铸造不锈钢机匣R角区域的水浸超声相控阵检测技术

大型燃气涡轮发动机不锈钢机匣结构中包含大量R角区域,该区域因壁厚较大且是曲面结构,制造过程中容易出现微裂纹、气孔、夹杂等缺陷。射线检测因受到R角曲面的形状限制而无法布置射线底片,并且大厚度R角区域也很难被射线穿透,造成射线检测灵敏度下降、缺陷出现漏检。由此,提出大型不锈钢机匣R角区域内部缺陷的超声水浸相控阵检测技术。将相控阵探头布置于机匣内环曲面,通过修正曲面聚焦法则控制阵元发射超声波在R角区域形成聚焦声场;通过建立数值仿真模型分析聚焦法则修正前后的声场聚焦性能,同时分析了水距对聚焦声场的影响;最后,基于修正的聚焦法则和优化的水距开展机匣R焦区区域的超声相控阵检测试验。结果表明:通过曲面聚焦法则修正和水距优化可在R角区域形成聚焦声场,该区域扇形扫描图像质量得到明显改善;能够显示Φ1.5 mm当量尺寸的横孔缺陷并具有良好的检测分辨率,-6 dB法下定量相对误差低至6.7%。

铸铝合金构件R角涡流检测试验研究

针对飞机机体结构R角区域检测难问题,设计研发了铸铝合金R角涡流检测探头,结合R角实际检测工况,提出采用硅钢作为涡流探头的屏蔽层,可有效屏蔽金属对检测信号的影响;进行了检测工艺参数优化试验,确定了最佳的检测频率,以实现对飞机机体结构R角区域裂纹的快速可靠检测。试验结果表明:在激励频率为400 k Hz时,检测信号幅值达到最大,研制的屏蔽涡流探头可有效检出裂纹参数为5.00 mm×0.13 mm×0.20 mm(长×宽×深)的人工缺陷,且能够对缺陷进行精准定位,为飞机铸铝合金R角裂纹的定量检测提供依据。