Размещено на httр://www.аllbеst.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Аналитическая часть
• 1.1 Общие принципы технической диагностики при ремонте АТ
• 1.2 Применение технических средств измерений
• 1.3 Применение физических методов контроля
• 1.3.1 Оптические методы контроля
• 1.3.2 Методы течеискания
• 1.3.3 Капиллярные методы неразрушающего контроля
• 1.3.4 Цветной контроль
• 1.3.5 Люминесцентный контроль
• 1.3.6 Люминесцентно-цветной контроль
• 1.4 Акустический неразрушающий контроль
• 1.4.1 Метод отраженного излучения (эхо-метод)
• 1.4.2 Резонансный метод
• 1.4.3 Импедансный метод
• 1.4.4 Метод акустической эмиссии
• 1.5 Магнитные методы неразрушающего контроля
• 1.5.1 Магнитопорошковый метод
• 1.5.2 Феррозондовая дефектоскопия
• 1.5.3 Магнитографический методконтроля
• 1.6. Вихретоковый неразрушающий контроль
• 1.7 Автоматизированные системы контроля
• Выводы к аналитической части
• 2. Проектная часть
• 2.1 Причины отказов, неисправностей и дефектов деталей и агрегатов
• 2.2 Виды и классификация дефектов машин и их частей
• 2.3 Микроструктурные механизмы разрушения
• 2.3.1 Виды объемного разрушения
• 2.3.2 Виды поверхностного разрушения
• Выводы к проектной части
• 3. Эксплуатационная часть
• 3.1 Применение оптической техники при предварительном осмотре
• 3.2 Видеоскоп "Крот" визуального контроля в условиях труднодоступных мест
• 3.3 Расчет оперативных показателей надежности воздушных судов
• Выводы к эксплуатационной части
• 4. Общие выводы и рекомендации
• Перечень принятых сокращений
• 5. Список литературы

Введение

Ремонт авиационной техники выполняется в соответствии с документами, разрабатываемыми заводами-изготовителями и ремонтными предприятиями ГА. В состав документов по ремонту АТ, разрабатываемых заводами-поставщиками авиационной техники, входят: руководство по ремонту, каталог деталей и сборочных единиц, нормы расхода запасных частей.

Руководство по ремонту включает в себя технические условия на ремонт, технические требования к отремонтированным объектам, указания по организации и оснащению ремонтах [1].

Технические условия на ремонт содержат указания о порядке выполнения демонтажно-монтажных работ, о методах восстановления деталей в зависимости от характера выявленных дефектов, о методах испытаний после ремонта. Руководством по ремонту определяется также номенклатура приспособлений и инструментов, необходимых для выполнения ремонта и поставляемых заводами-изготовителями авиационной техники.

На основе руководства по ремонту отдел главного технолога АРЗ разрабатывает внутреннюю технологическую документацию по выполнению всех ремонтных работ (технологии ремонта, технологические инструкции и карты) и производственно-контрольную документацию по оформлению результатов этих работ. К производственно-контрольной документации относятся: документы по приемке АT в ремонт; карты дефектации; протоколы испытаний; карты выполненных доработок; акты сдачи отремонтированной техники. Все эти документы образуют дело ремонта.

авиационная техника дефектация деталь

1. Аналитическая часть

1.1 Общие принципы технической диагностики при ремонте АТ

Основу процесса управления качеством эксплуатирующейся авиатехники составляют сведения о ее состоянии, т.е. о совокупности свойств, не только определяющих надежность работы, но и являющихся важным для принятия тех или иных организационных и технических решений. В объекте возможно множество состояний, так как процессы утраты работоспособности деталями и агрегатами ЛА протекают непрерывно с различной интенсивностью [2].

Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы. Техническая диагностика как метод измерения должна удовлетворять требованиям однозначности и повторяемости.

Первое требование обусловливает объективность получаемой информации, которая должна определяться только состоянием диагностируемого объекта и не зависеть от внешних условий. Второе требование обусловливает идентичность оценок одного и того же состояния объекта независимо от количества повторов диагностического процесса, в том числе различными диагностическими средствами.

Развитие средств и методов технической диагностики в конечном итоге приводит к качественным изменениям организации и технологии технического обслуживания и ремонта авиатехники. На большинстве крупных ремонтных широко используются автоматизированные системы управления (АСУ), базирующиеся на современных электронных вычислительных машинах и позволяющие получать необходимую информацию о количественных показателях производственного процесса, потребностях в материалах, полуфабрикатах и комплектующих изделиях (системы АСУМС) и т.д. Применение АСУ обеспечивает ритмичность в работе ремонтных предприятий. За счет рационального планирования повышается качество выпускаемой продукции. Однако непосредственно управлять качеством выпускаемой продукции с помощью таких систем нельзя.

В настоящее время одной из важнейших задач является создание систем управления с учетом качества выпускаемой продукции. В основе системы лежат принципы количественной оценки качества труда, сдачи продукции заказчику (ОТК) с первого предъявления. В развитых в промышленном отношении странах эта система позднее получила название программы "нуль дефектов" и является в настоящее время основной в связи с необходимостью подъема качества промышленной продукции. Развивается новая наука - квалиметрия, объединяющая методы и способы оценки качества продукции.

Таким образом, методы технической диагностики, позволяющие получить количественные критерии качества продукции и в конечном счете ее эксплуатационной надежности и долговечности, начинают играть все более важную роль.

Отбраковка деталей при ремонте происходит по следующим причинам:

Ш отработка ресурса;

Ш исчерпывание существующих допусков на ремонт; эксплуатационные разрушения деталей, превышающие допустимые для восстановления;

Ш отсутствие объективных методов определения технического состояния деталей и агрегатов;

Ш отсутствие соответствующих технологических методов ремонта деталей.

