空速管焊接管體的設(shè)計

空速管焊接管體的設(shè)計

空速管道是飛機空氣傳感器系統(tǒng)的重要組成部分。在飛機飛行過程中,氣流從管頭進入空速管,傳感系統(tǒng)根據(jù)氣流狀況得到表示飛機飛行狀態(tài)的信號數(shù)據(jù)。某空速管未焊接時的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示,絲狀結(jié)構(gòu)是加熱器,呈螺旋狀纏繞在管壁內(nèi)部且緊貼管壁,通過焊料和管壁焊接在一起,即焊附在管體內(nèi)壁上。飛機在高空飛行時所處環(huán)境溫度很低,由于空速管暴露在外部,因此進入管內(nèi)部的水蒸氣容易結(jié)冰,加熱器是為了防止空速管內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)冰而造成堵塞影響氣流的正常流通。飛機在飛行過程中會產(chǎn)生劇烈的振動,加熱器與管壁的焊接存在質(zhì)量問題時,加熱器在振動中很容易斷裂。加熱器一旦斷裂,管內(nèi)將會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象,氣體則不能在管內(nèi)正常流通,最終導(dǎo)致大氣傳感系統(tǒng)不能正常工作,飛機將不能得到表示飛行速度等狀況的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。因此,對加熱器與管壁的焊接情況的檢測顯得至關(guān)重要。筆者對空速管的多種無損檢測法進行了分析,并重點介紹了其中的X射線檢測法。1未焊接入口的管體表面檢測目前主要的無損檢測方法有超聲檢測、磁粉檢測、渦流檢測、滲透檢測、射線檢測等方法。渦流、磁粉、滲透等只適合于檢測工件表面或近表面缺陷,也常被稱為表面檢測。結(jié)合空速管的焊接結(jié)構(gòu)可知,加熱器與管體的焊接是在管體內(nèi)部,且管壁比較厚,因此這種焊接的檢測不屬于表面檢測,即渦流檢測、磁粉檢測、滲透檢測均不合適。再從目前的焊接工藝水平來看,經(jīng)過焊接的管體內(nèi)部表面非常粗糙,如圖2所示。而產(chǎn)品的工藝要求中并未對焊接后的內(nèi)部表面情況提出要求,只要求加熱器與管壁焊接良好而不能存在加熱器與管壁未焊接相連的情況。因此,由于內(nèi)部表面的各種堆積、裂紋等缺陷的存在,會使超聲檢測時出現(xiàn)各種雜波,影響檢測結(jié)果。此外,經(jīng)焊接后的管體表面也很粗糙,達(dá)不到超聲檢測所需的條件。即,超聲檢測也不適合加熱器與管體內(nèi)壁焊接情況的檢測。所以,考慮采用具有直觀性的射線檢測法來檢測空速管,射線檢測又分為X射線照相和實時成像檢測。2空速管透照檢測X射線穿透能力的強弱,與X射線的波長以及被穿透物質(zhì)的密度和厚度有關(guān)。單色窄束射線強度衰減公式是X射線照相的基本理論依據(jù)。式中:I由式(1)可看出,相同能量和強度的射線穿過物體后的強度與物體的厚度和材料種類有關(guān)。被測物體各部分的厚度或密度因缺陷的存在而有所不同,射線穿過材料的過程中遇到裂縫、洞孔以及夾渣等缺陷時,射線被吸收的程度也將不同。若將受到不同程度吸收的射線投射在X射線膠片上,底片的感光會出現(xiàn)不均勻的情況在沿射線透射方向上的缺陷尺寸越大,得到的底片對比度越大,缺陷越容易被識別和發(fā)現(xiàn);如果缺陷處在垂直于射線透射方向的平面內(nèi),那么對應(yīng)的缺陷厚度ΔT就很小,得到的對比度值就小,則缺陷的識別和發(fā)現(xiàn)就比較難。因此,X射線照相檢測適合檢測體積型缺陷,不適合檢測面積型缺陷,尤其是細(xì)微裂紋缺陷,只有在射線透照方向非常合適的情況下才易被檢測出來?？账俟芡刚帐疽馊鐖D3,其中外環(huán)為管壁,內(nèi)部圓形線圈為加熱絲,加熱絲通過焊料與管壁焊接在一起。因此,如果用X射線照相檢測方法檢查空速管焊接情況,則只有射線與管體內(nèi)壁圓周相切的地方的檢測效果較好。