【内部教材】飞机结构与修理 第六章 飞机结构的损伤及其检测PPT文档.ppt

,61 飞机结构的损伤一、观察飞机结构有哪些种类的损伤？提示：1.飞机结构包括各种材料结构件、紧固件及连接接头；2.各种损伤（处）外表有什么特征？,61 飞机结构的损伤一、损伤的基本类型(一)按损伤程度分类 按损伤程度可以分为三类：可允许损伤 可修理损伤 不可修理损伤。,1可允许损伤 结构件中存在损伤，但不需要做任何修理或仅需做简单修理，这种不要求做补强修理或更换损伤结构件的损伤称为可允许损伤。,2可修理损伤 结构损伤较严重，需要进行加强修理，这类损伤称为可修理损伤。,3不可修理损伤 结构损伤严重，已不能修复，或者进行修理在经济上不合算，在这种情况下需局部或整体更换损伤件，达到排除故障的目的，这种损伤称为不可修理损伤。,(二)按损伤原因分类 有6种 1飞机非正常使用所造成的损伤 飞机在飞行和起飞、着陆过程中，由于某种原因，使飞机产生过大的使用过载，常常会造成飞机结构的损伤。例如，飞机进入急盘旋所造成的操纵面损伤，飞机粗猛着陆所造成的起落架及邻近结构的损伤等。当作用在蒙皮上的局部气动载荷过大时，蒙皮可能会产生显著的鼓胀或下陷。,2非正常维护行为所造成的损伤 飞机在停机或维护过程中，由于非正常的维护行为或其他原因，也可能造成飞机结构的损伤。例如，刮伤、划伤及撞伤等。,3交变载荷所造成的疲劳损伤 由交变载荷所造成的疲劳损伤是飞机结构的常见损伤。有80%以上是因交变载荷引起的疲劳裂纹损伤。,4各种使用环境所造成的腐蚀损伤 飞机在使用过程中，腐蚀环境，使飞机结构产生腐蚀。例如，沿海地区的氯化物、潮湿空气、水分以及其它污染液(酸液、碱液、水银以及牲畜的粪、尿等)对飞机结构的腐蚀。,5摩擦损伤 飞机结构件之间的相对摩擦，会造成摩擦损伤，也常导致产生磨损疲劳裂纹。,6紧固件松动损伤 飞机结构件之间通常采用铆钉或螺栓(或螺钉)连接在一起。这些紧固件长期在交变载荷、腐蚀环境以及振动环境影响下，可能产生松动损伤。,二、飞机结构裂纹损伤的类型及特征 应力腐蚀裂纹 常见的裂纹 疲劳裂纹 腐蚀疲劳裂纹等。1.应力腐蚀裂纹 应力腐蚀是指处于应力状态下的材料,在腐蚀介质中使腐蚀加速的腐蚀形式。由应力腐蚀产生的裂纹称为应力腐蚀裂纹。,应力腐蚀通常发生在腐蚀环境中受拉伸载荷的金属结构上。结构中的应力可以是由于热处理过程中冷却方法不正确而引起的,也可以是由于紧固件的干涉配合而引起的。处于长期拉应力状态的金属构件,一旦受到应力腐蚀,对裂纹是很敏感的。早期迹象可能出现一个或几个点坑。一旦裂纹产生,发展的速度就较快。,应力腐蚀一般局限于由易受腐蚀材料制成的锻件、厚的挤压件和其他厚截面的构件上，即应力腐蚀局限于平面应变占主导地位的构件。此外,应力腐蚀还经常发生在承力蒙皮的铆钉、压入衬套的周围和管道的锥形接头等部位。,从宏观看应力腐蚀断裂的断口一般有三个区：开裂源区 应力腐蚀裂纹的扩展区 瞬时断裂区(1)开裂源区 该区的断口腐蚀较为严重，开裂源的根部往往有蚀坑。铝合金的应力腐蚀裂纹几乎都是沿着晶界发生的。,(2)应力腐蚀裂纹的扩展区 这是应力腐蚀裂纹缓慢扩展过程中所形成的区域。这一缓慢扩展过程是材料的组织与应力及介质相互作用的过程。,(3)瞬时断裂区 应力腐蚀裂纹的断口是粗糙不平的。而这种不平度是随着材料的组织与晶粒度而变化的。由于腐蚀产物的存在，在应力腐蚀断口上，可以明显看到，裂纹缓慢扩展区和因为构件的有效截面不能承受载荷而瞬时断裂的区域是截然不同的。,应力腐蚀裂纹通常宽度较窄，不易引起人们注意，又被腐蚀产物覆盖，所以很难发现，有时必须采用无损探伤技术进行检查。构件发生应力腐蚀断裂时，常常是在事先没有明显预兆的情况下突然发生，因此对飞机的飞行安全危害较大。,2疲劳裂纹 材料在交变载荷(或应力)作用下，当循环应力超过材料的疲劳强度时，在材料表面将引发裂纹，该裂纹称为疲劳裂纹(或称机械疲劳裂纹)。疲劳裂纹逐步扩展而发生的断裂叫做疲劳断裂。疲劳断裂三个阶段：（1）疲劳裂纹的产生（2）稳定扩展（3）瞬时断裂,疲劳断裂在宏观上属脆性断裂，所以构件的疲劳断裂通常是突然发生的。