无损检测技术试验报告.docx

201 201 学年第 学期实验（实习）报告课程名称： 飞机结构防腐 授课班级： 授课教师： 姓 名： 学 号： 实验一 超声波检测法一、 实验目的1、了解超声波检测法的基本原理、优点和应用局限性。2、熟悉超声波检测设备的基本使用方法；熟悉使用垂直探头和斜探头探测试件内部缺陷的操作过程。二、 实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具体型号）数字式超声波探伤仪、被测试块和耦合剂三、 实验原理主要是基于超声波在试件中的传播特性：1、声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；2、超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；3、改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；4、根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。四、 实验步骤1、探头连接：将直探头、斜探头或其它类型探头与超声波探伤仪相连接。2、超声波探伤仪基本参数的设定：根据探伤构件的材料、外形尺寸及选用的探头类型，调节、设定超声波探伤仪的声速、声程等检测参数。3、仪器校准：利用标准校准试块，校准仪器，设定仪器零点。4、涂耦合剂：在探伤区域内涂抹耦合剂。5、进行探伤操作。五、 实验结果描述1、在纵波检测法中：工件无缺陷时，只显示始波和底波，当工件有缺陷时，在始波和底波之间出现一个伤波，当缺陷横截面积很大时，将无底波，声束被缺陷全反射。2、在横波检测法中：横波检测可以弥补纵波检测的不足之处，近表面检测能力高。因为横波穿透能力差，所以检测一般无底部回波，在缺陷的地方只有一个伤波出现。六、 回答思考题1、简述超声波检测法的特点及适用性。答: （1）适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；（2）穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为12mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；（3）缺陷定位较准确；（4）对面积型缺陷的检出率较高；（5）灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；（6）检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。2、说明纵波探测法根据什么确定缺陷的位置和大小。答:设探测面到缺陷的距离为x，材料厚度为t，从示波器始波T到伤波F的长度为LF，从始波到底波的长度为LB，可得x=(LFLB)t。由此，可求出缺陷的位置。另外伤波高度随缺陷或损伤增大而增高，所以可由伤波高度估计缺陷或损伤的大小。当缺陷或损伤很大时，可以移动探头，按显示缺陷或损伤的范围求出缺陷或损伤的延伸尺寸。3、分析超声波探测法中使用斜探头产生横波的特点，说明为什么在超声波检测中使用横波探测来辅助纵波探测。答：斜探头产生横波的特点：当把斜探头接触到构件上时，超声波在界面上会发生反射和折射。因为两者都是固体，反射波和折射波都存在纵波和横波，如图所示。图中，上部是第一种介质，其声速为c1，声压为P1，下部是第二种介质，声速为c2，声压为P2，L为入射纵波，L1为反射纵波，L2为折射纵波，S2为折射横波。图一、固体界面上的反射和折射当入射角L增大时，折射角也增大。当L增大到第一临界值（第一临界角LCr1)时，纵波折射角L2=90。因此，当入射角大于第一临界角时，在被检测构件中，只有横波射入。用斜探头检测时，如果被检测构件中的折射波同时存在纵波和横波，会给判断缺陷和损伤带来困难。因而，检测时要适当调节探头入射角（即斜楔块的角度），使入射角大于第一临界角，让被检测构件中只有折射的横波。