航空曲面钎焊铝蜂窝板质量超声SAM分析

曲面钎焊铝蜂窝板

引言：钎焊铝蜂窝板是一种由蜂窝芯、面板以及钎焊层组成的，通过高温钎焊将铝蜂窝芯与铝合金面板焊接成型。这种独特的材料和结构设计，有效解决了传统材料或工艺在各个领域中的技术瓶颈和实际问题。例如：在飞机制造中，传统金属板材钢材、铝材，只有增加厚度或加强筋才能满足强度需求，这就会给机身整体重量增加负担，而蜂窝芯层六边形模仿自然蜂巢结构，通过材料合理稳固的布局，在极低密度下实现高强度，可达到钢的3倍以上，同时保持轻量化。

蜂窝夹层结构被用于制造机翼、机身、尾翼、机舱壁等位置。减轻机身重量的同时，还可以提高飞行性能节约燃料。但是像这种重要的航空级应用中，质量的可靠性如何把握呢？蜂窝夹层结构在特殊环境服役期间，会产生高温蠕变、内部冲击变形和不可见损伤；还会因制造工艺焊接不良带来的影响。若不能及时检测内部结构损伤情况，会带来无法预计的损失和安全隐患。

无损检测-超声SAM

无损检测技术（NDT）是一种在不破坏检测工件的情况下，用于评估材料、构件和结构质量的方法，有助于提前发现缺陷，减少损失。目前，蜂窝夹层板的损伤检测技术多为无损检测，例如声发射、红外热成像法、CT扫描法、水浸超声SAM等。在进行多次实验中，声发射信可能受到阻尼效应的影响而减弱，导致检测效果不佳；而水浸超声SAM基于超声Lamb波而言，具有长距离、衰减小的特点，并对结构的损伤或变化非常敏感，因此它被用于检测结构中的裂纹、腐蚀、疲劳性等问题。

曲面钎焊蜂窝板水浸超声SAM

市面上比较常见的是一些平面蜂窝板材，这些利用普通水浸超声设备是很容易检测的，但是在用于航空制造来说，就不仅限于平面蜂窝板材，出现了带有弧度的曲面结构蜂窝板结构，对检测扫查时，提高了难度。

水浸超声扫描显微镜（SAM）是一款利用超声波在材料内部发生透射、反射、折射等物理特性，搭配高精度扫查机构，以水为传播介质，对材料进行往复运动扫描，通过软件进行成像。这款设备解决了早期传统超声（A扫描）不能成像的问题，可以通过超声C扫描图像，缺陷所在的位置及大小。

采声水浸SAM定制化

采声科技水浸超声设备可以为特殊的曲面异型结构定制工装，实现复杂结构件的扫描路径。在直线运动机构x，y，z三轴基础上增加AB轴，实现超声换能器位姿控制和自动化扫描检测，可以完成曲面钎焊蜂窝板的弧度全方位扫描。

除了对运控机构的独特设计思想，在检测结果上也体现了采声“独特”，针对异型曲面结构，软件设计可以根据超声C扫描图像数据的基础上，生成3D扫描图像，便于技术人员检测，更好的观察缺陷所在位置，并对生产工艺及时改进以及后续对航空某部位维修时，便于查看缺陷所在位置。

曲面钎焊蜂窝板3D扫描图像

曲面钎焊蜂窝板C扫描图像（展开图）

从采声超声C扫描图像中可以看到内部冲击损伤变形，焊接不良等缺陷。在次验证了水浸超声成像设备的检测能力及标准，有助于保证材料使用时的安全性，同时也为钎焊蜂窝板生产企业提高产品的良品率。