钛合金蜂窝结构蒙皮脱焊缺陷锁相红外热成像检测

蒙皮脱焊是钛合金蜂窝结构制造和服役过程中最常见的缺陷类型。受钛合金材料热导率低的影响,钛合金蜂窝结构中蒙皮越厚,红外热成像检测时其表面反映脱焊缺陷信息的温度差异信号就越弱,检测难度就越大。针对这一问题,研究了不同蒙皮厚度钛合金蜂窝结构锁相红外热成像检测时调制频率的选取范围。建立了钛合金蜂窝结构锁相红外热成像检测有限元模型,分析了蒙皮表面温度在调制热流作用下的变化历程,基于相关算法提取了蒙皮表面对应缺陷区和非缺陷区的相位差,分析了相位差与调制频率、蒙皮厚度的关系。利用锁相红外热成像检测系统对预制脱焊缺陷的蜂窝试件进行了实验研究,获得了缺陷区与非缺陷区信号相位差与调制频率的关系。研究结果表明,针对蒙皮厚度为0.6-2.0 mm的钛合金蜂窝结构,采用0.04-0.10 Hz的调制频率能够获得最佳检测结果。研究结果为钛合金蜂窝结构实际检测提供了工艺指导。

钛合金蜂窝蒙皮脱焊线性调频激励红外检测

变蒙皮厚度的钛合金蜂窝在航空航天领域有着广泛的应用,蒙皮脱焊是钛合金蜂窝结构最常见的缺陷类型之一。传统锁相红外检测由于调制频率单一,不能对变蒙皮厚度的蒙皮脱焊实现一次性检测,检测效率低。针对这一问题,研究了线性调频激励红外检测以及激励参数选择方法。使用ANSYS建立了钛合金蜂窝有限元仿真模型,通过相关算法计算了对应脱焊区域和正常区域的相位差,分析了频带范围、啁啾时间对相位差绝对值最大值的影响以及蒙皮厚度与相位差绝对值最大值所在频率成分的关系。利用线性调频激励对预制脱焊缺陷的蜂窝试样进行了实验研究,获得了不同频带范围和不同啁啾时间下的相位图。实验结果表明,采用频带范围为0.01~0.21 Hz,啁啾时间为22 s的线性调频信号可以对蒙皮厚度为0.6~1.2 mm的钛合金蜂窝实现一次性检测,为钛合金蜂窝结构的实际检测提供了工艺指导。