Многие причины отбраковки прямо или косвенно связаны с техническими возможностями средств и методов контроля и дефектации. Например, детали в связи с отработкой ресурса отбраковываются при допущении, что после назначенного, срока службы надежность работы материала в изделии недостаточна. При этом ведущими физическими процессами, приводящими к необходимости прекращения дальнейшей эксплуатации той или иной детали, являются снижение сопротивления усталости (объемной или контактной), физическое "старение" материалов (особенно неметаллических), потеря физико-механических свойств и т.п.

Несмотря на большие успехи общей теории надежности, а также разработку специальных способов испытаний ЛА и авиадвигателей, такой подход является, во-первых, приближенным и, во-вторых, он недостаточно учитывает неравнопрочность отдельных деталей и элементов авиационных конструкций [3]. Поэтому часто оказывается, что весь сложный процесс ремонта авиационной техники направлен на восстановление сравнительно небольшой группы неисправных деталей, подвергшихся тем или иным повреждениям, при совершенно исправном состоянии большинства остальных. Не случайны поэтому нарастающие в мировой авиационной технике тенденции технического обслуживания и ремонта "по состоянию", т.е. без установления фиксированных ресурсов.

Трудности здесь заключаются в том, чтобы, во-первых, правильно поставить диагностическую задачу, т.е. обозначить и охарактеризовать те состояния ЛА, его систем, агрегатов и деталей, которые необходимо опознать. Во-вторых, техническое состояние должно оцениваться без ущерба для диагностируемого объекта в связи с большой вероятностью пригодности объекта для дальнейшей эксплуатации. Последняя задача решается с помощью так называемых неразрушающих испытаний, или неразрушающего контроля.

Неразрушающий контроль (НК) является основой специальной дефектации при ремонте, производимой после разборки и промывки агрегатов и систем ЛА. Это основной вид дефектации при ремонте, позволяющий судить о каждой детали в отдельности. В этом процессе основное место принадлежит дефектации материалов, из которых изготовлены детали.

Предполагается, что если агрегат собран из деталей, отвечающих установленным техническим условиям, и правильно отрегулирован, то и параметры системы, собранной из таких агрегатов, будут соответствовать требованиям.

В связи со спецификой ремонтного производства контроль применяют на различных стадиях производственного процесса, однако общей является схема, представленная на рис. 1.1 По этой схеме контроль применяется как в качестве "входного", так и в качестве "выходного" процесса. Разделение продукции на три основных класса - безусловный брак, с исправимыми дефектами, бездефектная продукция - осуществляется на основании выбора соответствующего метода контроля, норм допустимых дефектов и технологических возможностей восстановления деталей с допустимыми дефектами.

Размещено на httр://www.аllbеst.ru/

Рисунок 1. 1. - Элементарная схема последовательности технологического процесса при ремонте

Универсального метода, который был бы пригоден для контроля любого материала, детали или конструкции, нет. Для разработки и применения какого-либо определенного метода контроля нужно иметь, прежде всего, полную информацию о нагрузках и условиях работы детали, агрегата, системы. Все полученные сведения обязательно должны быть подтверждены результатами обычных разрушающих испытаний, обоснованы методами, используемыми в сопротивлении материалов и строительной механике. На основании полученных, а также статистических данных выбирают метод контроля и доказывают экспериментально его эффективность и достоверность.

Экспериментальные работы могут выполняться и на ремонтных предприятиях (особенно на ведущих ремонтных заводах), имеющих хорошо оснащенные заводские лаборатории, технологические конструкторские бюро, призванные не только разрабатывать технологию ремонта, но и совершенствовать технологический процесс за счет применения новейших методов повышения эффективности производства, одним из которых являются неразрушающие испытания.

Результатами информационной, экспериментальной и статистической обработки данных являются технологические карты эксплуатационного контроля изделий, объединенные в альбомы карт контроля, на которых указываются наиболее вероятные места расположения дефектов, их вид, рекомендуются соответствующие методы и приводятся все необходимые сведения для контроля как при техническом обслуживании ЛА, так и при их ремонте.

Руководящим документом для проведения неразрушающего контроля является также "Перечень мест конструкции, подлежащих систематическому контролю в эксплуатации и ремонте", составляемому обычно по условиям выносливости конструкции планера.

Нормы на допустимые дефекты устанавливаются исходя из требований длительной надежной работы детали в течение назначенного ресурса. Допустимое снижение несущей способности детали в связи с наличием дефектов каждого типа устанавливает главный конструктор. Например, при контроле детали авиационного компрессора могут быть приняты нормы допустимых дефектов.

Существенное влияние на нормы отбраковки оказывают также технологические возможности предприятия. До настоящего времени нередки случаи отбраковки деталей, содержащих допустимые дефекты, только из-за отсутствия соответствующих методов ремонта.

Документирование результатов дефектации производится обычно с помощью карт технических условий на дефектацию и ремонт, в которых приводятся основные характеристики детали, возможные дефекты, способы обнаружения дефектов, допуски на отбраковку, способы устранения дефектов и необходимые дополнительные сведения и указания.

Технология проведения НК регламентируется соответствующими картами, в которых указывается последовательность операций контроля и приводятся необходимые данные для оценки технического состояния контролируемого объекта.

Система документирования нуждается в совершенствовании, что связано прежде всего с необходимостью оперативной обработки результатов дефектации и удобного кодирования для ввода в ЭВМ автоматизированных систем управления. Поэтому предложены и другие системы выражения результатов дефектации, например бинарная, позволяющая использовать возможности современных АСУ.

Неразрушающий контроль деталей при ремонте авиационной техники с целью определения ее технического состояния проводится по двум основным направлениям:

Ш применение технических средств измерений;

Ш применение физических методов контроля.

