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众所周知,钛合金在工业上应用的历史并不长,由于它有许多突出的优点,沧州欧谱因而在航空工业上已经有越来越多的重要零件采用钛合金制造,例如飞机结构件(梁、接头、起落架等)、飞机发动机零件(压气机盘、叶片、机匣、支承座、喷嘴壳体、蒙皮等)。本文仅就笔者了解到的一些欧美国家航空钛合金超声波探伤标准作简单的综合介绍。
目前,在飞机结构件方面,美国多采用Φ0.8mm和Φ1.2mm平底孔当量作为衡量标准。如:
道格拉斯飞机公司规定钛合金的最高验收级别A1级为:纵波检验,单个缺陷不大于Φ1.2mm平底孔当量;多个缺陷不大于Φ0.8mm平底孔当量,并且中心指示间距不小于25mm;长条状缺陷不大于Φ0.8mm平底孔当量,并且长度不大于25mm;底波损失不超过50%,杂波水平不大于正常材料的两倍。要求横波检验,验收级别与纵波相同,但无底波损失及杂波水平要求。
格罗曼飞机公司规定最高为AA级:纵波检验,单个缺陷不大于Φ1.2mm平底孔当量,多个缺陷不大于Φ0.4mm平底孔当量,并且中心指示间距不小于25mm;长条状缺陷不大于Φ0.8mm平底孔当量,长度不大于2.38mm;底波损失不超过50%,杂波水平不高于Φ0.4mm平底孔当量。
波音公司最高验收级别为AA级:纵波检查,单个缺陷不大于Φ1.2mm平底孔当量;多个缺陷不大于Φ0.8mm平底孔当量,中心指示间距不小于25mm;长条状缺陷不大于Φ0.8mm平底孔当量,长度不大于12.7mm。
美国的航空材料规范(AMS 2631-72:钛合金的超声检验)规定最高AA级为:纵波检查,缺陷不大于Φ0.8mm平底孔当量;底波损失不大于50%,杂波水平不高于正常材料的两倍。
美国的军用规范 MIL-T-9047G-78 “飞机用优质钛与钛合金棒材及锻坯”中有关飞机用钛合金的超声探伤标准则规定采用AMS 2631 规范的超声检验质量等级要求。
在航空发动机方面,例如:
法国海豚发动机对钛合金棒坯的纵波验收标准为缺陷显示不大于Φ1.2mm平底孔当量,但是对钛合金锻件则要求不大于Φ0.5mm平底孔当量。
英国罗尔斯·罗伊斯公司的斯贝发动机对钛合金压气机盘的超声探伤验收标准是缺陷显示不大于锌层测厚仪http://www.xincengcehouyi.com Φ1.27mm平底孔当量的-12dB;缺陷中心指示间距不小于7.62mm;杂波水平不高于Φ1.27mm平底孔当量的-18dB,并且缺陷显示总数不得超过10个;但是它对坯料则放宽要求为:缺陷显示不大于Φ1.27mm平底孔当量,杂波水平低于Φ1.27mm平底孔当量的-6dB,而且缺陷总数不超过10个。
英国帝国金属工业公司的IMI钛产品规范规定直径150~230mm棒坯的纵波验收标准为Φ1.27mm平底孔当量,多个显示不大于Φ1.27mm平底孔波高的50%,其中心指示间距不小于25mm,底波损失不大于60%。
加拿大的帕拉特·威特尼飞机公司的最高验收标准为:纵波检查,缺陷显示不大于Φ0.8mm平底孔当量,横波检查缺陷不大于Φ0.5x6mm横孔或与Φ0.8mm平底孔面积相同的反射槽的反射当量。
道格拉斯公司对棒材以及厚度大于25mm的饼坯采用45°折射横波作切向检查,目的主要是检查径向裂纹。
斯贝发动机的盘件规定了水浸法时的5°入射纵波径向扫描检查和60°折射横波的切向检查。
帕拉特·威特尼公司也有横波检查的规定。
此外,美国有两份AD报告也建议采用轴向和周向的45°折射横波检查钛合金圆坯(标准为:单个缺陷显示不大于Φ0.8mm和Φ1.2mm平底孔当量,杂波水平不超过Φ1.2mm平底孔波高的20%,或以Φ0.5mm横孔回波高80%满刻度时提高12dB作为探测灵敏度)。
其他还有AMS2631规定对饼坯作全表面纵波扫描(包括圆周面),道格拉斯公司对曲率半径小于127mm的零件要求采用凹面试块等等。
从发展趋势来看,目前对超声探伤已不仅仅满足于要求发现诸如缩管孔洞、裂纹、高密度夹杂物等宏观缺陷,而且还进一步要求发现例如I型α偏析(间隙型α稳定偏析,它的周围往往伴有细小的孔洞、裂纹,以及氧、氮等气体,具有较大的脆性,构成危险性缺陷)、II型α偏析(富铝型α稳定偏析,也因伴有裂纹及脆性构成较危险的缺陷)、条状α偏析及β偏析,甚至要求发现过热造成的魏氏组织(例如称为并列式α组织能造成低周循环疲劳性能下降)等等。这些显微组织缺陷多以杂波形式或底波损失的形式显现,因此目前国外航空钛合金超声探伤标准中大多有杂波水平、底波损失评定的要求。
明显的例子是英国罗-罗公司对钛合金压气机盘质量验收标准QAS0202,其1977年第五版中要求杂波水平应低于Φ1.27mm平底孔当量的-16dB,到1978年第六版就提高到要求低于Φ1.27mm平底孔当量的-18dB。这主要是因为钛合金的显微组织变化对性能有较显著的影响。
因此,超声探伤从要求发现宏观缺陷过渡到要求发现显微缺陷是目前的一个趋势,沧州欧谱对零件探伤面的光洁度要求也显然是配合这个趋势的要求的(一般从6.35μm到2.5μm范围,特别要求用圆头刀具加工等等)。
当然,对于坯料阶段和成品锻件的探伤标准是应当允许差异的,但由于各国钛合金产品的冶炼、加工工艺等条件不同,故探伤标准及要求不会完全相同(如英国的斯贝发动机和法国的海豚发动机对坯料和锻件就有不同的标准),这主要取决于钛合金的制造条件。
以上简要介绍了几个国家航空钛合金产品的超声探伤标准,具体的方法、详细要求与说明还需仔细查阅有关技术文件与规范。由于本人认识理解有限,了解资料不多,有错误不当之处恳请批评指正。
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