空速管是飛機(jī)上大氣傳感系統(tǒng)的重要組成部分。在飛機(jī)飛行過(guò)程中氣流從管頭進(jìn)入空速管傳感系統(tǒng)根據(jù)氣流狀況得到表示飛機(jī)飛行狀態(tài)的信號(hào)數(shù)據(jù)。

空速管所需要檢測(cè)的是加熱器與管體內(nèi)壁的焊接情況。未焊接時(shí)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(guò)焊料和管壁焊接在一起即焊附在管體內(nèi)壁上。飛機(jī)在高空飛行時(shí)所處環(huán)境溫度很低空速管暴露在外部因此進(jìn)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。

圖1 未焊接時(shí)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖

飛機(jī)在飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)加熱器如果沒(méi)有與管壁很好的焊接在振動(dòng)中很容易斷裂。加熱器一旦斷裂管內(nèi)將會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，氣體不能在管內(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(jī)將得不到準(zhǔn)確的表示飛行速度等狀況的數(shù)據(jù)。因此加熱器是否很好的通過(guò)焊接固定在管壁上非常關(guān)鍵。

目前主要的無(wú)損檢測(cè)方法有超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)、滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)。渦流、磁粉、滲透等只適合于檢測(cè)工件表面缺陷或近表面缺陷它們也常被稱為表面檢測(cè)。結(jié)合空速管的焊接結(jié)構(gòu)可以知道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(cè)不屬于表面檢測(cè)即渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)均不合適。

再?gòu)哪壳暗暮附庸に囁�平�?lái)看經(jīng)過(guò)焊接的管體內(nèi)部表面非常的粗糙如圖2所示。而產(chǎn)品的工藝要求中并未對(duì)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、裂紋等粗糙現(xiàn)象的存在將會(huì)使在超聲檢測(cè)中出現(xiàn)各種雜波影響檢測(cè)結(jié)果。另外經(jīng)焊接后的管體表面也很粗糙達(dá)不到超聲檢測(cè)所需的表面條件。因此超聲檢測(cè)也不適合加熱器與管體內(nèi)壁焊接情況的檢測(cè)。

圖2 某件焊接后的真實(shí)透照?qǐng)D

所以就只能考慮具有直觀性的射線檢測(cè)。射線檢測(cè)又分X射線照相和實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。

X射線照相檢測(cè)

X射線照相檢測(cè)適合檢測(cè)體積型缺陷不適合檢測(cè)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能被發(fā)現(xiàn)。

空速管透照示意如圖3所示其中外環(huán)為管壁內(nèi)部圓形線圈及加熱絲加熱絲通過(guò)焊料與管壁焊接在一起。因此如果用X射線照相檢測(cè)方法檢查空速管焊接情況那么只有射線與管體內(nèi)壁圓周相切的地方才能被準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)缺陷。在管體其它部分也會(huì)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(huì)使底片黑度發(fā)生起伏變化無(wú)法判斷是否是加熱器與管壁焊接缺陷。

圖3 空速管透照簡(jiǎn)單示意圖

利用X射線照相檢測(cè)方法對(duì)該型號(hào)中某件空速管進(jìn)行了檢測(cè)對(duì)同一件空速管同一段部位的兩次透照結(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)90度再次透照的圖片。在圖4（a）中射線與管體內(nèi)壁圓周相切的地方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)加熱絲與管壁未通過(guò)焊料焊接的情況并且圖片的中間部分也沒(méi)發(fā)現(xiàn)明顯黑度不同而可能存在的缺陷。但是在圖4(b)中射線與管體內(nèi)壁圓周相切的地方明顯存在較長(zhǎng)的一段加熱絲與管壁未通過(guò)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)90度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。

圖4 對(duì)同一件空速管同一段部位的兩次透照結(jié)果：

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)90度再次透照的圖片

可見(jiàn)利用X射線照相檢測(cè)方法對(duì)該型號(hào)空速管進(jìn)行檢測(cè)不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)整圈加熱絲一周焊接狀況的檢測(cè)因?yàn)槊恳淮瓮刚罩荒軝z測(cè)每圈加熱絲與射線束相切部位的這極少的部分。如果要利用X射線照相檢測(cè)方法對(duì)加熱絲整圈焊接狀況進(jìn)行檢測(cè)那么將對(duì)技術(shù)和生產(chǎn)效率帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。

實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)

針對(duì)空速管這種產(chǎn)品的檢測(cè)X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的功能優(yōu)勢(shì)主要在于其具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在檢測(cè)過(guò)程中可以隨意的改變工件的相對(duì)位置這樣就可以從任何方向、任何角度進(jìn)行檢測(cè)。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，電鍍層測(cè)厚儀環(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(shí)時(shí)成像系統(tǒng)利用其機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)我們就可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)空速管實(shí)現(xiàn)對(duì)空速管內(nèi)加熱器整圈與管壁焊接情況的全部檢測(cè)。

X 射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)得到的數(shù)字圖像是動(dòng)態(tài)可調(diào)的,電壓、電流等參數(shù)實(shí)時(shí)可調(diào),同時(shí)計(jì)算機(jī)可對(duì)動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行積分降噪、對(duì)比度增強(qiáng)等處理,以得到最佳的靜態(tài)圖像。該系統(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(duì)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(shí)時(shí)成像系統(tǒng)的靈敏度達(dá)到了照相法的水平,在有些零件的檢測(cè)上比傳統(tǒng)照相法有更高的檢出率和靈敏度。

如果利用X射線照相檢測(cè)法檢測(cè)一件空速管所用時(shí)間在兩個(gè)半小時(shí)左右；利用實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)檢測(cè)一件空速管所用時(shí)間在十分鐘左右時(shí)間將縮短90％以上。另外實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)效益、表現(xiàn)力、遠(yuǎn)程傳送、方便實(shí)用等方面都比照相法效果好得多。