这种断裂方式给构件失效前的预报和预防工作带来极大的困难。典型的疲劳破坏断口按照断裂过程有三个区域：疲劳源、疲劳裂纹稳定扩展区及瞬时断裂区，如图6一1所示。,(1)疲劳裂纹源区 疲劳源是疲劳裂纹的起点，常发生在表面，特别是应力集中严重的地方；构件间相互擦伤的地方也常是疲劳裂纹开始的地方；如果构件内部存在缺陷(如脆性夹杂物、空洞、化学成分偏析等，也可在亚表面或内部发生；另外，当表面存在足够高的残余应力时，裂纹源也可在亚表面产生。,通常用肉眼或低倍放大镜就能大致断定裂纹源的位置。疲劳源在整个疲劳断面中所占的比例很小，它多呈半圆形或半椭圆形。疲劳源的数目可能是一个，也可能是多个。一般应力水平较高，应力集中系数较大时，容易出现多个疲劳源。同时，在疲劳源区，可能存在若干个疲劳核心。,(2)疲劳裂纹扩展区 它是疲劳断口最重要的特征区域，常呈贝壳状或海滩波纹状，如图6一1所示。疲劳裂纹断口的贝壳状波纹一般从疲劳裂纹源开始，向四周推进，呈弧形线条。它垂直于疲劳裂纹扩展方向。拉应力使疲劳裂纹扩展，压应力使疲劳裂纹闭合。这样以来，裂纹两侧表面被反复挤压，因此裂纹扩展区是一个明亮的磨光区，愈接近疲劳源愈明亮。,在疲劳裂纹扩展后期，由于有效截面不断减小，构件的实际应力不断增加，裂纹扩展速率提高，于是这种疲劳裂纹加速扩展区的断口较粗糙而不规则，可能伴有因材料撕裂而造成的台阶、小丘或弧形条带等。这是一种同时包含有静载和疲劳两种破坏方式的区域，它的扩展往往是不连续的。,(3)瞬时断裂区 它是疲劳裂纹长度达到临界尺寸后所发生的瞬时破断。它的大小常和材料、应力高低、有无应力集中等因素有关。一般应力较高、材料较脆时，瞬时断裂区面积较大；反之，应力较低。材料韧性较大时，瞬时断裂区面积就较小。瞬时断裂区的形状特征与静载破坏的特征基本相同，也是分为平断部分和斜断部分，平断部分属正断型，斜断部分属剪断型。,3腐蚀疲劳裂纹 金属材料在腐蚀环境下产生的疲劳裂纹叫做腐蚀疲劳裂纹。通常腐蚀疲劳裂纹往往萌生在腐蚀坑洞处。构件表面的腐蚀疲劳裂纹可多条同时存在。这也就是说，在一条主腐蚀裂纹附近，有可能形成多条表面次裂纹，并扩展到比较深的深度。这些次裂纹彼此大体上相互平行地向内扩展，在达到一定长度之后，便停止扩展，只有主裂纹继续扩展，并导致构件断裂。,因此，主裂纹附近出现多次裂纹的现象是腐蚀疲劳断裂的表面特征之一。一般说来，腐蚀疲劳裂纹在表面层比机械疲劳裂纹宽些。腐蚀疲劳裂纹断口上，既有腐蚀破坏的特征，又有疲劳破坏的特征。,三、飞机结构的腐蚀损伤特征 腐蚀按严重程度可分为：较轻腐蚀：腐蚀厚度小于原厚度的10；中等腐蚀：腐蚀厚度在原厚度的10%20%之间；严重腐蚀：腐蚀厚度大于原厚度的20%。,(一)飞机结构常用合金腐蚀产物的颜色特征 1铝合金和镁合金 腐蚀初期呈灰白色斑点，发展后出现灰白粉末状腐蚀产物，刮去腐蚀产物后底部出现麻坑。,2合金钢及碳钢 腐蚀刚开始时金属表面发暗，进一步发展变成褐色或棕黄色，严重的腐蚀呈棕色或褐色疤痕，甚至出现蚀坑。刮去腐蚀产物后，底部呈暗灰色，边缘不规则。,3铜合金 氧化铜是黑色，氧化亚铜是棕红色，硫化铜是黑色，氯化铜是绿色，故铜腐蚀后可呈现出棕红、绿、黑色。,4镀锡、镀镉、镀锌零件 腐蚀呈白色、灰色和黑色斑点或白色粉末薄层。如果基体金属腐蚀了，则腐蚀产物与基体金属的腐蚀产物相同。,5镀铝零件 腐蚀呈白色或黑色，严重时表面脱落，裸露出基体金属。,6不锈钢 不锈钢的腐蚀往往是出现黑色的坑点。,(二)构件腐蚀后的外表特征 1.铝合金和镁合金的腐蚀常在蒙皮边缘或铆钉头周围呈现出白色或灰白色的粉末。机身增压舱蒙皮上的铆钉，如果在铆钉头的后部出现如图6一2所示的尾迹，则说明该处的铆钉降低了连接作用和密封作用。由于铆钉漏气，当机身内充压时，就很容易使潮气进入到蒙皮接缝中去，从而产生腐蚀。,2.蒙皮在铆钉处呈现微凹现象 铝合金腐蚀产物的体积通常比铝合金的体积大，所以，积累的腐蚀产物可使蒙皮鼓起。从而使蒙皮在铆钉处呈现微凹现象。当蒙皮内部存在严重的腐蚀时，可在铆钉头周围呈现出很明显的凹坑现象。,3.