超声红外热成像技术在航空发动机叶片裂纹的对比研究

由于航空发动机叶片具有复杂的曲面结构,对服役过程中形成的微小裂纹检测带来了困难,文中采用超声红外热成像技术对航空发动机叶片裂纹实施检测,开展了超声红外热成像技术研究,搭建了超声红外热成像实验平台,并对实际服役过程中产生裂纹的航空发动机工作叶片进行检测。超声红外热成像结果与渗透检测、金相检测进行了对比;实验结果表明,对于该航空发动机工作叶片,超声红外热成像技术可以检测出2个裂纹缺陷、1个开口缺陷,采用渗透检测仅检测出1个裂纹缺陷,采用金相显微镜检测发现2个裂纹缺陷,宽度分别约为15 μm、0.5 μm,与超声红外热成像检测结果一致。对比结果表明超声红外热成像技术可以有效检测出航空发动机复杂曲面的叶片裂纹缺陷。     

红外热波无损检测技术在涡轮叶片探伤中的应用

介绍了红外热波原理及其检测技术的构成,综述红外热波无损检测技术在航空发动机涡轮叶片热障涂层损伤检测、冷却通道堵塞检测和裂纹检测3个方面的应用.     

民航飞机主动红外热波成像检测技术应用进展

根据主动加热方式不同,论述了脉冲加热、锁相调制加热、超声加热、微波加热等主动红外热成像无损检测技术理论基础和技术特点;综述了主动红外热成像无损检测技术用于飞机机体结构缺陷、蒙皮腐蚀、复合材料缺陷、发动机管路堵塞与叶片裂纹等无损检测方面的研究成果;结合主动红外热成像实验技术特点,指出了其在飞机检测方面存在的问题和发展方向。     

基于阵列热风激励的航发叶片近表面缺陷红外检测方法

航空发动机叶片的三维曲面结构、复杂的材料特性和特殊的冷却通道等,给叶片近表面缺陷的检测带来了困难。针对热激励源加热不均导致检测的红外热图效果差、缺陷识别率低的问题,提出了一种阵列热风激励的主动红外检测方法,改进并搭建一套可调阵列热风红外无损检测实验平台。通过设计阵列热风激励与局部热风激励的对比实验,并采用Canny算子进行缺陷边缘识别,证明了阵列热风激励主动红外检测方法的优势。通过实验分析不同材料下含裂纹试件的温度变化规律。实验结果表明:随热扩散系数增大,温升出现越早,表面最大温度呈下降趋势。通过利用检测实验平台对航空发动机叶片进行检测,揭示了导热性和隔热性缺陷的温度分布规律;其中导热性、隔热性和两者混合类型的缺陷检出率分别达到86.7%、93.3%、90%,也表明阵列热风激励红外检测方法能有效检测出航发叶片中的裂纹缺陷。     

碳纤维基体涂层质量的红外热波检测研究

碳纤维材料上涂层的应用使得常规无损检测技术难以实现涂层的厚度测量和缺陷检测.提出红外热波无损检测技术对涂层厚度及内部缺陷进行检测.红外热波无损检测技术主动对被检测样件进行热激励,热波在均匀试样中传播,遇到界面后热传导发生变化,通过红外热像仪连续监测的降温曲线的变化找到热传导时间来测量涂层厚度.涂层下的缺陷热属性差异对表面温场产生热图异常,从而进行内部缺陷检测.实验结果表明,对涂层厚度在0.35～2 mm的碳纤维基底涂层样件可用红外热波无损技术进行涂层厚度和缺陷检测,涂层厚度检测精度为0.1 mm.红外热波检测技术可以实现涂层厚度测量和涂层下缺陷的检测.     