1.2 Применение технических средств измерений

Виды неразрушающего контроля классифицируются по ряду признаков: характеру взаимодействия полей или веществ (средств испытания) с контролируемым объектом, первичным информативным параметрам, способу получения первичной информации.

Выбор того или иного метода контроля должен основываться не только на требованиях технической документации (методы, обязательные для применения при оценке технического состояния того или иного объекта). Сама сущность методов (неразрушающие) предопределяет целесообразность их применения во всех случаях, когда нельзя однозначно судить о качестве того или иного объекта. С этой целью предложены различные диаграммы сравнения эффективности неразрушающих методов, позволяющие в каждом конкретном случае выбрать группу наиболее подходящих методов контроля.

Технические измерения деталей применяются для определения геометрических параметров деталей, величины износа деталей, оценки деформации, определения взаимного положения деталей и их поверхностей, оценки качества поверхности, измерения глубины коррозионного поражения и т.д. Под измерением понимают нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специально для этого предназначенных технических средств. Технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства, называются средствами измерений. К основным метрологическим показателям средств измерений (метрология - наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства) относятся: деление шкалы прибора, длина (интервал) деления шкалы, цена деления шкалы, диапазон показаний, диапазон измерений, предел измерений, измерительная сила, предел допустимой погрешности средства измерения, стабильность измерения, чувствительность измерительного прибора, поправка.

Основные принципы измерений, способы выражения точности измерений, методы учета погрешностей измерений стандартизированы и детально изложены в специальных курсах. При ремонте используют соответствующую техническую документацию, руководства по ремонту. К этой документации относятся таблицы зазоров и натягов, таблицы сочленяющихся деталей, карты измерения деталей.

Карты измерения деталей являются руководящим документом для назначения соответствующих ремонтных технологических операций или отбраковки деталей, вышедших за пределы допуска для восстановления.

Способы и схемы измерений определяются размерными параметрами общего вида. К ним относятся: отклонения расположения и формы; волнистости и шероховатости поверхности; размеры гладких цилиндрических соединений; размеры, входящие в размерные цепи; размеры конических соединений и угловые размеры; размеры резьбовых соединений и передач; размерные параметры зубчатых и червячных передач; размеры шпоночных и шлицевых соединений.

Основные принципы выбора заключаются в следующем: точность измерительного средства должна быть выше точности выполнения измеряемого параметра изделия, а трудоемкость измерений и их стоимость должны быть возможно более низкими. Рекомендуется соотношение между погрешностью метода измерения и допуском изделия выбирать в пределах от 1: 10 до 1: 5. Во всех случаях измерений необходимо сопоставить ожидаемую погрешность результата с допуском или заданным значением измеряемого параметра. Допустимые погрешности измерений д_измв зависимости от допуска на изготовление изделия Д_изди номинального измеряемого.

По расчетной предельной погрешности измерений можно выбрать подходящее средство измерений по справочникам или в специальной литературе.

При выборе средств измерений следует также учитывать организационно-технические условия контроля, т.е. процесса получения и обработки информации об объекте для определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влияющие на объект. Так, при контроле идентичных деталей, подвергающихся одним и тем же технологическим воздействиям, можно ограничиться выборочным контролем с применением обычных простых измерительных средств. При большом различии контролируемых параметров, например при сортировке деталей, на годные для ремонта и негодные, применяется 100% -ый контроль. В этом случае необходимо использовать высокопроизводительные измерительные средства и специальные механизированные или автоматизированные устройства, с помощью которых осуществляют контактный метод измерения, при котором происходит непосредственный контакт детали с измерительным элементом, или бесконтактный.

При окончательном контроле прошедших ремонт деталей для выявления брака применяют комплексный метод измерений и соответствующие средства измерений.

Выбор универсальных, механизированных или автоматических средств измерений зависит от объема производства и стабильности измеряемых параметров. Соответственно колеблется и производительность измерений - от 600 - 3000 при измерении универсальными измерительными средствами до 25 - 30 тыс. при измерении автоматами.

При ремонте деталей наибольшее распространение получили универсальные измерительные приборы и инструменты. По принципу действия они могут быть разделены на следующие виды.

1. Механические приборы - линейки, штангенциркули, пружинные приборы, микрометрические и т.д. Как правило, механические приборы и инструменты отличаются простотой, высокой надежностью измерений, однако имеют сравнительно невысокую точность и производительность контроля.

2. Пневматические приборы - длиномеры. Этот вид приборов используется в основном для измерений наружных и внутренних размеров, отклонений формы поверхностей (в том числе внутренних), конусов и т.п. Пневматические приборы имеют высокую точность и быстродействие. Ряд измерительных задач, например точные измерения в отверстиях малого диаметра, решается только приборами пневматического типа. Однако приборы этого вида чаще всего требуют индивидуальной тарировки шкалы с использованием эталонов.

3. Электрические приборы. Они получают все большее распространение в автоматической контрольно-измерительной аппаратуре. Перспективность приборов обусловлена их быстродействием, возможностью документирования результатов измерений, удобством управления.

4. Оптические приборы - окулярные микрометры, измерительные микроскопы, коллимационные и пружинно-оптические приборы, проекторы, интерференционные средства и т.д. С помощью оптических приборов достигается наивысшая точность измерений. Однако приборы этого вида сложны, их настройка и измерение требуют больших затрат времени. Приборы дороги и часто не обладают высокой надежностью и долговечностью.

Основным элементом электрических измерительных приборов является; измерительный преобразователь (датчик), воспринимающий измеряемую величину и вырабатывающий сигнал измерительной информации в форме, удобной для передачи, преобразования и интерпретации. Преобразователи (датчики) классифицируются на электроконтактные, электроконтактные шкальные головки, пневмоэлектроконтактные, фотоэлектрические, индуктивные, емкостные, радиоизотопные, механотронные.

