2012—2013學年第二學期
實驗（實習）報告
課程名稱： 飛機結構防腐
授課班級
授課教師蔡舒妤
姓名學號
實驗一超聲波檢測法
一、 實驗目的
1、了解超聲波檢測法的基本原理、優點和應用侷限性。
2、熟悉超聲波檢測裝置的基本使用方法；熟悉使用垂直探頭和斜探頭探測試件內部缺陷的操作過程。
二、 實驗儀器裝置（只需寫明實驗裝置的重要組成部分，無需寫具體型號）
數字式超聲波探傷儀、被測試塊和耦合劑
三、 實驗原理
利用壓電材料產生超聲波，入射到被檢材料中。超聲波在異質介面上會發生反射、折射等現象，尤其是不能通過氣體固體表面。如果金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷，超聲波傳到金屬或缺陷的介面時，就會全部或部分反射。
反射回來的超聲波被探頭接收，通過儀器內部的電路處理，儀器的螢光屏上就會顯示出不同高度和有一定間距的波形。可根據波形的變化特徵判斷缺陷在工件中的深度、位置和形狀。
實驗步驟
1. 探頭連線：將直探頭、斜探頭或其它型別探頭與超聲波探傷儀相連線。
2. 超聲波探傷儀基本引數的設定：根據探傷構件的材料、外形尺寸及選用的探頭型別，調節、設定超聲波探傷儀的聲速、聲程等檢測引數。
3. 儀器校準：利用標準校準試塊，校準儀器，設定儀器零點。
4. 塗耦合劑：在探傷區域內塗抹耦合劑。
5. 進行探傷操作。
四、 實驗結果描述
利用超聲波探測儀（直探頭和斜探頭）對標準試件（如下圖所示）進行檢測，在標準試件上有三個傷口，分別是凹臺、豁口和圓孔。當使用直探頭產生的縱波由右向左進行探傷時，在無損傷時，螢幕上只顯示出始波t和底波b，隨著探頭的移動，螢幕上逐漸出現乙個高度大概為68%的傷波，此時檢測到的是豁口；隨著探頭繼續向左移動，螢幕上逐漸出現乙個高度大概為74%的傷波，此時檢測到的是凹臺。
當使用斜探頭產生的橫波進行檢測時，在探頭緊貼著金屬表面緩慢由右向左移動的過程中，當探頭運動到標準塊圓孔缺陷右斜上方45°角時，螢幕上出現乙個明顯的傷波，在探頭繼續運動的過程中，波形高度逐漸增大，到達乙個極值點後逐漸降低，最後消失，此時超聲波已過了圓孔。
五、 回答思考題
1、簡述超聲波檢測法的特點及適用性。
特點：a 可用於金屬、非金屬和複合材料等多種製件的無損檢測，既可以檢測工件的內部缺陷，也可以檢測工件的表面缺陷；b 超聲波指向性好，穿透能力強，對平面型缺陷十分敏感；c靈敏度高，可檢測試件內部尺寸很小的缺陷，且可測定工件的厚度；d 檢測成本低、速度快，裝置輕便，對人體及環境無害，現場使用較方便。
適用性：a可用於金屬、非金屬和複合材料等多種製件的無損檢測，既可以檢測工件的內部缺陷，也可以檢測工件的表面缺陷；b 對具有複雜形狀或不規則外形的試件進行超聲檢測有困難；c 可用超聲波厚度儀檢測輕微的腐蝕，但不能檢測中等或嚴重的腐蝕損傷；
2.說明縱波探測法根據什麼確定缺陷的位置和大小。
設探測面到缺陷的距離為x,材料的厚度為t，從示波器始波t到傷波f的長度為，從始波到底波的長度為，可得x=(/)t。由此，可求出缺陷的位置。另外傷波高度隨缺陷或損傷增大而增高，所以可由傷波高度估計缺陷或損傷的大小。
當缺陷或損傷很大時，可以移動探頭，按顯示缺陷或損傷的範圍求出缺陷或損傷的延伸尺寸。
3、分析超聲波探測法中使用斜探頭產生橫波的特點，說明為什麼在超聲波檢測中使用橫波探測來輔助縱波探測。
利用斜探頭，使晶元發出的縱波穿過有機玻璃透聲楔塊傾斜入射至介面，當入射角在第一臨界角與第二臨界角之間時，在被檢測工件中只有折射橫波。橫波可發現與工件表面成一定角度的缺陷或損傷。在飛機結構維修檢測中，檢查接耳部位時，由於接耳裂紋多為從螺紋孔內壁開裂的徑向損傷，故在接耳部位外側表面使用橫波進行原位檢查能達到滿意效果。