超声红外热像技术中缺陷的自动识别

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,对金属试件疲劳裂纹、复合材料冲击损伤等缺陷具有良好的检测效果。传统缺陷识别主要依靠肉眼识别和专业经验,对缺陷类型、缺陷程度的判断很难定量把握;基于时间序列的缺陷识别算法速度慢、精度差、自动化程度低。本文以超声红外热像技术中裂纹的检测为例,通过对比分析热图像分割区域中裂纹区域与亮点区域的形状、灰度等分布特征,提取了用于裂纹信息识别的特征参量,开发了基于加权支持向量机的裂纹自动识别算法,为实现超声红外热像技术中缺陷的自动识别奠定了基础。试验验证了本文所提特征参量和自动识别算法的有效性。     

更正北大核心CSCD

《激光与红外》2021年51卷第12期1554页《主动红外热像技术在航空发动机叶片缺陷检测中的研究和应用进展》第三作者姓名及单位应为“施亚中,北京飞机维修工程有限公司西南航线中心”,基金项目应为“天津市教委科研计划项目(No.2019KJ119)资助”。     

更正

《激光与红外》2021年51卷第12期1554页《主动红外热像技术在航空发动机叶片缺陷检测中的研究和应用进展》第三作者姓名及单位应为“施亚中,北京飞机维修工程有限公司西南航线中心”,基金项目应为“天津市教委科研计划项目(No.2019KJ119)资助”。     

涂层疲劳寿命预测中的红外热像技术应用现状

红外热像技术是一种重要的无损检测技术,与传统的无损检测技术相比优势明显。本文从热喷涂层接触疲劳失效形式出发,综述了传统无损检测技术在涂层疲劳寿命预测研究中的应用现状,以及红外热像技术在涂层服役状态、厚度、缺陷检测等领域的应用实例。同时,综述了融合红外热像技术的信息融合技术在复合材料疲劳极限确定、材料结构健康诊断、裂纹监测等领域中的应用现状。指出了这种技术存在的问题及面临的困难,并对信息融合技术在热喷涂层接触疲劳寿命预测中的应用与研究进行了展望。     

激光红外热成像材料表面裂纹检测的研究进展

表面裂纹缺陷是材料中危险的缺陷形式,及时发现服役过程中产生的表面裂纹至关重要。激光红外热成像不仅具有传统红外检测的优点,还因激光能量密度高等特有优点,可远距离检测材料表面微小裂纹。综述了激光红外成像系统平台组件及其关键参数对激光红外成像检测的影响。从图像处理、优化工艺参数等角度入手,阐述了激光红外热成像检测表面裂纹缺陷的定性识别,进一步介绍了对材料表面裂纹缺陷长度、宽度以及深度特征的定量表征。最后对激光红外热成像检测表面裂纹缺陷进行了总结归纳,以及展望其未来的发展方向。     

基于光电检测的高速状态下航空叶片图像采集

针对航空发动机叶片因转速快而导致无法获取清晰叶片形面的问题,提出一种基于光电检测的航空发动机叶片图像采集系统,通过光电检测技术实现在采集过程中相机与高转速下发动机叶片保持相对静止,进而通过千兆网线在线获取叶片表面高清图像。该系统采用激光传感器与AVR单片机确定不同转速下同一叶片的触发信号并向外触发模式下的工业相机传送驱动信号,实现叶片图像采集与图像处理。实验结果表明,该系统性能稳定,采集图像品质高,完全满足动态测量航空发动机叶片的高精度要求,可应用于动态三维测量航空叶片轮廓与形变研究。     

变功率激光熔覆镍基涂层裂纹特性研究

为解决航空发动机热端叶片的高损耗现状,提高叶片的表面性能以延长服役寿命,通过对镍基高温合金K417G表面进行变参数激光熔覆制备GH3536涂层,并通过光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射仪等仪器对熔覆层的宏观微观形貌进行观察并结合EDS能谱仪元素分布及偏析结果综合检测结果研究激光功率变化带来的熔覆层的成型质量以及性能影响。分析了熔覆层表面区域以及和基体结合区的裂纹缺陷程度以及缺陷形成原因,并通过对比激光功率变化带来的元素偏析影响与裂纹分布的关系,达到工艺参数优化的目的。熔覆层与基材结合界面呈波浪状,且于一定范围内,随着激光功率提升,熔覆层与基体组织交界区域的裂纹明显减少。熔覆层中元素偏析情况,随激光功率降低愈发明显以及伴随晶枝组织的生长方向偏转现象。     