铆钉出现断头现象，说明蒙皮内表面可能产生腐蚀。4.如果蒙皮上出现针眼大小的目视可见的小孔，这说明蒙皮可能产生了腐蚀。,5.搭接处凸起，可能是连接面之间产生了腐蚀。6.金属材料(特别是沿接缝处)表面的涂层变色，预示可能产生了腐蚀。7.胶接处开胶，可能是连接面之间产生了腐蚀,四、紧固件的损伤形式(一)铆钉的损伤模式及检查 1铆钉的静载破坏模式 有以下三种：剪切破坏 挤压破坏 铆钉头破坏,(1)剪切破坏 表现为铆钉杆的破坏。这种破坏是由于被连接件的相对滑移引起的。如果铆钉杆的承载超出了材料的屈服极限，并且继续超载，则相邻板之间会产生永久性的滑移，使铆钉杆产生折曲。当相对滑移量足够大时，铆钉杆产生剪切破坏。,(2)挤压破坏 在薄板上采用大铆钉可能会引起铆钉孔边缘出现挤压破坏。产生挤压破坏的板件必须更换。,(3)铆钉头破坏 铆钉头的破坏可能是由于连接处出现复合受载，使铆钉头受拉伸应力引起的。铆钉头和钉杆交界面的剪切会造成铆钉头破坏；对于厚板来说，引起铆钉头撬动的作用力，也可能破坏铆钉头。铆钉头脱落或任何明显的铆钉头歪斜都必须更换铆钉。,2铆钉的疲劳损伤和应力腐蚀损伤 在飞机结构振动环境严重或气动吸力高的部位，铆钉会承受交变拉应力的作用,容易产生疲劳破坏。例如，发动机进气口处,其蒙皮要求铆接质量高。超高强度铝锌合金对应力腐蚀比较敏感。因此，用这种合金制造出来的铆钉在飞机的使用环境下可能会发生应力腐蚀。例如，某型飞机上翼面使用的由超高强度铝合金制成的铆钉，曾发现数千个铆钉发生应力腐蚀。,3铆钉松动 受损伤铆钉的最明显特征是铆钉在孔中发生松动现象。有下列情况之一者，即表明铆钉已松动：(1)当压动铆钉头旁边的蒙皮时，蒙皮离开铆钉头并形成肉眼可见的明显间隙；,(2)如果发现铆钉周围有黑圈;铆钉松动后，铆钉头与埋头窝之间将因摩擦而产生金属粉末，这种粉末与污物附在铆钉头与钉孔之间的缝隙内而呈现黑圈。(3)在机身密封舱部位上的铆钉，如果铆钉头的背气流的一边形成黑色尾迹;表明铆钉已松动以及蒙皮内表面可能产生腐蚀；,(4)铆钉头已突出构件表面或者发生卷边翘起现象;(铆钉的松动已经很严重了)(5)铆钉头周围的油漆层出现碎裂或裂纹;(6)成群钉头倾斜并且钉头多半向同一方向倾斜。如果铆钉出现倾斜，但不成群地出现，并且不是向同一方向倾斜，那么这种钉头倾斜可能是由于铆接质量不高造成的。,一般说来，铆钉松动多发生在构件受力大、变形大以及撞击和振动剧烈的部位。例如，在加强肋与翼梁腹板、蒙皮的连接处，铆钉就比较容易松动。为了防止铆钉松动，在修理中应保证铆接质量合乎要求，在维护中要经常注意检查。对松动的铆钉，应及时按规定更换，不允许把原铆钉重新打紧。因为对于已经产生了永久变形的铆钉进行敲打，不仅难以达到使钉杆良好填充钉孔的目的，而且会加速损坏。通常情况下，应用直径大一级的铆钉替换这些已松动的铆钉。,(二)螺栓的损伤模式及检查 螺栓或螺钉的静载破坏模式与铆钉的静载破坏模式相同。螺栓或螺钉拧紧后，靠螺纹之间的摩擦力保持在拧紧状态的。如果螺栓拧得不够紧:(1)螺纹之间的摩擦力就比较小，构件振动时，螺钉就会逐渐松动，甚至脱落。,(2)螺钉松动后，被固定的构件就会翘起，使飞机的空气动力性能变差，连接强度下降，并使雨水、尘土等容易进入机体内部，引起内部构件腐蚀。,因此，螺钉必须按规定拧紧。此外，同一构件上各个螺钉的拧紧度必须一致。否则，紧者容易损伤，松者容易脱落，而且蒙皮也会因受力不均匀而翘曲。飞机结构上的连接螺栓，通常承受较高的交变应力，产生疲劳破坏是很常见的故障。在飞机结构维护和修理过程中，应认真按规定检查螺栓的损伤。损伤的螺栓应及时更换。,五、接头的损伤模式 接头的损伤，按其损伤性质和特征可分为：(1)裂纹损伤：疲劳裂纹、腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、氢脆或镉脆裂纹以及意外事故造成的静载破坏裂纹;(2)划伤、擦伤、刮伤和压坑损伤;(3)孔的挤压损伤;(4)摩擦损伤。,1接头的疲劳损伤 飞机结构的接头，承受和传递很大的载荷，经受着高交变应力的作用；另外，一般说来接头部位的结构形状复杂，应力集中现象严重。