橫波檢測可以彌補縱波檢測的不足。工件中垂直於探測表面的缺陷或損傷用縱波垂直探頭檢測不易發現。橫波波長短，檢查缺陷的能力比縱波高，波束指向性較好，分辨力強。
使用斜楔塊可避免晶元的直接磨損，斜楔塊還能起延遲的作用，使盲區減小，近表面檢測能力提高。橫波穿透能力強，所以橫波檢測一般無底面回波。
實驗二渦流檢測法
一、 實驗目的
1、了解渦流檢測法的基本原理、渦流檢測深度的影響因素。
2、了解渦流檢測法的優缺點和應用侷限性。
3、熟悉渦流檢測的基本步驟和渦流檢測裝置的基本使用方法。
二、 實驗儀器裝置（只需寫明實驗裝置的重要組成部分，無需寫具體型號）
渦流探傷儀、帶三條不同深度劃痕的試樣
三、 實驗原理
渦流檢測法是以電磁感應原理為基礎的。在檢測線圈上通交變電流，會**圈周圍產生乙個交變的磁場，如果將線圈靠近被檢的導電工件，工件內會感應出交變電流，即渦流，而渦流又在工件及周圍產生乙個附加的交變磁場，這個磁場的磁力線穿過激磁線圈時，就**圈內產生感應電流，它的方向與激磁線圈中原來的電流方向相同。這樣，檢測線圈中的磁場就是激勵電流和渦流共同感生的合成磁場。
既然渦流受到試件導電性、導磁性、形狀尺寸、裂紋缺陷等多因素的影響，由渦流產生的次級磁場也會受到這些因素的影響，檢測線圈中的合成磁場同樣受到影響。因此，通過檢測線圈中的電流變化量可以確定次生磁場的變化量。如果試件表面有裂紋勢必使渦流的流動發生畸變而影響次級磁場，導致線圈中的電流變化，從而發映出試件中缺陷的情況。
這就是渦流檢測的原理。
四、 實驗步驟
1. 首先應對試件表面進行清洗，去除試樣表面對探傷有影響的附著物。
2. 連線探頭和渦流探傷儀。
3. 儀器使用前，應先通電一定時間，使之穩定，然後才可選定試驗規範和進行探傷。
4. 操作儀器選單，設定合理的檢測引數。
5. 必須在保證適當和正確的探傷效能的情況下來選定探傷規範。要把探傷儀器調整到能充分探測出所定的缺陷，而將缺陷以外的雜亂訊號排除掉。
(1) 探傷頻率的選定。通常選擇能把指定的對比試塊上的人工缺陷檢測出來的頻率作為探傷頻率。
(2) 選擇線圈。首先要使所選線圈能適合於試件的形狀和尺寸，同時要使之能探測出指定的對比試塊中的人工缺陷。
(3) 探傷靈敏度的選擇。它是在其他調整步驟完成之後進行的，要把指定試塊上的人工缺陷的顯示影象調整在探傷儀顯示器的正常動作範圍之內。
(4) 探傷儀有平衡電橋時，應讓試件在實際探傷狀態下，放在無缺陷的部位進行電橋的平衡調整。
(5) 對裝有移相器的探傷議，要調整相位角，使指定的對比試塊中的人工缺陷能最明顯地探測出來，並將缺陷以外的雜亂訊號排除掉。
6. 用選定的規範進行探傷時，如發現探傷規範發生變化時，要立即停止探傷，此時應重新調整並在穩定一段時間後再繼續進行探傷。
五、 實驗結果描述
利用渦流探傷儀檢驗了帶有三條不同劃痕深度的鋼棒（如下圖所示），當試件無缺陷時，渦流探傷儀的讀數不會發生變化；當遇到劃痕時，探測儀會產生畸變，當隨劃痕深度增加時，畸變程度也會增加。通過把試件的測試讀數與標準參考試件的測試讀數作對比，就能估計出腐蝕損傷的程度。
六、 回答思考題
1、觀察探頭形狀，說明低頻探頭和高頻探頭的適用條件。
高頻渦流用於檢測表面或近表面裂紋（缺陷），低頻渦流用於檢測隱蔽面或緊韌體孔壁上的裂紋（缺陷）。
2、分析渦流檢測法的適用性。
（1）渦流檢測僅侷限於導電材料。
（2）碳雖不是金屬，但他是能導電的，所以可以用渦流檢測法檢查碳纖維複合材料構件中的纖維斷裂損傷。
