CN109625317A - 一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，包括：主机、发动机篦齿盘探杆、飞机轮毂探杆、飞机主框探杆、发动机篦齿盘试块、飞机轮毂试块、飞机主框试块；在发动机篦齿盘涡流检查时，将发动机篦齿盘探杆连接主机，使用发动机篦齿盘试块标定检查基准；在飞机轮毂涡流检查时，将飞机轮毂探杆连接主机，使用飞机轮毂试块标定检查基准；在飞机主框涡流检查时，将飞机主框探杆连接主机，使用飞机主框试块标定检查基准。本发明实现以往单一的飞机用涡流检查设备和航空发动机用涡流检查设备功能整合，使用一型设备实现飞机和发动机指定项目的涡流检查。

Description

一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器

技术领域

本发明涉及一种航空地面保障设备，特别提供一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器。

背景技术

现有的涡流探伤设备功能相对单一，多数是对特定的一种或一类检测目标进行检查。现有的涡流探伤设备要么是对航空发动机部件进行涡流探伤检查的专用设备，要么是对飞机部件进行涡流探伤检查的专用设备，现有航空涡流探伤检查设备均不具备兼容飞机和发动机部件检查功能，功能单一；仅根据单一的飞机或发动机部件结构设计探杆的样式，不能满足飞机-发动机部件检测结构要求；试块的材料和损伤数据样板不能满足检测标定要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，实现以往单一的飞机用涡流检查设备和航空发动机用涡流检查设备功能整合，达到使用一型设备实现飞机和发动机指定项目的涡流检查目的。

本发明的技术方案是：一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，包括：主机100、发动机篦齿盘探杆200、飞机轮毂探杆300、飞机主框探杆400、发动机篦齿盘试块500、飞机轮毂试块600、飞机主框试块700；在发动机篦齿盘涡流检查时，将发动机篦齿盘探杆200连接主机100，使用发动机篦齿盘试块500标定检查基准；在飞机轮毂涡流检查时，将飞机轮毂探杆300连接主机100，使用飞机轮毂试块600标定检查基准；在飞机主框涡流检查时，将飞机主框探杆400连接主机100，使用飞机主框试块700标定检查基准。

优选的，所述发动机篦齿盘探杆200包括探头201、调整件202、探杆Ⅰ203、推块204、手柄205、导线Ⅰ206、插头Ⅰ207；所述探杆Ⅰ203一端通过调整件202安装探头201，另一端安装手柄205，所述手柄205上设有驱动调整件202的推块204，所述手柄205另一端通过导线Ⅰ206连接插头Ⅰ207。

优选的，所述飞机轮毂探杆300包括检测线圈Ⅱ301、探杆Ⅱ302、导线Ⅱ303、插头Ⅱ304；所述探杆Ⅱ302一端安装检测线圈Ⅱ301，另一端通过导线Ⅱ303连接插头Ⅱ304。

优选的，所述飞机主框探杆400包括检测线圈Ⅲ401、***402、定位螺丝403、探杆Ⅲ404、导线Ⅲ405、插头Ⅲ406；所述探杆Ⅲ404一端安装检测线圈Ⅲ401，另一端通过导线Ⅲ405连接插头Ⅲ406，所述探杆Ⅲ404上安装***402和定位螺丝403。

优选的，所述发动机篦齿盘试块500为弧形条状，上面设有两个孔，在孔内和孔边缘设有裂纹缺陷。

优选的，所述飞机轮毂试块600为双面刻槽对比试块，上表面刻槽深度从左到右分别为0.1、0.2、0.4、0.6mm，深度允许误差为深度标称值的±15％，但不超出±0.05mm；下表面刻槽深度从左到右分别为0.8、1.0、1.2、1.4mm，深度允许误差为±0.1mm；刻槽宽度均为0.13±0.01mm。

优选的，所述飞机主框试块700上设有五个孔，孔Ⅰ无裂纹；分别在孔Ⅱ、孔Ⅲ、孔Ⅳ上刻上角裂纹，刻伤宽度：0.13±0.02mm，孔Ⅱ角裂纹深度H为0.67mm，孔Ⅲ角裂纹深度H为1.27mm；孔Ⅳ角裂纹深度H为3mm，孔Ⅱ、孔Ⅲ、孔Ⅳ上裂纹长度与深度H等长，精度等级±0.05mm；孔Ⅴ为贯穿性裂纹，穿透厚板，刻伤宽度0.13±0.02mm，裂纹长度为5mm，深度H为10mm，精度等级±0.05mm。