因此，在这些部位的应力集中处(例如孔边和拐角处，易于萌生疲劳裂纹，发生疲劳破坏。,2接头的应力腐蚀 因为飞机结构的接头，承受和传递高载荷。通常用超硬铝合金、高强度钢、钛合金等材料经模压、锻制而成。它们对应力腐蚀具有较强的敏感性；另外，接头部位容易产生由热处理等工艺引起的残余应力，也容易产生装配应力。根据维修资料统计，大部分构件的应力腐蚀是由残余应力和装配应力引起的。所以，接头易于萌生应力腐蚀裂纹，导致应力腐蚀破坏。,3接头的氢脆、镉脆及锌脆等脆裂损伤 用高强度钢材制成的飞机结构的接头还具有氢脆、镉脆等脆断倾向。所以，用这种材料制成的接头如果加工工艺、热处理工艺、电镀工艺不合理，就容易产生氢脆、镉脆及锌脆等脆裂损伤。,62 飞机结构损伤检查的方法及选取 飞机结构损伤检查的方法：一般目视检查法 目视检查法 详细目视检查法 无损检测法。,一、目视检查法 检查者在一定光亮度的场合下，用眼睛目视检查飞机或飞机构件，有时还需要借助其他工具(如：手电筒、反光镜、放大镜、内窥镜等)实现目视检查，这种方法称为目视检查法(又称光学一目视检查法)。在航空维修中，光学一目视检查是保证飞行安全的重要检查手段之一。,飞机结构的目视检查可分为:1.环绕飞机一周的目视检查(称为巡视检查)2.一般的结构目视检查 3.特殊的零部件的详细目视检查等。检查者在目视检查过程中，要注意检查裂纹、腐蚀、螺钉松动、间隙、漆层的完好性等损伤。,在作目视检查时，有时需要打开检查口盖、整流罩、放泄燃油和进行清洗、或除去涂层等。另外.常常需要借助其他工具来实现目视检查，如：手电筒、反光镜、放大镜、内窥镜等辅助工具。,其中，内窥镜又称孔探仪，是具有多种用途的光学检测工具，可用于各种各样视力极限所不能看到部位的检查。但是，它不适合用于宽度窄的小裂纹的检查，只能用来检查限定区域内的较长裂纹、结构破损或扭曲变形等缺陷。例如，采用内窥镜检查起落架作动筒内壁的裂纹和腐蚀等缺陷。,优点：操作简便、直观、成本低、检查范围广，以及可发现表面宽度大的裂纹、机械磨损、表面腐蚀、压伤、断裂、永久变形、保护层脱落、零件上的沉积物、系统的渗漏等损伤和缺陷。缺点：人的肉眼分辨率低，只能发现宽度较大的裂纹(宽度为0.10.01mm)，宽度小于0.01mm的裂纹就无法发现。,检查时需要良好的照明条件，通常规定，光学一目视检查的白光照度应不低于2000lx。只有在检查微小缺陷、零件内部缺陷以及目视所不能胜任的情况下，才需要采用无损探伤方法检查。即使是这样，所有部件在进行无损探伤之前，凡是能目视到的都必须经过目视检查。,二、无损检测法 在飞机维修和修理中常用的无损检测方法有：射线检测法 超声波检测法 磁粉检测法 涡流检测法 渗透检测法,1射线检测法 X射线（最常用）射线 射线 中子射线 X射线是一种波长很短的电磁波。它能穿透可见光不能穿透的物质，使感光胶片感光或使某些荧光物质发光。,X射线具有穿透金属或其它物质的能力，其穿透率随被照材料、厚度或密度而不同。X射线透过被检物体时，缺陷部位(如气孔、非金属夹渣等)和基体金属对射线的吸收能力是不同的。缺陷部位对射线的吸收能力大大低于正常部位对射线的吸收能力。,这样，透过有缺陷部位的射线强度高于正常部位对射线强度。所以，X射线胶片上相对应的缺陷部位接受的X射线粒子就多，所形成缺陷影像的黑度也就高。这样，缺陷的大小、形状、所在位置就反映在底片上了。,特点:(1)射线检测法不但可检测出材料表面缺陷，还可检查材料内部缺陷。(2)飞机上结构件可作原位检查。这样可节省为检查而拆装的工时，缩短飞机的维修停场时间。,(3)只能发现平行于射线束方向上具有足够厚度的裂纹。(当紧紧闭合的裂纹与射线束所呈的夹角超过5时，将很难发现它。这是因为在照射方向上几乎没有厚度差别的缘故。因此，有时需要进行多方位的照相。）（4）辨认缺陷需有一定的经验。,应用:用于检测飞机结构件的疲劳损伤和其他损伤(如腐蚀损伤)，在飞机上，能够采用X射线探伤方法检测的具体部位是：(1)机身：窗框、工艺对接框和加强框、进机门框(服务门框)、货舱门框以及机舱内各加温管道区等。