（3）由於渦流的趨膚效應，檢測只對試件的表面和近表面有良好的靈敏度，隨著離表面深度的增加，其靈敏度逐漸降低。
（4）渦流檢測法不能檢測出平行於探側面的層狀裂紋。
（5）對於鋼構件一般不採用渦流檢測法探傷，由於鋼構件等強磁性材料表面的磁導率在不同部位有顯著地不同，表面磁導率的不均勻容易產生雜亂訊號，影響檢測結果。
3、蒐集有關資料，論述渦流檢測法在飛機結構維修中的應用。
渦流檢測法是飛機結構維修檢查中重要的無損探傷方法之一。如機翼大樑、桁條和機身框架連線的緊韌體周邊產生的疲勞裂紋；起落架、輪轂等的疲勞裂紋；發動機葉片的疲勞裂紋；鋁蒙皮的腐蝕等。一般情況下，採用高頻渦流儀可以檢測表面的裂紋、凹痕、蝕坑，可以靈敏的檢查出構件表層的晶間腐蝕、應力腐蝕和小的蝕坑。
採用低頻渦流儀可以檢測表面下一定深度的裂紋和內側表面的腐蝕，可以檢查出構件隱藏面的腐蝕損傷，它是一種檢查鋁合金構件隱藏面腐蝕損傷的的優先選用方法。通過把試件的測試讀數與標準參考試件的測試讀數作對比，就能估計出腐蝕損傷的程度。採用低頻渦流檢測法可以估計出腐蝕損傷造成厚度減少的近似值。
實驗三滲透檢測法
一、 實驗目的
1、了解滲透檢測法的應用範圍。
2、了解滲透檢測法的基本原理和操作步驟。
3、熟悉滲透檢測法的基本步驟。
4、熟悉滲透檢測裝置的使用方法。
5、了解缺陷評定方法
二、 實驗儀器裝置（只需寫明實驗裝置的重要組成部分，無需寫具體型號）
滲透劑、清洗劑、顯像劑、帶開口裂紋和疲勞裂紋的試樣和乾布
三、 實驗原理
將一種含有染料或螢光粉的低粘性和低表面張力的滲透劑塗在經過徹底清潔的零構件表面，經過一段時間，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中；經去除零件表面多餘的滲透液後，再在零件表面施塗顯像劑，同樣，在毛細管的作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下（紫外線光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被現實，（黃綠色螢光或鮮豔紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態。
四、 實驗步驟
1. 表面預處理：去除油汙、塗層、腐蝕產物、氧化皮、金屬汙物、焊劑、化學殘留物等。
2. 塗滲透劑：施加滲透劑方法有浸塗、噴塗、刷塗和流塗。受檢表面應被滲透劑覆蓋，滲透時間內保持濕潤狀態。
3. 清除多餘滲透劑：保證缺陷中的滲透劑不被清除。
4. 塗顯像劑：作為吸出劑，將滲透液從開口吸出，呈現放大的缺陷顯示。
5. 觀察顯示。
五、 實驗結果描述
使用三瓶試劑（滲透劑、清洗劑、顯像劑）分別檢測了帶有原始疲勞裂紋的鋁合金板和帶有三個小坑的鋁合金板。顯像完成後，可以觀察到在帶有原始疲勞裂紋的鋁合金板上出現粉紅色走向大致平行的多條裂紋；在帶有三個小坑的鋁合金板表面可以觀察到三個小坑周圍有許多微裂紋。
六、 回答思考題
1、 滲透劑、清洗劑和顯像劑的作用分別是什麼?
清洗劑的作用是去除零構件表面妨礙滲透劑進入表面開口缺陷（裂紋）、影響滲透劑效能或產生不良本底的零構件表面附著物。
滲透劑的作用是帶有螢光或著色的液體進入裂紋（損傷）的縫隙內，為顯像做準備。
顯像劑的作用是利用毛細現象將損傷(裂紋)內的滲透劑吸出，並在黑光燈或白光燈下顯示顏色，進而判斷那裡有損傷。
2、 如何進行顯像缺陷的評定?
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