試塊尺寸示意

3.1 儀器及試塊

檢測儀器為：MIZ－21B型渦流檢測儀。對比試塊：選用上述的Ⅱ型試塊。

3.2 參數的選擇

檢測頻率：根據標準GJB 2908－1997［3］中附錄C金屬材料的標準透入深度和檢測頻率的確定，檢測材料為LY12，要求發現深度大于0.2 mm 的裂紋，查閱表C1，滲透深度在0.19～0.38 mm 時，檢測頻率選擇范圍為100～400kHz，具體以實測值為準。

檢測靈敏度：按照標準GJB 2908規定，靈敏度的選擇以線圈通過對比試塊上φ8mm 孔內0.2mm 人工缺陷時，人工缺陷信號與噪聲信號比不小于3時的增益作為基準靈敏度。

信號水平和垂直分量的顯示比例選擇以在阻抗平面圖中正確顯示缺陷信號，便于識別和分析缺陷為準。

檢測線圈沿被檢件掃查的行距應不大于檢測線圈磁芯直徑的3 倍，檢測速度不宜超過20 m／min（333mm／s）。

3.3 檢測過程

（1）去除螺栓孔內的油污，連接好儀器，接通電源，使儀器處于工作狀態，預熱15min。

（2）儀器調試參數：頻率為175kHz；增益為48dB；V／H（垂直水平分量比）為10／10。

（3）將φ8mm的螺孔探頭置于Ⅱ型試塊相應的螺栓孔內，輕輕轉動線圈，如能檢測出0.2mm 深的人工刻槽，則視為儀器系統靈敏度處于正常工作狀態。

（4）輕輕轉動線圈，360°掃查整個螺栓孔內壁；掃查區域要完全覆蓋規定的檢測部位及范圍，探頭線圈始終要垂直于被測面，探頭移動速度和用力要均勻，掃描速度不大于150mm／s。

（5）正常情況下屏幕上阻抗圖幅值應在水平提離線附近變化，當發現高幅值的圖像和其他異常訊號響應時，要在該部位反復掃描，儀器的檢測結果如圖7所示。

圖7 檢測結果

4 結語

渦流檢測作為飛機服役過程中的定期維護檢修的一種主要方法，是保證飛機質量的重要手段。而渦流檢測對比試塊人工缺陷的設計能否真實表征被檢件缺陷就顯得尤為重要。在實際的檢測過程中，還需要根據具體的檢測對象來設計和加工對比試塊，以確保對比試塊能夠真實反映被檢件的缺陷類型和特征。

［1］國防科技工業無損檢測人員資格鑒定與認證培訓教材編審委員會編.渦流檢測［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［2］任吉林，林俊明.電磁無損檢測［M］.北京：科學出版社，2004.

［3］GJB 2908－1997渦流檢驗方法［S］.