一种风机叶片图像采集及缺陷检测系统

本文针对目前风机叶片人工检测工作量大、效率低、缺陷检测准确率不高的问题,提出并设计了一种基于无人机图像的缺陷自动化检测系统。本文介绍了系统的图像采集系统、采集方法、缺陷检测原理及检测效果:系统以无人机为飞行载体实现了（风机叶片的）自动巡检,从而提高了巡检效率,降低了人工的工作量;通过图像分割及缺陷检测算法设计实现了缺陷可疑区域的自动检测;可见光加红外光双光融合提高了叶片缺陷自动识别的准确性。经过多次现场测试验证,本系统可以精确、快速地实现鼓包,裂纹和褶皱等缺陷的自动识别与检测。     

基于持续热激励红外检测的风机叶片腐蚀检测

由于海上风电机组检修较为困难,为防止海上风机叶片出现严重故障,提出基于持续热激励红外检测的海上风机叶片腐蚀检测研究,在叶片轻微腐蚀阶段实现腐蚀检测,避免叶片损坏对风机造成更大影响。分析海上风机叶片结构,针对该结构制定海上风机叶片腐蚀检测平台,在被测叶片的表面装置热激励源进行加热,并在叶片外部通过红外热像仪检测加热后的叶片表面温度场变化;采用热传导微分方程,求解持续热激励升温与降温阶段被测区域表面温场,获取叶片正常面与腐蚀面的热激励深度;通过有限元软件ABAQUS依据叶片三维模型,结合热传导微分方程,模拟被测叶片的温度场变化情况,获取叶片腐蚀模拟结果。经实验验证：该方法的红外热成像的测温范围较大,且测温精准度较高,在检测时不会受到检测距离的影响,依然保持较为清晰的检测结果,同时可根据检测得到的腐蚀面温度有效区分腐蚀严重程度。     

航空发动机零部件三维激光堆焊技术工程应用的关键问题

由于必须经受高转速、高压、高温等苛刻的工作环境,航空发动机零部件在服役一段时间后会出现磨损、磨蚀、变形、开裂等损伤而无法继续正常使用,重新制造并更换这些被判定为失效的零部件将给用户造成巨大的经济损失和时间损失。三维激光堆焊技术作为一项先进的修复技术,能够实现损伤零件的高性能、快速响应修复,和传统氩弧焊等修复工艺相比,由于具有零件本体变形小、热影响区小、修复后零件性能几乎无损失等特点,近年来该技术成为制造领域的研究热点并在航空发动机制造与大修中逐步开始获得应用。本文针对航空发动机叶片与热端部件的修复,分析了影响三维激光堆焊技术获得工程应用的关键问题,包括:(1)基于叶片损伤部位三维反求与重建数模的叶型精确堆焊与加工。(2)叶片本体与修复区界面处受热后裂纹。(3)定向凝固叶片/单晶叶片修复区组织的选择与控制。(4)激光修复后残余应力的消除及零部件本体的变形控制。在此基础上进一步评述了以上关键问题的解决途径。     

复杂型面叶片裂纹的超声红外热成像检测

复杂型面叶片由于其结构复杂,缺陷检测困难,针对这类叶片的无损检测研究一直是国内外关注的热点。文中基于超声激励下含缺陷介质的摩擦生热模型,分析缺陷处的热流传导,推导了含裂纹叶片简化模型的表面温度场。针对复杂型面叶片裂纹处的生热模型,应用有限元方法进行了数值仿真。仿真结果表明,激励时间越长,裂纹缺陷区域温升越大;温升速率随时间增加呈先上升后下降的趋势。利用超声红外热成像检测平台,对含裂纹的汽轮机叶片进行检测。实验结果表明,当预紧力处于100~150 N时,裂纹区域生热最明显,叶片裂纹检测效果最好。基于数值仿真和实验表明,超声红外热成像技术可以有效地检测出复杂型面叶片中的裂纹缺陷,具有一定的工程指导意义和广泛应用前景。     

风电叶片红外热波无损检测的实验探究

风电叶片是风电机组最关键的组件之一.随着风力发电机单台功率的不断提高,风轮叶片也越来越大,对质量可靠性要求也越来越高.但目前国内外尚无成熟的无损检测方法用于风电叶片检测.利用闪光灯脉冲激励红外无损检测方法对风电叶片制作过程中产生的几种典型缺陷进行了检测,取得了初步的实验结果.红外热波无损检测作为一种大面积、快速、非接触...