飞机油箱是飞机的源力系统,其主要任务是贮存燃油并为发动机供应燃料,确保发动机在飞行过程中的稳定性。目前,飞机油箱蒙皮焊接主要采用搅拌摩擦焊技术,该技术具有优质、高效、低耗、变形小、无污染等优点,广泛应用于薄板焊接技术领域。在飞机油箱蒙皮的焊接过程中,由于人为选择焊接工艺参数不当及环境因素影响[34],焊缝内会出现紧贴、细小和取向复杂的缺陷,这些缺陷往往会造成母材间的脱落和漏油的安全隐患,给国家财产带来巨大损失。无损检测是一种有效的质量评价手段,可以帮助企业筛选出合格的飞机油箱,进而提高飞机油箱在使用过程中的安全性和可靠性。课题针对飞机油箱焊缝中的常见缺陷问题,在传统飞机油箱焊缝手动超声检测的基础上,结合自动化检测技术,研制出多探头多角度的超声特征成像检测系统。系统对多通道的超声全波列检测信号进行分析和处理,以缺陷信号的回波幅值和相位信息为特征参量进行超声特征成像,以直观的图像形式显现出缺陷的位置和大小。通过设计高精度的机电控制系统,确保机械传动精度优于0.2mm;系统适用于焊缝内紧贴、细小和取向复杂的缺陷检测。对于紧贴型缺陷,系统可以检测出距焊缝表面0.1mm内的紧贴型缺陷。对于细小、取向复杂的缺陷,系统可以检测出壁厚0.3mm的纵向缺陷;实验中采用横波和纵波联合检测方式,超声波从不同角度对同一缺陷进行检测,杜绝了缺陷的漏检和误判,同时提高灵敏度和分辨率。检测完成之后,可以回调历史检测记录,供检测人员对有异议的检测结果重新审阅。论文主要介绍飞机油箱焊缝超声特征成像检测系统的检测原理、特点和方法,并基于油箱焊缝检测要求设计相应的探头组支架和机电控制系统,完成飞机油箱焊缝的自动化检测控制。制作带有人工缺陷的标准试样,获得特征图像,验证了系统的检测能力和检测精度等。