飛機(jī)鋁合金燒傷檢測(cè)方法

1、飛機(jī)鋁合金燒傷檢測(cè)方法    摘要 飛機(jī)的結(jié)構(gòu)燒傷如果不能得到及時(shí)檢測(cè)與維修，將會(huì)埋下嚴(yán)重的安全隱患。本文將對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的燒傷特點(diǎn)及鋁合金燒傷的檢測(cè)方法等問(wèn)題進(jìn)行分析與闡述。 關(guān)鍵詞 飛機(jī)；鋁合金；燒傷檢測(cè) 中圖分類號(hào)V27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）54-0128-02 飛機(jī)的結(jié)構(gòu)燒傷不但會(huì)在表面形成起泡、變形、燒熔等損傷，更重要的會(huì)引起表面看不到的硬度、剛度、強(qiáng)度及其塑性等變化，如果不能及時(shí)檢測(cè)并采取一定維修手段，將會(huì)留下嚴(yán)重的安全隱患。因此，加強(qiáng)對(duì)飛機(jī)鋁合金燒傷的檢測(cè)方法研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)燒傷概述

2、 1.1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的材料特點(diǎn) 現(xiàn)代化飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料以鋁合金為主，還有個(gè)別新型飛機(jī)除了鋁合金外，應(yīng)用鈦合金或復(fù)合材料等。例如，某型號(hào)飛機(jī)中采用了CA超硬鋁和LY12硬鋁，有些飛機(jī)除了應(yīng)用類似硬鋁材料之外，還應(yīng)用了較多鈦合金材料。 1.2 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的燒傷 在飛機(jī)的燒傷過(guò)程中，在著火區(qū)內(nèi)形成溫度場(chǎng)，而鋁合金結(jié)構(gòu)則受到不同時(shí)間、不同溫度的加熱，其燒傷程度各有區(qū)別。一般距離著火點(diǎn)近的地方，加熱溫度高、熱量多，鋁合金往往會(huì)起泡、燒熔甚至燒毀，嚴(yán)重降低材料性能，屬燒傷嚴(yán)重區(qū)；離著火點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置，由于受到的溫度高但是并不均勻，材料性能有所下降，但是經(jīng)過(guò)修復(fù)后仍可使用，屬于燒傷的輕微區(qū)；離著火點(diǎn)更遠(yuǎn)的位置，雖然

3、金屬結(jié)構(gòu)也會(huì)受到熱傳導(dǎo)作用，但是由于鋁合金的散熱條件較好，且受到短時(shí)間的高溫影響，材料性能不會(huì)改變，屬于未燒傷區(qū)。 從飛機(jī)的燒傷原因來(lái)看，在平時(shí)的事故中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)屬于油管密集區(qū)，工作溫度非常高，因此容易發(fā)生泄漏并引起著火，其燒傷部位大多靠近發(fā)動(dòng)機(jī)；而在用于戰(zhàn)斗的飛機(jī)中，整體油箱面積大，容易受到武器攻擊而著火，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)或者尾噴管等位置受到攻擊后容易被燒傷，依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，機(jī)身蒙皮、機(jī)翼整體壁板、框架、大梁等主要結(jié)構(gòu)最容易發(fā)生燒傷，需重點(diǎn)引起注意。 1.3 鋁合金燒傷后的性能變化 當(dāng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生燒傷時(shí)，金屬材料所處的環(huán)境與溫度等不斷變化，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之發(fā)生變化，這種變化與金屬的熱處

4、理過(guò)程類似。一般情況下，在飛機(jī)燒傷檢測(cè)中，多以穩(wěn)定后的鋁合金為對(duì)象，加強(qiáng)對(duì)其硬度、強(qiáng)度、電導(dǎo)率等變化影響。 2 飛機(jī)鋁合金燒傷檢測(cè)的影響因素 影響飛機(jī)鋁合金燒傷檢測(cè)結(jié)果的因素有很多，其中突出因素有以下幾點(diǎn)： 1）鋁合金表面曲率。由于飛機(jī)燒傷的部位不同，表面曲率也有所區(qū)別。彎曲的表面會(huì)對(duì)線圈提離或者受到渦流作用影響，改變渦流； 2）材料的厚度。鋁合金材料的厚度直接影響了渦流的分布。如果材料厚度大于渦流的三倍以上滲透深度，則認(rèn)定可以避免厚度效應(yīng)； 3）激勵(lì)的信號(hào)頻率。激勵(lì)的信號(hào)頻率變化會(huì)改變渦流滲透的深度，因此會(huì)對(duì)燒傷檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生直接影響。因此，除了要求信號(hào)頻率的穩(wěn)定性之外，還應(yīng)選擇與鋁合金適應(yīng)的

