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技术研究

大型飞机研发中的无损检测技术要求

发布时间: 2018-02-01 19:46   93 次浏览

无损检测技术

  在航空制造领域,无损检测一直是一项重要的特殊过程控制项目,从开始的工艺鉴定到生产制造过程中的过程审核,再到适航管理部门的适航检查要求,直至飞机交付后的使用维修过程中的定期检查要求,都会涉及到无损检测技术。近年来,大型飞机的研发,给无损检测工作提出了新的要求。

  
  无损检测技术要求
  
  从波音、欧洲空客等国外大型飞机制造企业来看,他们在进行各机型的工艺技术准备阶段都要求无损检测工作的前期介入。在其工艺技术准备的工作部门内设有专门的无损检测人员,对无损检测的要求及工序安排进行审核与确认。而对于转包到供应商处的产品则对无损检测提出了工艺技术鉴定及评审的要求,评审内容涉及无损检测人员、设备、现场设施、检测材料及工艺技术文件等方面。
  
  NADCAP评审文件AC7114《国家宇航和国防承包商无损检测认证审核准则》中明确规定,无损检测的3级人员必须对顾客的无损检测要求是否被正确贯彻执行负责,要求无损检测3级人员审核产品的工艺规范,并确认图纸中的无损检测方法选择的合理性,以及零件加工流程中的无损检测工序安排是否正确,此项工作被作为无损检测 3级人员的工作职责之一而加以审核和验证。
  
  很长一段时间以来,由于无损检测技术的阶段性发展及其在飞机研发过程中的重要性未被充分认识,在航空领域内,无损检测技术的应用主要局限于飞机制造过程中,也就是飞机零部件已进入制造加工阶段,无损检测技术才得以介入。在此过程中,往往会出现零件已到相应无损检测工序,才发现工序安排不合理或是检测根本无法实施,或是相应的工艺准备还没有做到位,而给生产制造过程造成了一定的影响。特别是对一些新材料、大型构件的使用,都需要无损检测的前期参与,对于检测可否实施、如何有效实施做相应的工艺技术准备。
  
  因此,对于飞机产品研发前期的技术准备应考虑无损检测技术体系的建立,成立跨职能的无损检测技术部门或在相应机构中设置无损检测人员,在产品设计阶段、制造生产阶段应考虑无损检测技术的实施,对相应的设计人员及生产制造部门的工艺技术人员进行无损检测技术知识的培训,使其了解无损检测的基本原理、使用要求及局限性,以保证无损检测方法选择及工序安排的正确性、合理性、可操作性,为保证航空产品研发的顺利实施打好基础。
  
  现代航空业的发展需要无损检测技术的支持与帮助,特别是近年来我国大型飞机研制中,更是离不开无损检测。而在新机型的前期工艺准备阶段,应建立完整的无损检测工艺技术体系:
  
  1
  
  无损检测人员
  
  按相关的无损检测人员资格鉴定与认证程序培训取证,获得相应的技术资格等级。
  
  2
  
  无损检测文件体系
  
  工艺规范及工艺技术文件
  
  01
  
  包括渗透检验、磁粉检验、变形金属的超声波检验、射线检验、胶接结构的超声波检验、复合材料制件及结构的无损检验、涡流检验、铝合金电导率检验等文件;超声波检验图表(工艺卡)、零件X射线检验图表(工艺卡)、零件磁粉检验图表(工艺卡)。
  
  管理文件
  
  02
  
  包括无损检测人员资格与认证、无损检测工艺控制、无损检测工艺文件编制与管理、不合格品管理、无损检测工艺辅助材料验收及管理规定。
  
  3
  
  设备
  
  根据检测对象引进相应的无损检测设备,其能力应达到检测要求并经校验合格。
  
  4
  
  检验材料
  
  检验用材料应具有相应的资质证明文件,若有文件要求必须采用合格供应商目录内的材料。
  无损检测技术
  无损检测技术实施方案
  
  结合无损检测技术自身的特点,在大型飞机研制中推行无损检测技术与航空产品设计、生产、使用阶段的有机结合,为飞机强度设计、结构设计及维修检验提供保障,从而保障飞机的制造质量。
  