Промышленность выпускает нормализованные узлы средства втоматического контроля, что позволило создать блочную конструкцию автоматических измерительных средств. Помимо преобразователя, такие средства содержат измерительную станцию, пороговое, загрузочное, транспортирующее, запоминающее, исполнительное (сортировочное) и преобразующее устройства.

Общим направлением развития измерительных средств для мелкосерийного, индивидуального и специализированного производства является создание универсальных сборных, легко переналаживаемых приспособлений, состоящих из агрегатных узлов серийного производства. Такие узлы сборных приспособлений широко выпускаются как в нашей стране, так и за рубежом. Выбор тех или иных узлов и приспособлений производят по соответствующей справочной литературе.

Все большее распространение получают автоматическое и автоматизированное технологическое оборудование, станки и инструмент. Технологическим процессом на таком оборудовании управляют с помощью средств активного контроля.

Активный контроль производится до обработки детали на технологическом оборудовании (защитно-блокировочные устройства), в процессе обработки и после обработки - для подналадки оборудования. Наиболее разработаны средства активного контроля при абразивной обработке деталей, токарных, фрезерных и других технологических операциях, при шлифовании и хонинговании, которые широко используются в авиаремонтном производстве и, как правило, являются заключительной операцией ремонта детали.

Активный контроль позволяет увеличить производительность труда, уменьшить количество брака. Однако необходимо иметь в виду, что средства активного контроля целесообразно применять только в том случае, если исполнительные органы технологического оборудования могут воспринимать и осуществлять с заданной точностью принятые команды.

1.3 Применение физических методов контроля

Методы неразрушающего контроля в зависимости от физических явлений, положенных в их основу, подразделяются на девять основных видов: магнитный, электрический, вихретоковый, радио-волновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический, проникающими веществами (капиллярные и течеискания).

Среди перечисленных видов наиболее широкое распространение при техническом обслуживании и ремонте ЛА получили акустические, магнитные, оптические, радиационные, вихретоковые, проникающими веществами - капиллярные и течеисканием.

1.3.1 Оптические методы контроля

Физической основой оптических методов контроля (ГОСТ 23479-79) является взаимодействие электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 10^-5 до 10³ мкм с объектом контроля. Это взаимодействие связано с поглощением, отражением, рассеиванием, дисперсией, поляризацией и другими оптическими эффектами. Методы используются в основном для контроля геометрии микро - и макрообъектов, обнаружения поверхностных дефектов, получения дополнительной информации о структуре материалов и изделий, в том числе при контроле материалов, не прозрачных в видимой части спектра. В этом случае используют источники ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК) излучения, лазеры различных типов. При контроле деталей авиатехники, помимо оптических приборов и инструментов общего назначения (лупы, оптические проекторы и компараторы), широко используют специальные оптические приборы. К последним относятся технические эндоскопы (рис. 1.2) - точные оптические приборы со встроенным источником света, используемые для визуальной проверки внутренних поверхностей, скрытых от прямого наблюдения. Эндоскопы позволяют при относительно большом увеличении (до 15-кратного) наблюдать исследуемый объект вдоль оси прибора (видение вперед), под прямым углом к оси, а также наклонно по отношению к объективу.

Рисунок 1.2 - Схема технического эндоскопа

Например, приборы типа РВП могут быть использованы для осмотра внутренних полостей узлов и трубопроводов диаметром 1,5-1,7 см, внутренних элементов крыла, стабилизаторов и т.д. при увеличении 0,9-15,5 и разрешающей способности 5-70 мм^-1.

Приборы типа ПДК (перископический дефектоскоп) представляют собой специализированные устройства для дистанционного контроля камер сгорания (с подходом через отверстия форсунок), узлов крепления силовых установок и других деталей и узлов. Для безразборной диагностики отдельных деталей и узлов авиадвигателей используют эндоскопы Н-280, Н-320 и др.

Наиболее совершенные технические эндоскопы снабжены световодом, выполненным в виде жгута из прозрачных диэлектрических стержней и волокон (рис.1.3). Число элементарных волокон может превышать 10⁶ на 1 см². Разрешающая способность серийных световодов составляет в среднем 15-20 мм^-1 (отдельные образцы до 50^-1). Если на один конец световода спроецировать какое-либо изображение, оно будет передано на другой конец. Чем меньше диаметр отдельных волокон, тем выше разрешающая способность световода. Гибкие жгуты могут использоваться для передачи изображения по криволинейному пути, что значительно расширяет возможности эндоскопа, учитывая малый диаметр световода (до 2,5 мм). Длина световода может достигать нескольких метров.

Рисунок 1.3 - Эндоскоп с гибким световодом: - кабель питания; 2 - головка с объективом; 3 - окно подсвета; 4 - окно наблюдения; 5 - световод; 6 - проектор; 7 - трансформатор; 8 - шнур питания лампы; 9 - окуляр; 10 - устройства управления световодом; 11 - рукоятка

Исследуемый участок объекта освещается несколькими способами: с помощью проектора, передающего "холодный" свет через световодный жгут, миниатюрных ламп накаливания, ламп-вспышек, позволяющих производить цветное фотографирование исследуемого участка, и т.д.

В практике ремонтного производства технические эндоскопы используются для проверки рабочей поверхности гильз цилиндров, головок поршней, клапанов поршневых авиадвигателей, камер сгорания, лопаток турбин, соединительных муфт, внутренних поверхностей баков, стенок и полок лонжеронов планера ЛА и т.д. Развитие голографии позволяет надеяться, что в ближайшее время появятся эндоскопы с объемным голографическим изображением контролируемого объекта (рис.1.4).

