工业CT在喷管扩散段绝热层无损检测中的应用

发布时间：2021-06-21 13:10

　　针对火箭发动机喷管扩散段绝热层的常见缺陷和工业CT技术特点,采用工业CT技术对其质量进行了检测分析,结果表明:工业CT技术对提高制品质量和改进制品工艺有指导性的意义,在三维重建后更高层面上保证了产品质量,为火箭发动机正常工作提供了强有力的保障手段。 

【文章来源】：航天制造技术. 2020,(01)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

气孔图片和气孔处密度降图片

图2为扩散段绝热层分层图片，从图中可以看出层间严重开裂，线状影像比较规则，呈弧线状，层间密度均匀，低于基材密度。通过工业CT软件可以测量出该分层缺陷距离产品小端端面40mm，距内型面23mm，长度为79.6mm，角度为82.025°，此分层在检测图像中占比较大，缺陷处CT值最小值为0.02610，平均CT值为0.05031，通过计算得出密度降值为48.1%，属于严重缺陷。结合产品的生产工艺分析，分层最根本的原因是粘接力不足，基体内部或基体与纤维之间的粘接性能不足导致的。这种缺陷在扩散段绝热层中占比较大，其中以空腔型或者界面脱开型最为严重，对喷管扩散段绝热层质量影响也相对较大，也是缠绕工艺中的主要难题之一。一般针对分层较严重的产品，需要在缺陷中间进行轴向检测。图3为图2的轴向检测图片，图中明显看出缺陷处平均灰度较周围区域的平均灰度低，形状为线状，中间宽两端细，符合裂纹缺陷特征。通过工业CT软件可以测量出该裂纹缺陷长度为31.7mm，经计算得出密度降与图2密度降值相当。该裂纹从产品小端端面开始贯穿于产品小端，属于内部裂纹。结合工艺分析得出，其为产品端面受内部应力与机械加工时应力共同作用产生的。

图3为图2的轴向检测图片，图中明显看出缺陷处平均灰度较周围区域的平均灰度低，形状为线状，中间宽两端细，符合裂纹缺陷特征。通过工业CT软件可以测量出该裂纹缺陷长度为31.7mm，经计算得出密度降与图2密度降值相当。该裂纹从产品小端端面开始贯穿于产品小端，属于内部裂纹。结合工艺分析得出，其为产品端面受内部应力与机械加工时应力共同作用产生的。在喷管扩散段绝热层中，测量其结构尺寸为其质量控制中的重要内容，特别是在烧蚀后其他检测方式难以实现准确测量的情况下，工业CT技术在保证图像质量的情况下，可以实现快速、准确、有效、全面的尺寸分析和测量。图4为烧蚀后扩散段绝热层CT检测图，从图中可以精确测量烧蚀后扩散段绝热层严重处每个点的碳层厚度等。从图中可以看出，喷管烧蚀严重区域比对称碳层薄9mm，从而为喷管扩散段绝热层的热防护提供理论依据，为改进工艺提供有力的数据支持。

【参考文献】：
期刊论文
[1]工业CT在树脂基复合材料缺陷检测中的应用[J]. 赵付宝,王从科,张霞,凡丽梅,李金鹿,郑素萍.  工程塑料应用. 2013(11)
[2]工业CT技术检测喷管扩散段绝热层坯料的缺陷[J]. 李金鹿,王从科,柴娟,赵付宝,于波,张霞.  工程塑料应用. 2011(01)
[3]复合材料计算机层析照相检测及应用[J]. 吴东流,郭伟明.  无损检测. 2002(04)



本文编号：3240736