金属蜂窝胶接结构冲击损伤的无损检测.pdfVIP

金属蜂窝胶接结构冲击损伤的无损检测 一——～一～———一 北京航空工艺研究所 张斌 宋秀荣 沈阳飞机制造集团有限责任公司 张淑香张德智王珏 摘要 本文介绍了应用声阻法与超声反射法对金属蜂窝胶接结构中意外冲击引起的凹坑损伤进行检测 与识别的技术。结合对这种特殊损伤的检测，分析了声阻与超声检测的可行性与可靠性。 金属蜂窝胶接结构由于具有良好的物理特性．被广泛地应用于航空、航天及民用工业。但金属蜂窝 胶接产品在胶接过程中影响胶接质量的因素尚存在一定的不稳定因素，如胶粘剂质量、固化工艺(如固 化温度、固化压力、时间等)、胶接表面预处理的质量等，致使产品质量离散性很大，易产生多种缺陷。 金属蜂窝胶接产品中的缺陷主要可分为两类，一类是由于蜂窝结构本身在预处理、胶接、加工过程中产 生的缺陷，主要有蜂窝变形、蜂窝压皱、节点分离等；另一类缺陷是金属蒙皮与蜂窝在胶接过程中产生 的缺陷，如脱粘等。这些缺陷的存在严重影响了金属蜂窝胶接产品，尤其是航空、航天产品的使用与安 全。对于这些在胶接过程中胶接工艺的不完善等原因造成的缺陷人们关注的较多，相应地开展的检测方 法研究也较为丰富．主要有声阻检测、超声检测、X--射线检测、激光检测、红外检测等。均取得了一定 的检测效果。但另外还有一种特殊的、由于意外冲击引起的凹坑损伤，对于缺陷的检测主要是判别损伤 是否脱粘以及脱粘的区域。本文应用两种检测方法～声阻法与超声法一对该损伤进行了检测原理分 析与试验研究与对比。 检嗣原理 在航空、航天工厂中对金属蜂窝胶接产品进行检测，声阻检测方法是一种较为常用的检测方法。声 阻检测的主要原理基于：利于电声换能器激发试件振动，而反映试件振动特性的机械振动阻抗(即施加 于某系统的交变力——振动推力．对于所得判的沿力的方向着力点上的振动速度的比值，这比值代表这 系统对振动推动激起振动的阻力。)反作用于换能器，构成换能器的负载，使换能器的某些特性随着不同 的负载而变化。因此只需对换能器的特性进行检测，即可对表示试件振动特性的机械振动阻抗即可对胶 接质量进行检测。 试件的机械振动阻抗如何反映胶接状态昵?为了定性地说明二者之问的相互关系，咀无张力圆薄板 机械阻抗近似计算公式(见公式I)予以说明。 当胶接试件为上蒙皮+蜂窝+下蒙皮胶接而成。(如图l所示) 上蘩皮 蜂窝 脱粘 下蒙皮 图1胶接结构示意圈 ‘O zm—F 式中 ZM——机械振动阻抗 毛——耆力点振动速度 ∞——者力点振动角速度 口——翻板质量 h一圆扳厚度 。一圆板直径 卜圆板材料的弹性模量 叮——柑料泊格比 日一为换能器振动所涉厦韵区域 声阻胶接质量的捡铡从结构振动机械阻抗方式来看．结构的振动机械阻抗与试件的结构参数及其振 动的频率有关。以下从试件的结构方面来讨论结构对振动机械阻抗的作用，进而得出对与胶接质量的对 应关系。 1)蒙皮材料与厚度 从结构机械阻抗分析，蒙皮的机械阻抗。相当于整个蜂窝夹层与蒙皮脱粘缺陷时的机械阻抗。从检 测灵敏度角度来要求．蒙皮越薄，机械越大，检测灵敏度越高。 2)蜂窝夹层材料及厚度 与蒙皮材料及厚度的影响相反，当夹层与蒙皮胶接良好的区域的振动机械阻抗越大则检测灵敏度越 高。因此此时材料密度越大，蜂格越小，