Контроль некоторых деталей авиационной техники

В эксплуатации ультразвуковому контролю под­вергают разнообразные по форме и различные по размерам и материалам детали авиационной техники. Каждую деталь прове­ряют по специальной методике, отличающейся от других типом волны и рабочей частотой УЗК, размерами и формой искателей, способами ввода УЗК в зону контроля, способами настройки де­фектоскопов, расшифровкой результатов контроля и т. д. Рассмот­рим несколько таких методик.

Контроль лопаток роторов турбин и компрессоров. Зонами ультразвукового контроля лопаток в эксплуатации являются входная и выходная кромки, за исключением мертвых зон у замка и конца пера лопатки — ближней длиной 25—30 мм и дальней 5—7 мм. Лопатки последних ступеней турбин контро­лируют в реактивной трубе на расстыкованном самолете, а лопатки компрессоров — через специальные окна. Применяют дефектоскопы УЗДЛ-61-2М или УДМ-1М (УДМ-3) и искатели типа АИГ, возбуждающие в кромках поверхностные волны.

Настройку чувствительности дефектоскопа и длины развертки проводят по контрольным образцам, представляющим собой

лопатки контролируемой ступени ротора турбины или компрес­сора с контрольным отражателем в виде поперечного надреза на кромке глубиной 0,3 мм и шириной раскрытия около 0,1 мм. Места расположения надрезов выбирают в зависимости от длины лопатки на расстоянии от 10 до 30—60 мм от конца пера.

При контроле искатель приклады­вают к кромке у замка или на конце пера лопатки так, чтобы Г-образная кон­тактная поверхность его соприкасалась по радиусу скруглення кромки, а уступ Г-образной поверхности был обращен к корыту пера (рис. 6.24, а). Такое расположение искателя обеспечивает ввод в кромку максимальной энергии

УЗК.

Типичные осциллограммы, возникаю­щие на экране дефектоскопа при кон­троле лопаток, приведены на рис. 6.25. Возникновение только начального сиг­нала 1 и концевого 2 (рис. 6.25, а) сви­детельствует о хорошем акустическом контакте и отсутствии па кромке дефек­тов, способных отражать УЗК- Возникновение концевого 2 и промежуточного 3 эхо-сигналов (рис. 6.25, б) свидетельствует о наличии дефекта небольшой глубины (например, трещины глубиной до 1—4,5 мм или забоины), отразившего часть энер­гии УЗК, а возникновение только промежуточного интенсив­ного эхо-сигнала 3 и отсутствие концевого (рис. 6.25, в) — о наличии крупной трещины (глубиной более 1,5 мм), полно­стью отражающей УЗК. Причинами появления нескольких про межуточных сигналов, отличающихся по амплитуде (рис. 6.25, г), могут быть: мелкие трещины (растрескивания по границам зе­рен), эрозионно-коррозионные поражения, механические повреж­дения кромки или неоднородность структуры материала. Чтобы определить, являются лк выявленные дефекты поверхностными или внутренними, лопатки, дающие такого вида осциллограммы, подвергают цветному и оптико-визуальному контролю. Если при контроле лопаток на экране наблюдают только начальный сигнал, а концевого и промежуточных нет, то это свидетельствует о пло­хом акустическом контакте. Акустического контакта добиваются путем нанесения контактной смазки и перемещения искателя на

3— 5 мм от места ввода вдоль кромки н поворота ее влево-вправо на 5—10°. Такое перемещение искателя позволяет устранить воз­можный перекос его из-за вогнутости кромки в месте перехода к замку.

Появление на экране слабого концевого сигнала или его отсутствие при хорошем акустическом контакте является призна­ком крупнозернистости материала лопатки, рассеивающего УЗК.

Такие лопатки называют нспро заучиваемым и. Некоторые из них можно проверить ультразвуком более низкой частоты, но при этом понижается чувствительность. Нспрозвучнваемые эма­лированные лопатки проверяют токовихревым методом, а неэма­лированные и хромоалнтированные — цветным.

а в

Кроме эхо-сигналов от указанных дефектов, на экране дефек­тоскопа у начального импульса на участке развертки 15—30 мм (в зависимости от длины лопатки) иногда возникают сигналы- помехи, обусловленные отражением УЗК от призмы искателя. Этот участок характеризует мертвую зону дефектоскопа с данным искателем.