本发明具有以下有益的效果：

本发明实现以往单一的飞机用涡流检查设备和航空发动机用涡流检查设备功能整合，使用一型设备实现飞机和发动机指定项目的涡流检查。

附图说明

图1为涡流探伤原理图；

图2为本发明的整体结构图；

图3为本发明中主机面板的示意图；

图4为本发明中发动机篦齿盘探杆的结构图；

图5为本发明中飞机轮毂探杆的结构图；

图6为本发明中飞机主框探杆的结构图；

图7为本发明中发动机篦齿盘试块的结构图；

图8为本发明中飞机主框试块的结构图；

图9为本发明中飞机轮毂试块的结构图；

图10为发动机九级篦齿盘探伤***位-均压孔示意图；

图11为飞机结构1框检查区域(阴影部分)；

图12为飞机结构2框检查区域(阴影部分)；

图13为前轮毂涡流探伤重点检查区域；

图14为主轮毂涡流探伤重点检查区域；

图中：100、主机；200、发动机篦齿盘探杆；201、探头；202、调整件；203、探杆Ⅰ；204、推块；205、手柄；206、导线Ⅰ；207、插头Ⅰ；300、飞机轮毂探杆；301、检测线圈Ⅱ；302、探杆Ⅱ；303、导线Ⅱ；304、插头Ⅱ；400、飞机主框探杆；401、检测线圈Ⅲ；402、***；403、定位螺丝；404、探杆Ⅲ；405、导线Ⅲ；406、插头Ⅲ；500、发动机篦齿盘试块；600、飞机轮毂试块；700、飞机主框试块；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

一、概述

涡流探伤仪是航空地面保障常用设备，本发明主要用于飞机前/主机轮轮毂、活动轮缘、结构框等结构件以及发动机九级篦齿盘的均压孔无损探伤检查检测。

二、工作原理(如图1所示)

涡流探伤是很多NDT(无损检测)方法之一，它应用电磁学基本理论作为导体检测的基础。当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，涡流的强度和分布随之变化，通过检测涡流的变化情况，间接地指导导体内部缺陷的存在及金属是否发生了变化。

涡流探伤仪的原理是用激磁线圈使导体构件内产生涡电流，借助探测线圈测定电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。按照探测线圈的形状不同，可分为穿过式(用于线材、棒材和管材)、探头式(用于构件表面的局部检测)和***式(用于管孔的内部检测)三种。设备采用的探头形式是探头式和***式。

三、总体设计(如图2所示)

主机\***软件重新开发设计，用于集成发动机九级篦齿盘涡流探伤、飞机轮毂与飞机结构框探伤三项功能。新研制用于飞机轮毂和飞机结构框探伤的探杆，重新设计具备特定环境适应性的防护。

涡流探伤仪经整合设计后，样件为两个包装箱，一个为主机箱，一个为探杆箱，因发动机涡流检查工作较多，使用较频繁，配置的数量较多。

一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，包括：主机100、发动机篦齿盘探杆200、飞机轮毂探杆300、飞机主框探杆400、发动机篦齿盘试块500、飞机轮毂试块600、飞机主框试块700；在发动机篦齿盘涡流检查时，将发动机篦齿盘探杆200连接主机100，使用发动机篦齿盘试块500标定检查基准；在飞机轮毂涡流检查时，将飞机轮毂探杆300连接主机100，使用飞机轮毂试块600标定检查基准；在飞机主框涡流检查时，将飞机主框探杆400连接主机100，使用飞机主框试块700标定检查基准。

四、主机设计(如图3所示)