,(2)机翼：机身与机翼连接肋(称为根肋)、加强肋、内外翼结合肋、翼梁、油箱工艺口(人工检查孔)以及缝翼、襟翼、副翼和导流板等。(3)水平尾翼：翼梁、翼肋以及升降舵内部结构等。,(4)垂直尾翼：翼梁、翼肋以及方向舵内部结构等。除列出的上述四个区域中的主要部位外，对维护和修理中产生怀疑的部位，如用其他方法不能实施检查时，可应用射线探伤法来检查。,2超声波检测法 高频声束射入被检材料，经过不同介质分界面时会发生反射，检测者分析反射声束，便可确定缺陷的存在及位置。这种检测方法称作超声波检测法。,超声波检测方法在飞机结构修理中主要是检测构件的疲劳裂纹和腐蚀。超声波探伤时，只要声束方向与裂纹之间夹角达到一定要求，即可清晰地显示裂纹缺陷。,3磁粉检测法 铁磁工件被磁化时，缺陷的存在会使得工件表面产生漏磁。磁粉检测就是通过检测漏磁来发现缺陷的一种无损检测方法。磁粉检测法是发现飞机结构中铁磁性材料构件表面或近表面缺陷的最可靠方法。,应用:绝大多数铁磁性材料制成的零、部件，其表面和近表面的缺陷都可以采用磁粉检测方法来检测。(主要用于检测锻钢件及焊件。)注意:非磁性材料，不能采用磁粉探伤检测缺陷，例如,奥氏体不锈钢。,特点:1)操作简便，检测迅速，缺陷直观;2)灵敏度高;3)只能探测铁磁性材料;4)不能确定缺陷的深度，只能确定缺陷的位置和长度。,4涡流检测法 工作原理:涡流检测是以电磁感应原理为基础的。检测线圈通以交变电流(即激励电流)，就会在线圈的周围产生一个交变的磁场(初级磁场)。如果将线圈靠近被检测的导电试件，在交变磁场的作用下，试件中就会感生出交变的电流涡流。而涡流也在试件中及其周围产生一个附加的交变磁场(次级磁场)。根据楞次定律可以知道次级磁场的方向与初级磁场的方向相反。,通过测量检测线圈中的电流变化量可以确定次级磁场的变化值。在理想试件中产生的涡流流动形式是一定的。如试件表面(或近表面)有裂纹的话，势必使涡流的流动发生畸变而影响次级磁场。这样通过比较，设法检测出这些涡流畸变的情况，就可以判断试件中有无缺陷，这就是涡流探伤的原理。,特点:1)对疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹缺陷比较敏感，有很高的灵敏度。2)可以在飞机末经拆卸的现场对许多部位作原位检查。3)只能检测导体构件并且不适合于检查大面积的损伤。,应用:可用来检测导电的铁磁性和非铁磁性金属表面或近表面的折叠、裂纹、空洞及夹杂等缺陷。在飞机结构的维修检查中，涡流探伤主要用于检查机翼大梁裂纹、框架的连接部位裂纹以及紧固件孔的周边裂纹，还可检查铝蒙皮的腐蚀损伤。在起落架等部件维修检查中，可采用涡流法检查一些功能构件上的疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹等。,应用举例:检查紧固件孔周边疲劳裂纹的方法，如图6一3所示，只要将大小与孔径相适应的探头在孔内旋转并上下移动扫描，就可以得到孔周边裂纹的信息。连接部位的大部分螺栓孔、铆钉孔(孔径4.7 25mm，板厚0.525mm)都可用这种方法进行检查。但是，当板厚在1.5mm以下时，板料太薄，边缘效应大，给检测带来了困难。原则上根据被检孔的大小制作探头，不管是孔径多大的孔都可进行这种检查。,在实际应用中，不同孔径的孔太多，即使是公称尺寸相同的孔径由于制造的误差不一样，实际孔径也是有差异的。为了实现使用较少的探头，检测较多不同孔径的孔，往往在探头的头部开有槽口。这样，可以使探头的检测范围具有少量的弹性，并且，能够改善探头与孔壁之间的接触状况，减少间隙效应。,5渗透检测法 定义:将一种含有染料的渗透剂涂在零构件表面上，渗透剂在毛细作用下渗入表面开口的缺陷中。然后,去除掉零构件表面上多余的渗透剂，再在零构件表面涂上一薄层显像剂，缺陷中的渗透剂在毛细作用下重新被吸附到零构件表面上，从而形成放大了的缺陷显示。在黑光灯下(荧光检测法)或在白光灯下(着色检测法)观察缺陷显示。这种检测方法称作渗透检测方法。,渗透检测是检查非松孔性材料表面缺陷的一种无损检测方法。