Рисунок 1.4 - Схема получения голограмм с помощью волоконных световодов: - зеркало; 2 - фотопластинка; 3, 5 - световоды; 4 - объект контроля; 6 - светоделительное зеркало; 7 - лазер

1.3.2 Методы течеискания

Многочисленные системы ЛА должны удовлетворять требованиям внешней и внутренней герметичности. Особенно высокие требования предъявляются к герметичности топливных и гидрогазовых систем, системы жизнеобеспечения пассажиров и экипажа. Основным методом контроля герметичности является течеискание - вид неразрушающего контроля, основанный на регистрации индикаторных веществ (жидкостей или газов), проникающих в сквозные дефекты контролируемого объекта.

По характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом течеискание может быть вакуумным и компрессионным. Первый метод основан на регистрации падения вакуума в замкнутом объеме контролируемого объекта из-за наличия дефектов, второй - на регистрации параметров индикаторной жидкости и газов, проникающих под давлением через дефекты контролируемого объекта.

В зависимости от способа индикации первичной информации методы течеискания делят на пузырьковый, манометрический, галоидный, газоаналитический, высокочастотного разряда и химический. Наиболее широко распространены первые три метода.

Среди технических средств течеискания наибольшей чувствительностью обладает гелиевый течеискатель, в котором в качеств рабочего тела используется гелий, а в качестве детектора - масспектрометр. Такой течеискатель обнаруживает присутствие 1 части гелия в 10 млн. частей воздуха, что соответствует утечке не более 10 см³ в год при нормальных температуре и давлении.

При пузырьковом методе течеискания испытуемое изделие погружается в жидкость и в него подается под давлением газ. Способ основан на регистрации пузырьков индикаторного газа или жидкости, проникших через дефекты контролируемого объекта. Чувствительность пузырькового метода в значительной степени зависит от выбора газа и жидкости. При использовании воды и воздуха чувствительность метода невысока, так как воздушные пузырьки в воде растут медленно и их отрыв от поверхности происходит при достижении пузырьками достаточно больших размеров. Наибольшая чувствительность метода достигается при использовании в качестве газа водорода. Для ускорения пузырьковых испытаний можно рекомендовать наложение на проверяемое изделие низкочастотной вибрации 10-20 Гц.

При манометрическом методе измеряется давление индикаторной жидкости, газа или рабочего тела контролируемого объекта с использованием в качестве индикатора манометров.

В практике ремонта воздушных судов манометрический метод применяется для определения как внешней, так и внутренней негерметичности. Например, при испытании герметичности кабины ЛА после подготовительных операций к специальному штуцеру на внешней стороне обшивки фюзеляжа, снабженному обратным клапаном, подключают наземный источник наддува. Скорость нарастания давления ограничена, обычно она не должна превышать 15 МПа/мин. После достижения нужного перепада давлений и выдержки при этом давлении в течение нескольких минут перекрывается доступ воздуха. По секундомеру и манометру определяют время и величину падения давления (для каждого типа ЛА они указываются в соответствующей документации). Манометрический метод дает общую оценку герметичности изделия, но не Позволяет определить место течи.

Галоидный способ течеискания основан на регистрации индикаторного газа по увеличению эмиссии ионов примесей щелочных металлов (галоидный эффект, обусловленный изменением условий поверхностной ионизации) или по изменению цвета газового пламени при проникновении галоидов в сквозные дефекты контролируемого объекта.

Для галоидного течеискания изделие подвергают опрессовке галоидосодержащим газом (фреон, четыреххлористый углерод, хлороформ) при небольшом избыточном давлении, т.е. используют компрессорный метод течеискания. Поиск течи осуществляют обычно с помощью галоидного течеискателя (ГТИ), блочная схема которого приведена на рис.1.5 Датчиком прибора является диод с платиновыми электродами. Вентиляционное устройство непрерывно протягивает воздух через межэлектродное пространство датчика. Попадание в это пространство галоидов резко увеличивает ионный ток между электродами датчика.

Рисунок1.5 - Блочная схема галоидного течеискателя: 1 - датчик; 2 - усилитель постоянного тока; 3 - предварительный усилитель; 4 - генератор звуковых колебаний; 5 - усилитель низкой частоты; 6 - выпрямитель; 7 - стабилизатор напряжения; 8 - трансформатор; 9 - электродвигатель; Т - телефон

Напряжения питания электродов датчика и элементов измерительной системы и величина ионного тока регистрируются измерительным блоком. Индикация течи производится стрелочным прибором. Для большего удобства работы прибор снабжен звуковым индикатором, на выходе которого включен телефон. При ремонте галоидный способ успешно применяется для проверки герметичности и поиска мест течи баков-кессонов.

1.3.3 Капиллярные методы неразрушающего контроля

Капиллярные методы НК (методы проникающих жидкостей) основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов и регистрации индикаторного рисунка.

По способу получения первичной информации капиллярные методы делят на следующие.

1. Цветной (хроматический) метод, основанный на регистрации цветного контраста индикаторной жидкости или газа и фона поверхности контролируемого объекта.

2. Люминесцентный метод, основанный на регистрации параметров флуоресцирующей индикаторной жидкости, проникающей в полости дефектов при облучении ультрафиолетовыми лучами.

3. Люминесцентно-цветной метод, основанный на регистрации параметров индикаторной жидкости, проникающей в полости дефектов в видимом свете или при облучении ультрафиолетовыми лучами.

4. Метод фильтрующихся частиц, основанный на регистрации яркостного и цветового контрастов, скопления индикаторных частиц в зоне дефекта на поверхности контролируемого объекта.

5. Яркостный (ахроматический) метод, основанный на регистрации яркостного контраста индикаторной жидкости или газа и фона поверхности контролируемого объекта.