主机功能性设计：

·操作简便：菜单提示，热键帮助。

·操作菜单：主菜单、分菜单显示直接，操作界面直观。

·显示：采用EL屏(有机电致发光显示屏)。

·数据分析：仪器可对所采集的信号进行回放、分析和打印。

·数据存储：检测参数、图形、文件可存储于仪器内并随时调用。

·数据通讯：可通过网口或者USB通讯接口与计算机或同类仪器通信，传输仪器图形、文件等数据。

·便携实用：体积小、重量轻、能耗低，结构紧凑轻便。交直流一体电源模块，仪器能在电池供电下连续工作8小时以上。

·平衡：采用快速模拟平衡技术和数字式电子平衡技术。

·增益调节：先进的增益技术，可调范围大，调节步长细。

·显示功能：具有多踪图形显示，自动日历、时间显示，在线操作提示帮助显示。

·应用简便：不需要对被检测表面做任何处理；不需要对被检测对象做专门充磁。

·高灵敏度：金属缺陷的位置和大小可在检测过程中确定。

主机结构设计：

涡流探伤仪是一体化便携设备，采用电致发光显示屏，触摸键盘操作，内置充电电池。用户可根据检测需要选配打印机等外部设备。仪器采用全数字化设计，内置电脑，无需过多控制旋钮拨盘开关，全部功能与操作由软件控制完成。

五、探杆设计

1、发动机篦齿盘探杆

如图4所示，发动机篦齿盘探杆200由探头201、调整件202、探杆Ⅰ203、推块204、手柄205、导线Ⅰ206、插头Ⅰ207组成。探头201用于涡流检测，调整件202用于调整进入孔探口和调整探头201测量角度，探杆Ⅰ203适应操作空间调整成型，推块204调整移动驱动调整件202，手柄205用于操作者把持，导线Ⅰ206用于传输电信号，插头Ⅰ207用于与主机100连接传递电信号。探杆探测端部设计成手动可变弯折角度，实现探头90度与180度的探伤方向变换。

发动机篦齿盘探杆200能够在发动机装机状态进入探伤部位，探头201通过发动机观察口盖位置保持平直，探伤时，能够进入与发动机轴线平行的均压孔。

2、飞机轮毂探杆

如图5所示，飞机轮毂探杆300由检测线圈Ⅱ301、探杆Ⅱ302、导线Ⅱ303、插头Ⅱ304组成；检测线圈Ⅱ301用于涡流检测，探杆Ⅱ302用于操作者握持，导线Ⅱ303及插头Ⅱ304用于电信号传输。

飞机轮毂探杆300为通用涡流探伤探杆，主要检测轮毂表面裂纹。飞机轮毂探杆300为手持式，由较长的线束连接插座，中间探杆Ⅱ302比较短，探伤位置较窄时方便伸入探伤。

3、飞机主框探杆

如图6所示，飞机主框探杆400由检测线圈Ⅲ401、***402、定位螺丝403、探杆Ⅲ404、导线Ⅲ405、插头Ⅲ406组成；检测线圈Ⅲ401用于涡流检测，***402用于调整和定位检测位置，探杆Ⅲ404用于握持，导线Ⅲ405、插头Ⅲ406用于传输电信号。

飞机主框探杆400主要检测孔内裂纹。飞机主框探杆400通过定位螺丝403调整检测线圈Ⅲ401伸出固定座的长度，从而调节检测线圈Ⅲ401伸入被测孔的深度。在深入被测孔后，通过旋转固定座，实现孔内这个深度的位置圆周方向检测，飞机主框探杆400使用时保持探头垂直***被测孔内，定位螺丝403需用专用螺丝刀锁紧后才能旋转探杆，探杆Ⅲ404旋转时也需保持与孔内方向垂直。

六、试块设计

1、发动机篦齿盘试块

发动机篦齿盘试块500按照检测零件的材料、结构设计。发动机篦齿盘试块500设计为弧形条状，厚度为5mm，上面制作两个孔，尺寸分别为5.0mm与5.2mm。在孔内和孔边缘，制作裂纹缺陷，缺陷尺寸见图7。缺陷用于涡流检测标准比对。

2、飞机主框试块

飞机主框试块700材料同飞机结构1框和结构2框。飞机主框试块结构模拟主框结构，制造人工缺陷前；孔Ⅰ无裂纹；分别在孔Ⅱ、孔Ⅲ、孔Ⅳ上刻上角裂纹，刻伤宽度：0.13±0.02mm，孔Ⅱ角裂纹深度H为0.67mm，孔Ⅲ角裂纹深度H为1.27mm；孔Ⅳ角裂纹深度H为3mm，孔Ⅱ、孔Ⅲ、孔Ⅳ上裂纹长度与深度H等长，精度等级±0.05mm；孔Ⅴ为贯穿性裂纹，穿透厚板，刻伤宽度0.13±0.02mm，裂纹长度为5mm，深度H为10mm，精度等级±0.05mm。在侧面用电化学腐蚀刻印标注刻伤长度，刻印的标记与裂纹同侧；直径6.5mm小孔旁边的2.5mm小孔，在铆接两层试块前，在较厚试块上铆接完成。通过6颗铆钉将两层试块铆接，铆钉孔径为4mm。