Помехи могут возникать от неисправностей искателя (замас­ливание демпфера, разрушение пьезопластины и др.). Чтобы отличить сигналы-помехи от сигналов, отраженных от дефектов, искатель перемещают вдоль кромки на 10—15 мм. При этом эхо — сигналы от дефектов будут перемещаться но экрану, а сигналы — помехи — оставаться на прежнем месте.

Ультразвуковым методом на кромках лопаток выявляют тре­щины усталости и ползучести (открытые или находящиеся под слоем эмали), механические и эрозионно-коррозионные пораже­ния (мелкие забоины с острыми краями, коррозионные язвины,

раковины, рис. 6.26, а) и внутренние дефекты (разнозернп — стость структуры материала, неметаллические включения, рис. 6.26,6)!

Контроль цельноштампованных кожухов камер сгорания.

Ультразвуковому контролю подвергают конусную часть кожуха

длиной 250 мм от сварного шва. Применяют дефектоскоп УЗДЛ-61-2М и искатель ЛИГ-3 с плоской контактной поверхностью,

возбуждающий в оболочке кожуха нормальные волны. Дефектоскоп на­страивают по контрольному образцу, представляющему собой кожух, на на­ружной поверхности которого вдоль образующей нанесена риска глубиной 0,1 мм, длиной 60—80 мм.

Прозвучивание оболочки кожуха на двигателе проводят по частям из трех положений искателя (рис. 6.27), направляя нормальные волны по окружности кожуха. Из положения III лрозвучивают места I и II, откуда про­изводился контроль открытой и за­крытой части кожуха. При поиске де­фектов искатель 3 (рис. 6.28) мед­ленно передвигают по слою масла вдоль образующей, одновременно по­ворачивая его на 5—10° и слегка на­клоняя вперед и назад. Если в контро­лируемом участке кожуха 1 нет дефектов, то на экране будут на­блюдаться только начальный сигнал 1 (рис. 6.29, а) и сигналы — помехи 2. Последние возникают от масляной прослойки между искателем и поверхностью кожуха. Они постоянно появляются на

участке развертки длиной до 25 мм. Соответствующий участок кожуха является мертвой зоной. При наличии дефекта в контро­лируемой зоне кожуха на экране возникает от него зхо-снгнал 3 (рис. 6.29,6), отличающийся от эхо-сигналов от дефектов на кром-

ках лопаток значительно большей шириной. Так как концевого сигнала нет (дальность проэвучивания дефектоскопа меньше длины окружности), то при поиске дефектов особое внимание об-

Рис. 6.29, Типичные осциллограммы контроля кожухов камер сгорания:

а — при отсутствии дефектов в материале кожуха; б — при наличии протяженного дефекта; і — начальный сигнал; Ї — сигналы-помехи; 3 —эхо-сигнал от дефекта

ращают на обеспечение акустического контакта. Проверку по­следнего проводят, периодически направляя УЗ К в сторону свар­ного шва 2 (рис. 6.28). При хорошем контакте на экране дефекто­

Приближенно длину протяженного дефекта определяют перед­вижением искателя вдоль образующей. За начало и конец отсчета длины принимают точки ввода центрального луча, в которых амплитуда эхо-сигналов от дефекта составляет 10 мм.

Ультразвуковым методом в материале кожуха выявляют следующие поверхностные и внутренние дефекты, распро­страняющиеся вдоль его обра­зующей: расслоения (рис. 6.30), закаты, неметаллические вклю­чения, волосовины, трещины и риски глубиной 0,05 мм и более.

Контроль диска ротора ком­прессора. Контролю подвер­гают зону 1 (рис. 6.31) пере­хода от полотна диска к сту­пичной части со стороны кока двигателя с целью выявления трещин. Контроль проводят при снятом коке дефектоско­пом УЗДЛ-61-2М. Применяют искатель 2, возбуждающий в материале диска поверхностные УЗК частотой 2,5 МГц. Направ­ление прозвучивания — по радиусу от обода диска к ступице. Для сохранения неизменного положения оси искателя относительно радиуса диска на искателе имеются фиксирующие упоры 3. При поиске трещин этими упорами искатель поджимают к стенке у пе­рехода полотна к ободу диска. Настройку чувствительности де­фектоскопа проводят по контрольному отражателю в виде надреза, выполненного на образце из диска в месте вероятного возникно­вения трещин. Амплитуду эхо-сигнала от контрольного отража­теля устанавливают 30 мм, на шкале экрана отмечают положение этого сигнала и по обе стороны отметки па расстоянии 3 мм крас­ным карандашом наносят два штриха 4.