  在设计阶段应考虑成立跨职能的专业技术团队,其中包括无损检测技术人员,统筹无损检测技术与航空产品设计、生产、使用方面的应用与有机结合。使得无损检测技术的引用从设计、加工到使用形成一个有效的贯彻体系。具体方案如下:
  
  1
  
  无损检测的实施
  
  设计阶段
  
  01
  
  相关的设计人员应系统地学习相关的无损检测知识,了解并掌握超声、射线、磁粉、渗透、涡流检测及电导率测试的物理原理及各种方法的局限性,正确选择检测方法,合理安排检测工艺,也就是说设计单位应考虑无损检测的实际能力,以保证结构设计要求与无损检测的灵敏度、分辨力和可靠性相一致。近年来,我国自主研发设计的各类机型如ARJ21、C919等飞机在设计初级阶段已能将无损检测技术要求与能力纳入设计阶段应考虑的因素,这是个很大的进步,值得推广,也正因为有了无损检测技术的前期介入与帮助,使得在新材料选用、新加工工艺技术应用及设计要求的实现有了切实而有力的保证。
  
  在设计阶段还有一个值得关注的问题,即验收标准或验收技术条件的制定,在传统的概念里,航空产品的验收标准制定是设计人员的职责,由设计根据产品的材料、加工工艺、安装位置及受力情况来决定其允许缺陷(不连续性)类型及尺寸。验收标准的制定可以遵循国标、航标及国军标等,而对于检测具体实施后的检测结果的评判及一些比较特殊且未使用过的材料及结构,其技术条件的制定需工艺人员及检测人员的共同参与。
  
  加工生产阶段
  
  02
  
  材料标准制定人员及生产阶段工艺人员同样应系统学习无损检测工艺知识,了解无损检测技术方法的基础知识及局限性。在冷热加工工艺方面,应与无损检测技术紧密配合,相互依从。在制定相应材料及产品的质量要求标准及检测方法时,应密切结合生产实际的具体情况确定检测的内容及方法,并随情况的改变迅速做出调整。
  
  在我们的检测过程中经常会出现工艺人员为增加保险系数而大量增加无损检测项目的情况,这实际上是很不经济的;也有过所增加的无损检测项目因检测对象所限而不能实施的情况,这些情况的出现多数是由于对相关标准的理解不够透彻,导致机械套用的结果,这是须加注意的,而这也给标准制定及工艺加工人员提出了一个较实际的要求,要做到这一点,须基于对无损检测知识的学习和了解。
  
  在役使用阶段
  
  03
  
  目前国内无损检测工作基本止于产品加工阶段,在产品加工阶段发现的不合格品报废或返修使用,对返修使用构件的跟踪检测实际上是有必要的。
  
  在役飞机缺陷检测及评价对飞行器而言是一项重要的课题,飞机的安全寿命设计、损伤容限理论的实际运用都需通过无损检测来实现,通过安排一定起落的定检可以及时发现新生裂纹,根据断裂力学理论进行裂纹扩展观察,以此来延长老龄飞机的使用年限,并可累积飞行安全数据。
  
  可见,无损检测对改进设计、提高制造水平及检测水平,从而提高飞机使用性能、延长使用寿命都是至关重要的。
  
  2
  
  无损检测实施的技术保障
  
  建立无损检测技术体系,从完善工艺技术文件、仪器设备性能测试与校准、检测人员资格鉴定与认证、辅助材料的质量控制、实施检测的规范性等方面来提供技术保障与支持。完善工作评估体系,随时寻找持续改进的机会。
  

  可能的话,成立专门的无损检测工艺技术评审机构,从人员、设备设施、工艺规范及工艺技术文件及其执行等方面来进行鉴定及评审。评审成员应持有具有一定资质的机构颁发的无损检测3级证书。


作者:李秀芬