在管體其它部分也會有黑度的起伏變化,但是,由于內(nèi)部表面焊料的分布不均勻性和各種粗糙缺陷都會使底片黑度發(fā)生起伏變化,從而無法判斷加熱器與管壁的焊接缺陷。利用X射線照相檢測方法對該型號中某件空速管的同一段部位進行了檢測,結(jié)果如圖4所示。圖4(a)是第一次透照得到的圖片;圖4(b)是在第一次透照后,空速管旋轉(zhuǎn)90ue580再次透照的圖片。在圖4(a)中,在射線與管體內(nèi)壁圓周相切處沒有發(fā)現(xiàn)加熱絲與管壁未通過焊料焊接的情況,并且圖片的中間部分也未發(fā)現(xiàn)明顯黑度不同而可能存在的缺陷。但是,在圖4(b)中,在射線與管體內(nèi)壁圓周相切的地方明顯存在較長的一段加熱絲與管壁未通過焊料焊接的缺陷,這類缺陷是這種焊接結(jié)構(gòu)特有的類型,與傳統(tǒng)的焊縫中各類型缺陷有所不同。由于圖4(b)是第一次透照后空速管旋轉(zhuǎn)90ue580再次透照得到的,因此該缺陷應(yīng)該存在于圖4(a)的中間區(qū)域,但是在圖4(a)中不能確定該缺陷的存在。由以上分析可知,利用X射線照相檢測方法對該空速管進行檢測,不可能實現(xiàn)對整圈加熱絲一周焊接狀況的檢測,因為每一次透照只能檢測每圈加熱絲與射線束相切部位的這極少的部分。3x-ct成像檢測X射線實時成像系統(tǒng)由X射線管、探測器陣列、機械掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理單元、計算機圖像處理存儲傳輸系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)、機械運動系統(tǒng)組成。射線穿過被檢物體后攜帶了物體內(nèi)部的組成信息,在經(jīng)過一個準(zhǔn)直器后進入由核探測器及電子學(xué)系統(tǒng)組成的轉(zhuǎn)換裝置中,轉(zhuǎn)換裝置輸出的信號大小和射入其中的射線強度有關(guān)。隨后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的信號進行AD轉(zhuǎn)換和一定的預(yù)處理并輸入計算機進行存儲和后處理。經(jīng)計算機處理后,在顯示器屏幕上顯示出材料內(nèi)部的缺陷性質(zhì)、大小、位置等信息,按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對檢測結(jié)果進行缺陷等級評定,從而達(dá)到檢測的目的針對空速管這種產(chǎn)品的檢測,X射線實時成像系統(tǒng)的功能優(yōu)勢主要在于其具有機械運動系統(tǒng)。在檢測過程中,該機械運動系統(tǒng)可以方便地改變工件的相對位置,這樣就可從任何方向、任何角度進行檢測。雖然透照方法與X射線照相基本相同,有縱縫外透、內(nèi)透法,環(huán)縫外透、內(nèi)透法,雙壁單影、雙壁雙影法,從理論上也只能確定與管壁內(nèi)加熱器相切位置的焊接情況;但是采用X射線實時成像系統(tǒng),利用其機械運動系統(tǒng),就可以通過轉(zhuǎn)動空速管實現(xiàn)對其加熱器整圈與管壁焊接情況的全部檢測。X射線實時成像檢測法得到的數(shù)字圖像是動態(tài)可調(diào)的,電壓、電流等參數(shù)也實時可調(diào),同時計算機可對動態(tài)圖像進行積分降噪、對比度增強等處理,以得到最佳的靜態(tài)圖像。X射線實時成像系統(tǒng)還具有多幅圖像疊加功能,減少了X射線漫反射等干擾因素對成像的影響,提高了系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。已經(jīng)有應(yīng)用研究表明,X射線實時成像方法的靈敏度達(dá)到了照相法的水平,在有些零件的檢測上比傳統(tǒng)照相法有更高的檢出率和靈敏度利用X射線照相檢測法檢測單件空速管,所用時間在2.5h左右;利用實時成像方法檢測單件空速管,所用時間在10min左右,時間縮短了90%以上。另外,實時成像方法在經(jīng)濟效益、遠(yuǎn)