При ремонте ЛА наибольшее распространение получили первые три метода, которые применяют для определения поверхностных дефектов типа трещин, пор, рыхлот, неспаев, волосовин и т.п. на поверхностях деталей сложной конфигурации из жаропрочных неферромагнитных материалов, алюминиевых, магниевых сплавов, сплавов на основе меди, а также из пластмасс. Выявляются трещины шириной раскрытия 0,001 мм и более и глубиной 0,01 мм и более.

Сущность методов заключается в следующем. На предварительно очищенную контролируемую поверхность детали наносят жидкость с большой смачивающей способностью и большим капиллярным давлением, которое заставляет жидкость проникать в мельчайшие поверхностные трещины и поры (рис.1.6). Скорость затекания жидкости в полость дефекта определяется поверхностным натяжением, углом смачивания и вязкостью жидкости. Заполнение полостей дефектов может производиться при пониженном давлении в полостях (вакуумный метод), при воздействии на проникающую жидкость повышенного давления или ультразвуковых колебаний (компрессионный и ультразвуковой методы), при статическом нагружении объекта контроля (в пределах упругости) с целью раскрытия трещины (деформационный метод).

Рисунок 1.6. - Схема капиллярной дефектоскопии: а - нанесение индикаторной жидкости; б - удаление излишков жидкости; в - нанесение проявляющей смеси; г - наблюдение индикаторного рисунка

В проникающую жидкость в качестве индикатора добавляют либо краситель (при цветном методе), либо люминесцирующую добавку-люминофор (при люминесцентном методе). После проникновения жидкости в капиллярные дефекты (для чего деталь выдерживают в проникающей среде некоторое время) избыток жидкости, остающийся на поверхности, удаляют. Какая-то часть проникающей жидкости с введенным в нее красителем или люминофором остается в дефекте. Далее на поверхность детали наносят проявляющий слой (проявитель), например порошок с большой абсорбирующей способностью. Нанесенное на поверхность вещество абсорбирует оставшуюся в дефекте жидкость и при этом либо окрашивается в яркий цвет красителя в месте расположения дефекта (при цветном методе), либо смачивается жидкостью с люминесцирующей добавкой, которая при облучении ультрафиолетовыми лучами начинает флуоресцировать.

Чувствительность капиллярных методов дефектоскопии зависит от следующих факторов: выбора красителей или люминофора, смачивающей способности основного компонента, свойств абсорбирующего вещества и качества подготовки поверхности детали. Методики цветного, люминесцентного и люминесцентно-цветного контроля отличаются некоторыми особенностями.

1.3.4 Цветной контроль

При цветном контроле деталь или часть ее поверхности перед началом обработки проникающей жидкостью очищают от лакокрасочных покрытий, масла, стружки и других загрязнений. Применять механические методы очистки не следует, так как при этом в результате контактных деформаций поверхностного слоя вскрытие дефектов может существенно уменьшиться. Проникающая жидкость с добавкой красителя (индикаторная краска) наносится на поверхность детали кисточкой или погружением детали в жидкость. После выдержки в течение 5 - 10 мин жидкость удаляют с поверхности водой либо растворителем в зависимости от применяемых дефектоскопических материалов.

После очистки поверхности детали на нее путем напыления или мягкой кисточкой наносят слой белой проявляющей смеси. Через 15 - 20 мин на белом фоне в местах расположения дефектов появляются характерные яркие полоски или пятна. Трещины обнаруживаются в виде тонких линий, степень яркости которых зависит от глубины трещин. Поры проявляются в виде точек различной величины, а межкристаллитная коррозия - в виде тонкой сетки. Очень мелкие дефекты можно наблюдать через лупу или бинокулярный микроскоп.

По окончании контроля проявляющую смесь удаляют с поверхности, протирая деталь ветошью, смоченной в растворителе, затем присушивают.

Дефектоскопические материалы применяют комплектно. В комплект входят индикаторная (проникающая) жидкость, очищающая жидкость, проявляющая краска (проявитель). Применяют следующие комплекты (первая буква - марка проникающей жидкости, вторая - проявителя):

Д - М и Д - В - для контроля деталей при температуре от+5° С и выше;

Е - Г - для контроля деталей при температуре от +5 до - 40° С;

К - М - для контроля деталей при температуре от +50 до - 50° С.

Дефектоскопические материалы могут находиться в обычной посуде, а также в аэрозольных флаконах, что делает их использование особенно удобным.

1.3.5 Люминесцентный контроль

При люминесцентном контроле после очистки на поверхность детали наносят флуоресцирующую проникающую жидкость, для чего деталь погружают в резервуар. После нанесения жидкости детали выдерживают на воздухе 5 - 10 мин, чтобы раствор мог проникнусь в микроскопические дефекты на ее поверхности. Удаляют раствор, обдувая деталь сжатым воздухом, промывая струей воды или обтирая ветошью, смоченной в растворителе. После промывки деталь просушивают при 50° С. Для ускорения выхода из плоскости дефекта на поверхность флуоресцирующей жидкости поверхность опыляют дисперсным порошком, обладающим абсорбирующими свойствами (сухой проявитель), либо погружают в ванну с "мокрым" проявителем.

При использовании сухого проявителя обычно применяют окись магния, силикагель или тальк. Опыленную деталь выдерживают в течение 8 - 10 мин. Продолжительность выдержки зависит от качества адсорбирующего порошка и характера (глубины) трещины. После этой операции излишки порошка удаляют. Адсорбирующий порошок, пропитанный флуоресцирующей жидкостью, остается лишь в местах расположения дефектов. Облучая деталь ультрафиолетовыми лучами, уточняют расположение дефекта на темной поверхности детали в виде яркого свечения различных цветов и оттенков (например, темно-зеленого, зелено-голубого в зависимости от применяемых люминофоров).