它不受零构件的形状、大小、组织结构和化学成分及缺陷方位的影响。,特点:1)操作简单;2)缺陷显示直观;3)检测灵敏度比较高，复杂零构件一次可检查出几个方向缺陷;4)只能检查露出表面的开口缺陷，不能检测多孔性材料。,应用:广泛应用于黑色及有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工零件以及陶瓷、玻璃、塑料等零构件表面开口性缺陷的检测。采用这种检测方法能检查出裂纹、孔洞、折叠、分层、疏松等表面缺陷,三、飞机结构损伤无损检测方法的选取(一)表面裂纹的检测 对构件表面上有裂纹痕迹的裂纹或是穿透性的裂纹。按表6一1中给出的顺序优先选取。,表6一1 三种常见材料表面裂纹的无损探伤方法,1铝合金结构件 涡流检测是探测铝合金构件损伤的最通用方法，它最适合于检测铝合金构件表面裂纹。采用这种探伤方法只需简单地清洁或不清洁构件表面，探伤效率高；另外，采用这种方法，不受低温的影响。,涡流探伤是检测特定位置损伤的较好方法。但涡流检测不适合于检查大面积的损伤，因为探头必须扫描整个表面，这显然是太费时间了。在这种情况下，建议采用渗透检测方法。,2钢结构件 检测铁磁材料表面小裂纹时，应优先选用磁粉检测方法。它是检测铁磁材料表面小裂纹的最灵敏方法。对结构件的原位检查，推荐使用手提式磁轭或永久磁铁进行检查，也可用涡流探伤方法检查。,3钛合金结构件 探测钛合金结构件的表面裂纹，应优先选用渗透检测方法。钛合金主要用在高温结构部位，这些部位表面容易形成一层薄的油和炭黑层。因此，探伤时要特别注意清洗构件表面，保证裂纹部位清洁，易于渗透液渗透。不能清洁的区域，应采用涡流检测方法。,(二)隐藏面裂纹的检测 检测铝合金、钢和钛合金结构隐藏面裂纹，通常采用低频涡流检测法、X射线检测法或超声波检测法，如图6一4和图6一5所示。,1涡流检测法(1)可以检测第二层或更深层的裂纹;(2)可以检测到不垂直于构件表面的斜裂 纹;(3)检测裂纹的灵敏度随探测深度增加而 迅速降低。在6.35mm厚度以下，可以 发现的裂纹尺寸大约为12.7mm;,(4)不能检测出平行于检测表面的层状裂 纹;(5)此检测方法不能用在钢结构件上。这 是因为钢结构件是强磁性材料，由于 冷加工等原因，其表面导磁率随位置 变化很大，探伤时易产生干扰信号。,2X射线检测法(1)可以检测出第二层或更深层的裂纹;(2)裂纹检测灵敏度随材料总厚度增加而降低;,(3)必须能安置X射线源和成像底片，并且X射线束要垂直于构件表面(假设裂纹与表面呈90o);(4)裂纹的可检测性与其裂纹宽度有关，垂直于X射线束的紧闭合裂纹是检测不到的。裂纹必须与X射线束成一直线，与X射线方向超出5o的裂纹就不可能检测出来。,3超声波检测法(1)采用斜探头可以检测到不垂直构件表面的斜裂纹;(2)能检测到平行于构件表面的层状裂纹;(3)采用超声波检测法发现小裂纹的能力很强，能发现表面以下1.5mm1.5mm的裂纹;(4)只限于检查传感器能接近的构件。,(三)紧固件孔裂纹的检测 1.当卸下紧固件，检测紧固件孔裂纹时，应优先选用涡流检测(紧固件孔涡流探头)。,2.当不卸下紧固件时，可采用低频涡流检测(使用环状探头，只要使探头对准构件表面的紧固件头(图6一6)即可。,采用这种检测方法 能发现蒙皮或加强板孔边较长的裂纹。也可以采用超声剪切波探头检测安装着紧固件的孔边裂纹损伤，如图6一7所示。最小可检裂纹尺寸大约为1.5mm l.5mm。超声波法只能被用来检测上层蒙皮的裂纹。,(四)腐蚀检测方法的选取 发现和估计腐蚀损伤最常用无损检测方法是:X射线 涡流 超声波检测法,1X射线检测 可用X射线检测发现腐蚀产物离开腐蚀部位的严重腐蚀。当腐蚀产物留在原位时，基本上不能改变X射线照相的黑度，底片上显示不出腐蚀现象。X射线检测常用来检查机身桁条和框架构件上的腐蚀。在这些构件上的严重腐蚀常常会使构件产生凸起现象，或者腐蚀产物离开原腐蚀部位。这两种情况下，照相底片上都会显示出腐蚀。,2低频涡流检测 可用涡流检测发现或估计机身蒙皮隐蔽侧的腐蚀损伤。