Контроль проводят, медленно передвигая искатель по слою контактной смазки, нанесенной на полотно диска у стенки обода. Акустический контакт проверяют по амплитуде концевого эхо- сигнала 5. Возникновение эхо-сигнала 6 между нанесенными штрихами свидетельствует о наличии трещины в диске.

Контроль сварных швов рам. Целью контроля является обна­ружение трещин и других дефектов в стыковом сварном шве рам толщиной 25—28 мм при доступе с наружной стороны рамы, где шов зачищен. Для контроля применяют дефектоскопы ДУК-66П или УДМ-3 (УДМ-1М), которые позволяют исключить влияние мешающих факторов (проплавов в корне шва и неровностей на за­крытой поверхности рамы). Поиск дефектов осуществляют наклон-

——————————————————————————————————-

ными искателями с углом падения 40° на частоте 2,5 МГц и двух уровнях чувствительности — поисковой и отбраковочной (отбо­рочной).

Настройку дефектоскопов на поисковую и отбраковочную чув­ствительность производят по стандартному контрольному образцу из органического стекла № 1 (ГОСТ 14782—75), а установку дли­тельности строба-импульса — по образцу, изготовленному из мате­риала контролируемой детали.

Дефектоскоп считается настроенным на отбраковочную чувст­вительность, если амплитуда эхо-сигнала от отверстия а стандарт­ном образце № 1 на глубине 25 мм составляет 30 мм (ДУК-66П) или 40 мм (УДМ-1М, УДМ-3), и настроенным на поисковую чув­ствительность, если амплитуда эхо-сигнала имеет такие же значе­ния, но на глубине 35 мм от отверстия.

Длительность строба-импульса устанавливают соответствую­щую прозвучиваемой толщине шва —28 или 25 мм (если ме­шающие факторы отсутствуют) или толщине 24 и 21 мм (при на­личии нсудаленного проплава в корне шва). Прозвучивание про­водят прямым лучом (см. рис. 6.21, а) с обеих сторон шва. При передвижении искатель поворачивают на ±10° относительно его вертикальной оси.

Во время контроля следят за обеспечением акустического кон­такта, так как концевой эхо-сигнал отсутствует. При наличии в

материале шва трещины 3 (рис. 6.32,6) на экране в области стро­ба-импульса 6 возникает эхо-сигнал 7 от дефекта. Шов бракуют, если амплитуда эхо-сигналов от дефектов превышает 40 мм при настройке на отбраковочную чувствительность. Такая методика

ультразвукового контроля обеспечивает выявление трещин в свар­ных швах площадью 2 мм2 с раскрытием не менее 0,05 мм.

Контроль осей поворотных узлов проводят с целью обнаруже­ния трещин в слое основного металла, расположенном на расстоя­нии от 20 до 65 мм от торца оси (рис. 6.33, а). Применяют дефек­тоскоп ДУК-66П и прямой искатель, работающий по совмещенной схеме включения. Продольные волны вводят со стороны торцов оси (рис. 6.33, б). При ширине наружного пояса 12 мм приме­няют искатель с частотой 2,5 МГц, а при ширине пояса <12 мм — искатель с частотой 5 МГц.

•Длительность строба-импульса, соответствующую прозвучивае — мому слою металла толщиной 45 мм, устанавливают по металли­ческому контрольному образцу, а настройку дефектоскопа на от­браковочную чувствительность — по стандартному образцу № 1 (ГОСТ 14782—75). При этом чувствительность устанавливают та­кую, чтобы амплитуда эхо-сигнала от контрольного отражателя, расположенного на глубине 35 мм при контроле па частоте

2,5 МГц, и от отражателя, расположенного на глубине 20 мм при контроле на частоте 5МГц, составляла 30±2 мм.

Перед контролем торцы оси протирают насухо. Контактную смазку ЦИАТИМ-201 наносят кистью на всю поверхность торца и последовательно прозву — чивают один участок за дру­гим, сканируя искатель с шагом 1 = 5 мм. Таким пу­тем оси прозвучивают с обоих торцов. В целях об­легчения поиска трещин чувствительность дефекто­скопа несколько увеличи­вают по сравнению с на­строенной отбраковочной чувствительностью уменьше­нием ослабления на 10 дБ с помощью ручки ОСЛАБ­ЛЕНИЕ. При появлении на экране в зоне строба-импуль­са эхо-сигнала на торце оси отмечают место положения искателя, дефектоскоп на­страивают на отбраковоч­ную чувствительность и по­вторно проверяют данный участок оси. Если на экране возникает эхо-сигнал ампли­тудой 30 мм и более, изме­ряют условную протяжен­ность h и глубину залегания дефекта. Условную протя­женность дефекта опреде­ляют по перемещению иска­теля вдоль пояса торца оси.