5、激勵(lì)信號(hào)頻率，可提高燒傷檢測(cè)效率與質(zhì)量。 3 飛機(jī)鋁合金燒傷檢測(cè)方法 3.1 色澤檢測(cè)法 色澤檢測(cè)法主要根據(jù)飛機(jī)鋁合金在不同的受熱條件下，顏色與光澤會(huì)按照規(guī)律發(fā)生變化，以此判斷燒傷情況。例如飛機(jī)鋁合金表面燒傷之后，會(huì)隨著冒煙而變黑，而表面的陽(yáng)極氧化層、漆層以及刷涂的黃色磁漆等根據(jù)不同的燃燒條件會(huì)產(chǎn)生顏色的變化。對(duì)照色澤變化圖譜，劃分出燒傷嚴(yán)重區(qū)、燒傷輕微區(qū)及未燒傷區(qū)。但是在對(duì)實(shí)際燒傷的飛機(jī)進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)一般其燒傷部位都會(huì)被硝煙或者油煙覆蓋，而不能直接觀察到顏色的變化情況。 3.2 硬度測(cè)定法 由于飛機(jī)燒傷會(huì)降低鋁合金強(qiáng)度，硬度測(cè)定法就是根據(jù)燒傷后材料硬度變化來(lái)判斷燒傷情況的方法。在實(shí)際應(yīng)用中

6、，主要有以下兩種方法：一是試片挖取法。也就是在燒傷最嚴(yán)重的地方挖取試片，通過(guò)臺(tái)式硬度計(jì)測(cè)量其硬度，再與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較分析。二是使用便攜式硬度計(jì)在原位進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)方法的效率高、不具破壞性，但是這種快速檢測(cè)方法的數(shù)值不準(zhǔn)確，可能受到鋁合金結(jié)構(gòu)的彈性變形影響。一般不容易從飛機(jī)上拆裝的構(gòu)件，可采取標(biāo)準(zhǔn)試塊及錘擊式硬度計(jì)。如果燒傷鋁合金的壓痕直徑大于標(biāo)準(zhǔn)試塊，則說(shuō)明其強(qiáng)度有所下降。同時(shí)注意到，在使用這種方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，對(duì)鋁合金構(gòu)件有一定要求，其厚度必須在6mm以上。 3.3 金相檢測(cè)法 金相檢測(cè)法是對(duì)鋁合金材料通過(guò)顯微組織來(lái)判斷材料的燒傷狀況。以此觀察鋁合金晶界的表面脫碳、氧化或者顯微裂紋等現(xiàn)象，

7、通過(guò)金相法判斷鋁合金的過(guò)燒情況，主要從以下3個(gè)特征進(jìn)行判斷：1）材料組織中會(huì)出現(xiàn)復(fù)熔共晶球團(tuán)；2）晶界的局部復(fù)熔加寬；3）在3個(gè)晶粒的交界位置產(chǎn)生復(fù)熔三角形。只要出現(xiàn)其中任何一種特征，均可判斷為過(guò)燒。金相檢測(cè)法作為檢測(cè)效率較高的方法，也需要在檢測(cè)時(shí)挖取試片，但是對(duì)試片的制取要求較高，所以檢測(cè)速度相對(duì)比較慢，也對(duì)工作人員的專業(yè)水平有所要求。 另外，在挖取試片過(guò)程中很可能對(duì)飛機(jī)構(gòu)件產(chǎn)生破壞，需要事后修補(bǔ)，這樣提高了維修成本，增加復(fù)雜性。因此，金相檢測(cè)法僅適用于方便挖取試片的部位，例如飛機(jī)蒙皮，而不適用于飛機(jī)的重要構(gòu)件位置，其應(yīng)用范圍受到一定限制。 3.4 電導(dǎo)率檢測(cè)法 前面所述幾種燒傷檢測(cè)方法，多

8、存在檢測(cè)效率低、可能對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生破壞等劣勢(shì)，與現(xiàn)代化的高速檢測(cè)要求不符。對(duì)于無(wú)法挖取試片的燒傷位置或者肉眼無(wú)法觀測(cè)的燒傷試件，需要現(xiàn)代化的先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)來(lái)探測(cè)，即無(wú)損檢測(cè)方法電導(dǎo)率檢測(cè)法。與傳統(tǒng)的色相檢測(cè)、硬度檢測(cè)等方法相比，電導(dǎo)率檢測(cè)法主要具備以下特點(diǎn)： 1）檢測(cè)方法更便捷、精確度高。在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)先平衡調(diào)整儀器，將探針?lè)湃胄枰綔y(cè)的飛機(jī)鋁合金表面，即可以直接從儀器表中讀取電導(dǎo)率值； 2）電導(dǎo)率檢測(cè)法適合檢測(cè)鋁合金表面與近表面的缺陷，其自動(dòng)化水平高，不需要表面試件清理、不需要耦合劑； 3）可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的原位檢測(cè)，也就是當(dāng)飛機(jī)沒(méi)有拆卸之前就可以對(duì)燒傷部位進(jìn)行檢查，提高檢測(cè)效率。 參考文獻(xiàn) 1郭興旺.飛機(jī)鋁板腐蝕的熱無(wú)損檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理方法J.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，20093. 2周志平，洪小麗，湛建平.飛機(jī)鋁合金構(gòu)建性能的試驗(yàn)研究J.新技術(shù)新工藝，20086. 3吳德新，黃通生.某型飛機(jī)燒傷機(jī)理研