当入射角继续增大到第二临界角（LCr2）时，横波折射角S2=90。如果入射角大于第二临界角，横波也将全反射。当入射角等于第二临界角时，只在构件表面存在表面波。超声波检测中使用横波探测来辅助纵波探测的原因：纵波检测受仪器盲区和分辨率的限制，表面和近表面检测能力低。横波检测可弥补纵波检测的不足之处。用纵波探头检测，工件中垂直于谈侧面的缺陷或损伤不易发现。因此，常辅以横波检查。横波波长短，检查缺陷能力比纵波高，波束指向性较好，分辨力强。实验二 涡流检测法一、 实验目的1、了解涡流检测法的基本原理、涡流检测深度的影响因素。2、了解涡流检测法的优缺点和应用局限性。3、熟悉涡流检测的基本步骤和涡流检测设备的基本使用方法。二、 实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具体型号）涡流探伤仪、带三条不同深度划痕的试样三、 实验原理涡流检测法是以电磁感应原理为基础的。在检测线圈上通交变电流（即激励电流），会在线圈的周围产生一个交变磁场（初级磁场），如果将线圈靠近被检测的导电工件，工件内会感生出交变电流涡流，涡流的大小、相位及流动形式等受到试件导电性、导磁性、形状尺寸、裂纹缺陷等多种因素的影响。而涡流在工件及其周围产生一个附加的交变磁场（次级磁场）。这个磁场的磁力线穿过激磁线圈时，就在线圈内产生感应电流，它的方向与激磁线圈中原来的电流方向相同。这样，检测线圈中的磁场就是激励电流和涡流共同感生的合成磁场。既然涡流受到试件导电性、导磁性、形状尺寸、裂纹缺陷等多因素的影响，由涡流产生的次级磁场也会受到这些因素影响，检测线圈中的合成磁场同样受到影响。因此，通过测量检测线圈中的电流变化量可以确定次生磁场的变化量。如果试件表面（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，导致线圈中电流的变化，从而反应出试件出缺陷的情况，这就是涡流检测的原理。四、 实验步骤1、首先应对试件表面进行清洗，去除试样表面对探伤有影响的附着物。2、连接探头和涡流探伤仪。3、仪器使用前，应先通电一定时间，使之稳定，然后才可选定试验规范和进行探伤。4、操作仪器菜单，设置合理的检测参数。5、必须在保证适当和正确的探伤性能的情况下来选定探伤规范。要把探伤仪器调整到能充分探测出所定的缺陷，而将缺陷以外的杂乱信号排除掉。(1) 探伤频率的选定。通常选择能把指定的对比试块上的人工缺陷检测出来的频率作为探伤频率。(2) 选择线圈。首先要使所选线圈能适合于试件的形状和尺寸，同时要使之能探测出指定的对比试块中的人工缺陷。(3) 探伤灵敏度的选择。它是在其他调整步骤完成之后进行的，要把指定试块上的人工缺陷的显示图像调整在探伤仪显示器的正常动作范围之内。(4) 探伤仪有平衡电桥时，应让试件在实际探伤状态下，放在无缺陷的部位进行电桥的平衡调整。(5) 对装有移相器的探伤议，要调整相位角，使指定的对比试块中的人工缺陷能最明显地探测出来，并将缺陷以外的杂乱信号排除掉。6、用选定的规范进行探伤时，如发现探伤规范发生变化时，要立即停止探伤，此时应重新调整并在稳定一段时间后再继续进行探伤。五、 实验结果描述在涡流仪的显示屏上显示的电流信号出现了三个畸变信号，试件上的裂纹深度越深，涡流仪显示屏上显示的畸变的高度越高，试件上的裂纹深度越深，涡流仪显示屏上显示的畸变高度越高。试件上的裂纹深度是依次加深的，显示屏上的三个畸变信号也是依次对应增高的。六、 回答思考题1、观察探头形状，说明低频探头和高频探头的适用条件。答：高频探头细，低频探头粗。一般说，高频涡流用于检测表面或近表面或近表面裂纹（缺陷），低频涡流用于检测隐蔽面或紧固件孔壁上的裂纹（缺陷）。由于存在趋肤效应，当交变磁场直透入平板导体时，导体感应出的涡流密度随着深度的增加按指数规律衰减。为了使交变磁场有更深的穿透能力，可以降低激磁电流密度。涡流检测深度与其频率成反比关系。频率越低，涡流深入越深，可检测深度也越深。