За крайние положения иска­теля принимают такие, при которых амплитуда эхо-сиг­нала от трещины достигает 20 мм. Характер трещины, обнаруженной ультразвуковым методом в материале оси, показан па рис. 6.34.

Контроль клеевых соединений обшивки с сотовым заполните­лем (интерцептора, закрылков, руля поворота, крыльевых при­жимных щитков, лопастей несущего винта и других деталей) про­водят импедансиым акустическим дефектоскопом ИАД-3 или И АД-2. Рассмотрим методику контроля в амплитудном варианте нмпедансного метода.

В качестве контрольных образцов для настройки дефектоско­пов используют части контролируемых деталей с искусственными или с естественными дефектами в виде непроклея размером от 0,5 £>доп и более (Ццоп — максимальная протяженность дефекта, допустимого согласно ТУ на отбраковку).

Используются два основных режима контроля: резонансный и нерезонансный. Резонансный ре­жим применяют при контроле конструкции с толстой (для алю­миниевого сплава свыше 0,7— 0,8 мм) металлической обшивкой и жестким внутренним элемен­том (лонжероном, нервюрой, стрингером и др.). Контроль со­товых панелей с обшивками из алюминиевого сплава до 0,7— 0,8 мм, изделий с металлической обшивкой и пенопластовым запол­нителем и др. проводят в нерезо­нансном режиме. При настройке выбирают режим, дающий мини­мальный разброс показаний дефек­тоскопа на контрольном образце.

Настройку дефектоскопа ИАД-3 на нерезонансный режим проводят в следующем по­рядке. Все ручки прибора устанавливают в исходные положения согласно инструкции по его эксплуатации; тумблер ФАЗА перево­дят в нижнее положение. Рабочую частоту устанавливают ручкой ЧАСТОТА, выбирая ее в зависимости от жесткости изделия. Для контроля сотовых панелей с тонкой обшивкой (для алюминиевого сплава—до 0,4 мм) и крупной ячейкой сот (сторона 5—6 мм) следует применять частоты 1 — 1,2 кГц, а для контроля изделий с обшивкой толщиной 0,4—0,8 мм —2—3,5 кГц. Датчик ДИ-1 (длинный) или ДИ-2 (короткий) хорошо прижимают к обшивке контрольного образца (см. рис. 6.8, а) и с помощью ручек МОЩ­НОСТЬ и УСИЛЕНИЕ добиваются, чтобы при перемещении дат­чика в этой зоне минимальное отклонение стрелки было в преде­лах 80—90% всей шкалы амплитудного индикатора А. Затем дат­чик передвигают по поверхности контрольного образца в зону с дефектом. При правильной настройке прибора должна откло­ниться его стрелка влево и загореться красная сигнальная лам­почка. До начала контроля детали следует убедиться, что все де­фекты в контрольном образце выявляются хорошо. В процессе настройки и контроля допускается отклонение стрелки индика­тора А дефектоскопа за пределы шкалы.

Контроль проводят, перемещая датчик по поверхности контро-

Лируёмой детали (рис. 6.35) и одновременно наблюдая за сигна­льной лампочкой, находящейся в датчике. Перемещать датчик не­обходимо с легким нажимом со скоростью не более 1,5 м/с, удер­живая его по нормали к поверхности с точностью ±10°. Шаг ска — нирования / выбирают равным 0,5 Одоп. Контуры выявленных де­фектов очерчивают на поверхности изделия мягким карандашом по показаниям дефектоскопа.

Рис. 6.35. Схема сканирования датчика при контроле клеевого соеди­нения обшивки с сотовым заполнителем нмпеданспым методом: / — обшивка; 2 — датчик; 3 — траектория сканирования: (—шаг сканирования

Участки со смятыми сотами могут давать ложные показания. Ложные показания могут возникать в виде периодического вклю­чения лампочки при контроле тонких обшивок из алюминиевого сплава толщиной 0,3—0,6 мм на сотах с размерами сторон ячеек 6 мм.

Сотовые панели с мелкими и средними ячейками заполнителя (сторона ячейки 2,5—4 мм) и средними толщинами обшивок (0,4—0,6 мм для алюминиевых сплавов) контролируют импеданс — ным методом в фазовом варианте.