一般说来，总存在着某些腐蚀迹象，例如蒙皮凸起，提示检测者对怀疑区进行检测。涡流检测是估计机身蒙皮损伤的较好方法，因为它对晶界开裂是灵敏的，并且用该检测方法还能发现腐蚀部位上的小裂纹。,3用超声波数字厚度计检测 超声波数字厚度计可被用来从侧边测量板厚度，厚度读数可精确到1。可用数字厚度计测量较轻腐蚀。但是，确定中等腐蚀和严重腐蚀是不可靠的。这是因为厚度计测量要求有一个平的反射面，而中等腐蚀或严重腐蚀的腐蚀面凸凹不平，不能提供一个平的反射面。,63 结构件的可允许损伤及其修整措施一、损伤容限值的影响因素 损伤的等级不仅取决于损伤的严重程度，而且取决于损伤所在的区域和部位、损伤的类型、结构件的材料等。,飞机结构可允许损伤的容限值通常与下列几方面的因素有关：(1)损伤所在区域 对于要求保持良好气动外形的区域，通常对凹陷损伤容限值会提出较严格的要求。,（2）结构件的受力状态 构件受力大，应力水平高，则损伤容限值就偏低；反之，则损伤容限值就较高。,(3)损伤的方向 飞机结构件的划伤和擦伤的深度和长度容限值与损伤方向有关。一般说来，横向损伤(损伤方向与构件的纵向垂直)的容限值比纵向损伤(损伤方向平行于构件的纵向)的容限值低一些。,例如，安一24飞机大修手册中规定，在内、外翼面板上，横向划伤和擦伤的深度容限值为蒙皮厚度的15%，长度容限值为100mm；而对于纵向擦伤和划伤，深度容限值可达到蒙皮厚度的23%。这是因为横向划伤和擦伤基本上垂直面板的最大拉应力方向，结构件容易产生疲劳破坏。,(4)损伤的类型 划伤和腐蚀都是一种表面损伤，但是损伤类型不同，损伤深度容限值也不同。例如,波音737一300飞机结构修理手册中规定：增压机身蒙皮的擦伤深度容限值为蒙皮厚度的15%;腐蚀损伤的深度容限值为蒙皮厚度的10%,且最深不得超过0.025 in.(0.64mm)。,(5)结构件的类型和材料 当飞机结构件为锻件时，一般不允许存在凹陷损伤。对于存在这种损伤的锻件，通常采用加强或换件的方法进行修理。7075 和7178 铝合金构件以及钛合金构件不能去修整压坑。因为修整后容易产生裂纹。胶接区域的压坑不能修整，因为修后可能会脱胶。,(6)损伤所在部位 飞机结构擦伤、刮伤及腐蚀等损伤的容限值与损伤所在部位有关。如果损伤发生在机身下部增压区构件上或非增压区构件上，损伤深度容限值为构件厚度的15%；但对于机身增压区上部构件，损伤深度容限值为构件厚度的 l0。对于机身增压区，蒙皮不允许存在穿孔损伤，而对于非增压区，规定尺寸范围以内的穿孔损伤可允许保留一定的时间。,二、结构件的可允许损伤及其修整措施 在飞机结构修理手册中，给出了各典型构件的可允许损伤及其修整措施。,(一)蒙皮的可允许损伤及其修整措施 1可允许的凹陷损伤（1）引起凹陷损伤的原因：a.外来物的撞击(例如空中飞鸟的撞击)或意外事故等，会形成局部凹陷;b.不正确的维修行为，例如工具的碰撞，也会形成局部凹陷;c.不当飞行。,蒙皮、壁板和整流包皮的凹陷和(或)凸起变形，通常用波浪度表示。如果飞机表面的波浪度超过一定值：a.增大飞机的飞行阻力，影响飞机的飞行性能；b.降低其疲劳强度。,(2)可允许的凹陷损伤的界定 a.对于非气动力敏感区域，蒙皮凹陷或凸起变形通常规定为：最大凹陷或凸起深度 Y0.l25 in.(3.l8mm)；凹陷或凸起的最小宽度与最大深度之比(A/Y)30 见图6一8。,b.对于气动力敏感区域 波音737一300 飞机规定为:最大凹陷或凸起深度Y0.05 in.(l.27 mm)；波音747飞机规定值为：Y 0.03 in.(0.76 mm)。,注意：可允许的凹陷或凸起变形必须是光滑的，并且不得存在折痕、划伤或裂纹，也不能存在紧固件松动。另外，如果蒙皮凹陷或凸起区域存在疲劳裂纹或腐蚀，则应根据损伤程度进行修理。,当蒙皮的凹陷或凸起变形没有超过容限值时，不需要进行修理或周期检查；如果蒙皮凹陷或凸起变形超出容限值，但是在凹陷或凸起区没有发规紧固件剪断或松动，也没有紧固件孔明显变为椭圆孔的现象，如受条件限制不能马上修理，则应在C检时，检查是否有腐蚀现象和疲劳裂纹。