2、分析涡流检测法的适用性。答：（1）涡流检测可以用来检查飞机结构导电构件的疲劳损伤和腐蚀损伤。高频涡流可检测试件表面或近表面的损伤，而低频涡流可检测隐蔽面或紧固件孔壁的损伤。（2）碳虽不是金属，但它是能导电的，所以可以采用涡流检测法检查碳纤维复合材料构件中的纤维锻炼损伤。（3）对于非金属构件，例如塑料、玻璃纤维复合材料等构件的损伤，涡流检测法是不适用的。（4）强磁性材料，例如热处理的碳钢或合金钢构件，由于冷加工等原因，构件表面的磁导率在不同部位有显著的不同。表面磁导率的不均匀容易产生杂乱信号，影响检测结果。所以，对于钢构件一般不采用涡流检测法探伤。（5）涡流检测法不能检测出平行于探测面的层状裂纹。另外，它存在容易使人误解的边界效应，当板材太薄（厚度小于1.5mm）时，板的边缘或紧固件孔壁的边界效应较大，会给检测带来一定的困难。3、搜集有关资料，论述涡流检测法在飞机结构维修中的应用。答：涡流检测法是飞机结构维修检查中的重要的无损探伤方法之一。如机翼大梁、桁条和机身框架连接的紧固件周边产生的疲劳裂纹；起落架、轮毂等的疲劳裂纹；发动机叶片的疲劳裂纹；铝蒙皮的腐蚀等。 一般情况下，采用高频涡流仪可以检测表面的裂纹、凹痕、蚀坑，可以灵敏地检查出构件表层的晶间腐蚀、应力腐蚀和小的蚀坑。 采用低频涡流仪可以检测表面下一定深度的裂纹和内侧面的腐蚀，可以检查出构件隐藏面的腐蚀损伤，它是一种检查铝合金构件隐藏面腐蚀损伤的优先选用的方法。通过把试件的测试读书与标准参考试件的测试读书作对比，就能估计出腐蚀损伤的程度。采用低频涡流检测法可以估计出腐蚀损伤造成厚度减少的近似值。实验三 渗透检测法一、 实验目的1、了解渗透检测法的应用范围。2、了解渗透检测法的基本原理和操作步骤。3、熟悉渗透检测法的基本步骤。4、熟悉渗透检测设备的使用方法。5、了解缺陷评定方法二、 实验仪器设备（只需写明实验设备的重要组成部分，无需写具体型号）渗透剂、清洗剂、显像剂、带开口裂纹和疲劳裂纹的试样和干布三、 实验原理零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。四、 实验步骤1、表面预处理：去除油污、涂层、腐蚀产物、氧化皮、金属污物、焊剂、化学残留物等。2、涂渗透剂：施加渗透剂方法有浸涂、喷涂、刷涂和流涂。受检表面应被渗透剂覆盖，渗透时间内保持湿润状态。3、清除多余渗透剂：保证缺陷中的渗透剂不被清除。4、涂显像剂：作为吸出剂，将渗透液从开口吸出，呈现放大的缺陷显示。5、观察显示。五、 实验结果描述试件之一用荧光渗透法，实验观测到缺陷（裂纹）处将呈现黄绿色的显示痕迹，试件上的裂纹密集，大致平行成同一走向，裂纹很少有分叉。试件之二用着色渗透法，缺陷处将呈现红色的显示痕迹，试件上有三个明显的红色斑点，是三个缺陷坑。六、 回答思考题1、渗透剂、清洗剂和显像剂的作用分别是什么? 答：渗透剂的作用是充分渗透到表面开口的裂纹中；清洗剂的作用一是表面预处理时清除表面的杂物，二是清除表面多余的渗透剂；显像剂的作用是便于观察表面的裂纹。2、如何进行显像缺陷的评定?答：渗透显示的图像，一般情况下是确定缺陷的依据，但并并不是所有的显示图像都是有缺陷引起的，有时也会由于多种原因出现假显示或无关显示。 （1）真实缺陷显示：即确因实际存在的缺陷，如裂纹、气孔、夹杂物、疏松、折叠、分层等形成的图像显示。 连续线状显示：该显示主要是由裂纹、冷隔、锻造折叠等缺陷产生； 断续线状显示：该种显示是工件进行磨削、喷丸、锻造以及其他机加工时，原来表面上的线性缺陷被堵塞，而显示出断断续续的线状显示； 圆形显示：该显示通常是有铸造表面的气孔、针孔或疏松产生； 小点状显示：该显示是由气孔、显微疏松产生。（2）假显示和无关显示：假显示是由于操作不规范和程序控制不严及浮化洗涤不彻底等，使多余渗透液清除不净而造成的。无关显示主要是加工工艺原因造成的。假显示和无关显示主要表现在如下几个方面： 水渍和水流产生的假显示； 印痕或指纹产生的假显示； 粗糙表面产生的无关显示； 机