Дефектоскопические материалы для люминесцентной дефектоскопии также применяют комплектно. Они включают проникающую индикаторную (люминесцентную) жидкость, очищающую жидкость и проявитель.

Так, комплект "Люм-1 водосмываемый" предназначен для выявления главным образом тонких несплошностей при высокой производительности труда, обеспечиваемой водосмываемостью материалов.

Комплект "Люм-2 с последующей эмульсификацией" предназначен для выявления микроскопических и более крупных раскрытых на поверхности несплошностей при индивидуальном контроле деталей. Этим комплектом могут быть выявлены слабозаметные неровности (царапины, следы обработки режущими инструментами и т.п.) благодаря высокой липкости люминесцирующего раствора.

1.3.6 Люминесцентно-цветной контроль

Является комбинированным методом, совмещает и расширяет возможность выявлять поверхностные дефекты в дневном и невидимом ультрафиолетовом свете с наивысшей чувствительностью без применения при осмотре оптики (за редким исключением)

Этот метод позволяет усовершенствовать люминесцентный метод с помощью диффузионно-сорбционного пленочного проявления и применения красной люминесценции, использовать водосмываемую индикаторную жидкость, снизить токсичность составов.

Люминесцентно-цветной метод обладает следующими особенностями:

дефекты выявляются либо по люминесцентному, либо по цветному способу, т.е. при ультрафиолетовом, дневном или смешанном освещении;

выявляются весьма малые по раскрытию на поверхности трещины (порядка 1 мкм);

применяемая индикаторная жидкость сохраняет способность флуоресцировать после высыхания проявителя;

смывающее вещество (очиститель) плохо смачивает металл, но является растворителем индикатора, что обеспечивает удаление последнего лишь с поверхности изделия;

проявитель представляет собой нитроцеллюлозное, быстросохнущее вещество, в которое при высыхании переходит флуорокраситель индикаторной жидкости.

Флуорокраситель при этом сохраняет способность люминесцировать, имеет достаточную адгезию. При нанесении пленки повышенной толщины возможно ее отделение от контролируемой поверхности для документации результатов дефектоскопии.

Технология контроля описываемым способом сводится к следующей последовательности:

1) обезжиривание поверхности растворителями;

2) нанесение проникающей индикаторной жидкости кистью или любым другим методом;

3) промывка детали проточной холодной водой с последующим тщательным протиранием марлевым тампоном, смоченным очищаемой жидкостью;

4) проявление дефектов нанесением ровного одинарного тонкого слоя проявителя. Наиболее удобны для этой цели аэрозольные флаконы;

5) осмотр в видимом дневном свете (ДС) либо фильтрованном ультрафиолетовом (УФС).

При осмотре деталей в ДС дефекты представляются, пурпурно-красными следами на белом фоне. При осмотре в УФС дефекты имеют вид ярких оранжево-красных следов на темном фиолетовом фоне. Наивысшая чувствительность достигается при осмотре в возможно более концентрированных пучках УФС (так называемая первая ступень чувствительности).

В комплект дефектоскопических люминесцентно-цветных материалов входят: проникающая жидкость, очищающая жидкость, проявляющий лак. Комплекты дефектоскопических материалов имеют сложный состав. При ремонте ЛА используют комплекты типа АЭРО.

Все материалы для капиллярной дефектоскопии необходимо контролировать по специальным методикам. В частности, контролируется качество люминесцирующих жидкостей (интенсивность люминесценции концентрата, оценка цвета, смачивающая способность и критическая толщина слоя раствора, дающего люминесценцию), проверяется качество индикаторных жидкостей и проявляющих порошков. Кроме того, на конечном этапе контроля необходимо проверять выявляемость эталонных дефектов. Необходимость контроля качества материалов для капиллярной дефектоскопии обусловливается определенной субъективностью метода, зависимостью выявляемости дефектов от цветного и светового контраста и даже остроты зрения или психологического состояния наблюдателя-дефектовщика.

1.4 Акустический неразрушающий контроль

К акустическому НК относят многочисленные методы, основанные на регистрации параметров упругих волн, возбуждаемых и (или) возникающих в контролируемом объекте [4].

По характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом акустический вид НК делят на методы прошедшего излучения, отраженного излучения (эхо-метод), резонансный, импедансный, свободных колебаний и акустико-эмиссионный.

Для целей НК в настоящее время используют упругие колебания частотой от нескольких десятков до миллионов герц. При частоте колебаний, например, 10⁹ Гц в твердых телах возбуждаются волны длиной около 1 мкм, что и определяет высокое разрешение метода. Акустический контроль применяют для обнаружения несплошностей (трещины, поры, раковины, расслоения и т.п.), структурного анализа (определение размеров зерен, наличия примесей и неоднородностей и т.д.), измерения толщин при одностороннем доступе к деталям, определения уровня жидкости в сосудах и для решения многих других дефектоскопических и измерительных задач. По универсальности это один из лучших методов НК, который может применяться для исследования как твердых, так и жидких тел.

Чаще всего для контроля деталей и узлов ЛА используют ультразвуковой вид акустического НК. Излучение и прием ультразвуковых колебаний (УЗК) осуществляют с помощью пьезоэлектрических преобразователей - специальных пластинок из кварца, сульфата лития, титаната бария и т.п. Пьезоэлектрический преобразователь является основным элементом искателя - устройства, предназначенного для излучения и (или) приема акустических колебаний и входящего в комплект ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковые колебания (УЗК), генерируемые пьезопреобразователем, представляют собой импульс, или, точнее, волновой пакет, основная частота которого соответствует собственной частоте колебаний пластины. Для контроля объектов применяют несколько видов ультразвуковых волн: продольные, поперечные и поверхностные.