必须指出，一般不能使用填补的方法修整超出容限的凹陷，因为这样做会妨碍发现腐蚀和疲劳裂纹。,2可允许的裂纹损伤 飞机结构上的主要承力蒙皮，例如增压机身蒙皮、机翼和尾翼的粱间蒙皮与前缘蒙皮等，当出现边缘裂纹时，通常可以按图6一9所示的方法修整掉边缘裂纹。修整后应采用无损探伤方法确认没有裂纹存在。注意:a.最大修整宽度不得超过 4 mm;b.要保证紧固件具有足够的边距。,图69,除可修整掉的边缘裂纹外，当主要承力蒙皮出现超过上述容限值的损伤或其他形式裂纹后，如果不对含裂纹蒙皮进行理论分析、计算以及必要的试验，是不允许裂纹存在的。飞机结构的非主要承力蒙皮，例如只承受局部气动载荷的整流包皮，可允许存在一定长度的裂纹，但应打止裂孔。,3可允许的划伤、擦伤和腐蚀等损伤 不同飞机对蒙皮划伤、擦伤和腐蚀等损伤容限值的规定是不同的。通常规定：划伤、擦伤深度容限值为蒙皮厚度的15；腐蚀损伤深度不超过蒙皮厚度的10%(损伤深度指修整后的深度)。,必须指出，当发现划伤、擦伤和腐蚀等损伤后，即使是可允许的损伤，也应尽快清除这些损伤。清除这些损伤的技术要求如图6一10所示。满足图示的技术要求，可降低因横截面变化而引起的应力集中，提高损伤件的疲劳强度。清除损伤后，一般规定局部横截面面积的减少量(包括原有的铆钉孔)不应超过横截面面积的15%。,(二)隔框、翼肋和翼粱的可允许损伤及其修整措施 1腹板元件的可允许损伤 飞机结构上的腹板元件包括翼梁腹板、翼肋腹板和机身隔框腹板等。它们的功能主要是承受和传递剪切载荷。因此，它们的受力状态如图6一11所示。,从该图上可以看出，腹板在剪应力作用下，沿 m n 方向受拉。所以，腹板元件对垂直 mn 方向的损伤较为敏感，容易发生疲劳破坏。,(l)可允许的凹陷损伤 当腹板承受的剪应力大于临界剪应力时，会产生弹性或塑性失稳，出现沿m 一n 方向的皱曲波形。如果失隐状态是属于塑性失稳，则会发现腹板存在皱曲波形;另外,在维修飞机的过程中，不正确的维护行为，也可能造成腹板局部凹陷。,一般规定，腹板元件(不包括锻件)的 最大凹陷深度容限值为0.125in.(3.l8 mm)，凹陷最小宽度与最大深度之比不小于30(图6一8)。如果凹陷区域光滑，不存在折痕、划伤或裂纹，也没有紧固件松动或拔出现象，则可不修整的这类可允许损伤，；注意：凹陷不允许延伸到与腹板相连接的构件上。,(2)可允许划伤、擦伤和腐蚀等损伤 当发现腹板边界存在腐蚀或裂纹等损伤时，一般规定可允许的损伤为：对机身隔框腹板，清除损伤宽度不超过5 mm;对机翼肋和梁的腹板，清除损伤宽度不超过2.5mm。但要保证紧固件有足够的边距。可按图6一9或者图612所示的技术要求清除边缘损伤。,一般规定：a.当腹板表面出现划伤、擦伤时，清除表面损伤后的深度不超过腹板厚度的15%；b.如果是腐蚀损伤，则不超过10%;并且，腹板横截面面积减少量(包括原有孔)不应超过腹板横截面面积的20%。,(3)可允许的破孔损伤 当腹板存在破孔损伤时，可用扩孔的方法进行修整;然后用铆钉把空孔填塞好。清除损伤后，可允许的最大扩孔直径可达6.0 mm。但是，破孔与其他损伤的距离一般要大于25 mm。从腹板上清除破孔所造成腹板横截面面积减少量(包括原有紧固件孔面)不超过原横截面面积的20。,2缘条元件的可允许损伤 翼梁、翼肋和机身隔框的缘条承受轴力，处于拉 压应力状态。a.当缘条的边缘出现损伤时，可按图6一9或图6一12清除损伤。最大允许清除宽度不应大于缘条上相应板条宽度的20%。,b.当缘条表面出现损伤时,最大允许清除深度一般不应超过缘条厚度的20%。一般说来，缘条不允许存在皱曲损伤。桁条构件的可允许损伤类同于粱缘条的可允许损伤。,(三)接头耳片的可允许损伤 接头耳片大都是铝合金锻件或高强度合金钢锻件，通常要传递和承受很大的载荷，。,通常规定：a.在耳片沿厚度方向的表面上清除划伤、擦伤和腐蚀等损伤后，其深度 x1 0.5 mm(图6一13)b.在耳片的两侧表面上，清除损伤后,其深度x2 0.25mm。但是，在衬套周围的邻近区域(一般为0.5 mm)内的两侧表面上，通常不允许采用清除损伤的方法修整耳片。,END,