3、飞机轮毂试块

飞机轮毂试块600参照GJB 2908–97《涡流检验方法》标准，评价缺陷深度的双面刻槽对比试块，采用双面刻槽制作。轮毂涡流检验用对比试块材料与被测零件相同。

上表面刻槽深度从左到右分别为0.1、0.2、0.4、0.6mm，深度允许误差为深度标称值的±15％，但不超出±0.05mm；下表面刻槽深度从左到右分别为0.8、1.0、1.2、1.4mm，深度允许误差为±0.1mm；刻槽宽度均为0.13±0.01mm。制造人工缺陷前，按GJB2367A-2005进行荧光渗透检测，对比试块上的人工缺陷可为纵向或横向刻槽，刻槽的截面类型为V型。对比试块上的刻槽采用机械加工、电火花加工或化学腐蚀。加工时不允许引起试块变形。不允许有其他表面开口显示。

七、涡流检测方法

1、发动机九级篦齿盘

将柔性孔探仪准备好，使之处于待机状态。将孔探仪柔性探头***发动机内涵道支板上部的孔。将孔探仪柔性探头调到九级篦齿盘均压孔的远端位置，调整探头方向，确保孔探仪能看到九级篦齿盘均压孔及探杆传感器，锁定孔探仪探头。

调整涡流探伤仪探杆手柄推块将传感器呈伸直状态，将探杆传感器***支板下部的孔。探杆传感器***后，将涡流探伤仪探杆传感器恢复自由垂直状态。用专用摇转工具缓慢转动发动机高压转子一定角度，使九级篦齿盘的一个均压孔处于探杆传感器的正对面。

通过孔探仪观察被检查的均压孔和探杆传感器，传感器垂直***高压压气机九级篦齿盘第一个均压孔。

检查完第一个均压孔后，将传感器垂直抽出并保持在待***位置，转动高压转子，通过孔探仪观察九级篦齿盘下一个均压孔处于探杆传感器的***位置。

重复上一个均压孔探伤检查工作进行探伤检查。

2、飞机结构框

飞机结构1框区域16个托板螺母孔6.5H9(图中椭圆内)内壁的疲劳裂纹(见图11)。

飞机结构2框区域9个托板螺母孔6.5H9(图中椭圆内)内壁的疲劳裂纹(见图12)。

从飞机上拆下结构1框区域16个自锁螺母与结构2框区域9个自锁螺钉。拆下飞机相应蒙皮。将探杆探头垂直***孔内，旋转探杆一圈到两圈，旋转时也需保持探杆探头与孔内方向垂直。按顺序探伤检查所有飞机结构框托板螺母孔。

每检查5～10个孔，要用试块对传感器进行一次校准，校准无异常后继续检查，如有异常，校准后重复检查已经检查过的托板螺母孔。

检查完毕，恢复飞机结构框蒙皮，恢复相应托板螺母自锁螺钉。

3、飞机轮毂

拆下轮毂。将探头垂直轻放在***位。以“W”扫查方式检查一周，扫查间距小于2mm，扫查速度约25mm/s。依次将内半轮毂所有***位扫查完毕，更换检查外半轮毂时要利用试块对设备进行重新校准。

如果出现与晃动信号成一定夹角的信号，且进入报警框，则可能存在裂纹缺陷。当发现有疑似裂纹时，当在附近良好处重新“平衡”并重复检查，以验证信号是否具有良好的重复性。

扫查时保持探头与检查面垂直，并注意观察信号轨迹。若信号沿晃动信号轨迹进入报警框，并不表明存在裂纹；真正的裂纹信号是从平衡点与晃动信号成一定夹角进入报警框。

经现场调试本发明探伤发动机九级篦齿盘探伤模块参数正常，主机、探头与试块联机调试参数正常，对缺陷能够显示并报警。在飞机上不拆点火电嘴状态测试可以完成左、右发动机九级篦齿盘涡流探伤，使用良好。