Продольными называют такие волны, в процессе прохождения которых через некоторую среду частицы среды смещаются в направлении движения волн. Эти волны иногда называют также волнами расширения или сжатия, или невращающимися волнами. В поперечных, или сдвиговых, волнах частицы среды колеблются в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волн.

При определенных условиях УЗК с достаточно большой амплитудой могут распространяться по поверхности. Перемещение частиц в этом случае происходит в продольном и поперечном направлениях. Колебания происходят в плоскости направления распространения волн и нормали к поверхности тела.

Потеря энергии при прохождении УЗК через вещество обусловлена четырьмя основными процессами: теплопроводностью, внутренним трением, упругим гистерезисом и рассеянием. Потери зависят главным образом от частоты ультразвуковых колебаний, структуры материала, а также геометрических особенностей детали.

При акустическом контроле чрезвычайно важен ввод УЗК в контролируемое изделие с минимальными потерями энергии колебаний в месте контакта преобразователя с деталью. Это достигается вводом УЗК через тонкий слой жидкости (например, масла - для деталей простой конфигурации), или через слой иммерсионной жидкости, а также применением специальных искателей.

При больших скоростях и вибрациях контролируемого объекта начинают использоваться бесконтактные преобразователи, основанные на воздушной акустической связи преобразователей с объектом контроля, термоакустическом эффекте, эффектах электрического и электромагнитного полей.

Для обеспечения ультразвукового контроля деталей сложной конфигурации необходимо фиксировать нормальные или наклонные искатели в строго определенном месте контактной поверхности. Для этого рекомендуется изготавливать специальные фиксирующие приспособления, обеспечивающие ввод УЗК в тело детали в строго определенном направлении с учетом геометрических особенностей контрольного участка и характера искомого дефекта. В некоторых случаях при отсутствии доступа к участкам возникновения дефектов бывает целесообразным использовать побочные поверхности деталей, которые могут способствовать преломлению падающих на них колебаний в необходимом по отношению к дефекту направлении. Влияние формы импульса и его частоты на распределение отраженной от дефекта и рассеянной энергии носит весьма сложный характер. Однако для получения достаточного по амплитуде отражения от дефекта колебания должны иметь длину волны по крайней мере одного порядка с размерами дефекта. Следовательно, для обнаружения небольших дефектов частоту следует увеличивать.

При контроле деталей ЛА [5] используется ряд методов акустической дефектоскопии (рис.1.7). При контроле по методу прошедшего излучения (теневом) УЗК, как правило, вводятся с одной стороны, а принимаются с другой, а в зеркальном варианте - с одной. УЗК, встретившие на пути дефект в виде несплошности, отражаются в обратном направлении, что приводит к уменьшению амплитуды либо изменению фазы УЗК, воспринимаемых приемным элементом искателя. В общем случае для контроля теневым методом необходим доступ к изделию с обеих сторон. УЗК могут излучаться в непрерывном или импульсном режиме.

Рисунок 1.7 - Схема работы импульсного ультразвукового дефектоскопа

Развитие теневого метода связано с возможностями визуализации волнового поля для получения изображения контролируемого участка деталей, изготовленных из оптически непрозрачных материалов.

1.4.1 Метод отраженного излучения (эхо-метод)

Метод отраженного излучения (эхо-метод) получил в настоящее время наибольшее распространение.

При испытаниях по этому методу в изделие через связывающую среду вводится направленный импульс УЗК. Ультразвуковые волны отражаются от противоположной поверхности изделия, и отраженный сигнал (эхо-сигнал, или "донный" импульс) воспринимается преобразователе.

Излучающий преобразователь можно одновременно использовать в качестве приемника сигналов. Наличие в изделии дефекта (несплошности) сопровождается возникновением отраженного сигнала. Интервал между вводом в изделие начального импульсу и приемом отраженного сигнала измеряется и наблюдается на экране дефектоскопа. Об очертаниях дефекта можно судить на основании положения и амплитуды отраженного от него импульса.

Реальные схемы эхо-дефектоскопов различны в зависимости от способа индикации и способа представления окончательной информации о дефектах.

Импульсный эхо-метод находит все более широкое применение при ремонте авиационной техники. Этим методом проверяются лопатки роторов турбин и компрессоров авиационных двигателей, контролируются цапфы осевых шарниров втулок роторов вертолетов, цилиндры двигателей внутреннего сгорания, барабаны колес, ответственные крепежные и некоторые другие детали. Однако следует отметить, что импульсный эхо-метод выявляет в основном дефекты типа нарушения сплошности, т.е. практически одну из стадий разрушения. Если, например, такой дефект развивается быстро, то своевременность обнаружения его ультразвуковым эхо - методом становится проблематичной.

1.4.2 Резонансный метод

Резонансный метод основан на регистрации параметров резонансных колебаний, возбуждаемых в контролируемом объекте.

Метод позволяет, определяя резонансные частоты системы, измерить толщину изделий (например, толщину стенок резервуаров) в контролируемой зоне, обнаружить некоторые дефекты в этой зоне (например, расслоение), определить уровень жидкости в закрытых резервуарах.

При контроле резонансным методом для возбуждения преобразователя используют настраиваемый генератор переменной частоты. Если изделие имеет толщину, соответствующую резонансным частотам в пределах диапазона настройки генератора, то в момент прохождения резонансных частот изделие будет вибрировать в резонанс с искателем, что приведет к увеличению энергии, выделяемой преобразователем. Это увеличение энергии можно измерить. Резонанс при подобных испытаниях наступает в том случае, если толщина изделия равна целому числу полуволн упругой акустической волны.