本发明地面调试，轮毂涡流探伤模块参数正常，主机、探头与试块联机调试参数正常，对缺陷能够显示并报警，机上测试可以进行飞机主轮，前/主机轮轮毂、活动轮缘等结构件探伤，使用良好。

本发明地面调试，主框涡流探伤模块参数正常，主机、探头与试块联机调试参数正常，对缺陷能够显示并报警，机上测试可以进行飞机结构1框16个托板螺母孔6.5H9内孔壁，结构2框9个托板螺母孔6.5H9内孔壁探伤，使用良好。

本发明通过优化设计，整合了不同设备的使用功能，完成了规定项目的发动机和飞机涡流探伤检查技术指标，功能上取代了使用两套设备进行规定项目的检查工作，节省了设备采购成本，提高了航空地面保障设备利用率，降低了设备的维护保养成本，符合航空地面保障设备的综合化、通用化、小型化发展要求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，包括：主机(100)、发动机篦齿盘探杆(200)、飞机轮毂探杆(300)、飞机主框探杆(400)、发动机篦齿盘试块(500)、飞机轮毂试块(600)、飞机主框试块(700)；在发动机篦齿盘涡流检查时，将发动机篦齿盘探杆(200)连接主机(100)，使用发动机篦齿盘试块(500)标定检查基准；在飞机轮毂涡流检查时，将飞机轮毂探杆(300)连接主机(100)，使用飞机轮毂试块(600)标定检查基准；在飞机主框涡流检查时，将飞机主框探杆(400)连接主机(100)，使用飞机主框试块(700)标定检查基准。

2.按照权利要求1所述的一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，所述发动机篦齿盘探杆(200)包括探头(201)、调整件(202)、探杆Ⅰ(203)、推块(204)、手柄(205)、导线Ⅰ(206)、插头Ⅰ(207)；所述探杆Ⅰ(203)一端通过调整件(202)安装探头(201)，另一端安装手柄(205)，所述手柄(205)上设有驱动调整件(202)的推块(204)，所述手柄(205)另一端通过导线Ⅰ(206)连接插头Ⅰ(207)。

3.按照权利要求1所述的一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，所述飞机轮毂探杆(300)包括检测线圈Ⅱ(301)、探杆Ⅱ(302)、导线Ⅱ(303)、插头Ⅱ(304)；所述探杆Ⅱ(302)一端安装检测线圈Ⅱ(301)，另一端通过导线Ⅱ(303)连接插头Ⅱ(304)。

4.按照权利要求1所述的一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，所述飞机主框探杆(400)包括检测线圈Ⅲ(401)、***(402)、定位螺丝(403)、探杆Ⅲ(404)、导线Ⅲ(405)、插头Ⅲ(406)；所述探杆Ⅲ(404)一端安装检测线圈Ⅲ(401)，另一端通过导线Ⅲ(405)连接插头Ⅲ(406)，所述探杆Ⅲ(404)上安装***(402)和定位螺丝(403)。

5.按照权利要求1所述的一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，所述发动机篦齿盘试块(500)为弧形条状，上面设有两个孔，在孔内和孔边缘设有裂纹缺陷。

6.按照权利要求1所述的一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，所述飞机轮毂试块(600)为双面刻槽对比试块，上表面刻槽深度从左到右分别为0.1、0.2、0.4、0.6mm，深度允许误差为深度标称值的±15％，但不超出±0.05mm；下表面刻槽深度从左到右分别为0.8、1.0、1.2、1.4mm，深度允许误差为±0.1mm；刻槽宽度均为0.13±0.01mm。

7.按照权利要求1所述的一种兼有飞机与发动机部件涡流检查功能的检测仪器，其特征在于，所述飞机主框试块(700)上设有五个孔，孔Ⅰ无裂纹；分别在孔Ⅱ、孔Ⅲ、孔Ⅳ上刻上角裂纹，刻伤宽度：0.13±0.02mm，孔Ⅱ角裂纹深度H为0.67mm，孔Ⅲ角裂纹深度H为1.27mm；孔Ⅳ角裂纹深度H为3mm，孔Ⅱ、孔Ⅲ、孔Ⅳ上裂纹长度与深度H等长，精度等级±0.05mm；孔Ⅴ为贯穿性裂纹，穿透厚板，刻伤宽度0.13±0.02mm，裂纹长度为5mm，深度H为10mm，精度等级±0.05mm。