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工业CT技术在飞机修理中的应用探究

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：宋先富

[导读] 摘要：随着工业CT技术的不断成熟，其在飞机修理方面发挥的作用也越来越重要。在工业CT技术的帮助下，我们可以无需破坏产品就能够对产品内部进行直接测量，从而了解其内部的具体详情以及故障状况等等。

        新疆五家渠市 69008号部队   831300
        摘要：随着工业CT技术的不断成熟，其在飞机修理方面发挥的作用也越来越重要。在工业CT技术的帮助下，我们可以无需破坏产品就能够对产品内部进行直接测量，从而了解其内部的具体详情以及故障状况等等。本文将重点总结和分析工业CT在飞机修理中的应用，对四种典型应用展开总结，希望能够对相关从业者有所帮助。
        关键词：工业CT；飞机修理；应用
        引言：
        在飞机修理工作中，无损检测技术具有非常重要的意义，同时无损检测技术也是保障飞机质量的重要技术。随着科技的不断发展，在飞机修理中广泛采用视情修理的维修方式，所以要求首先要了解飞机的具体故障所在，然后在进行针对性维修，这就需要广泛使用无损检测的方式，尤其是一些高精密度、高复杂性的产品，通过无损检测了解其内部尺寸、装配和缺陷，更是直接关系着修理的效率、成本和有效性。然而传统无损检测技术，诸如超声、射线、尺寸测量等很多时候无法达到这样的要求，这也对飞机维修造成了较大的困难。随着工业计算机断层扫描成像技术（工业CT）逐渐成熟，这种技术逐渐显示了强大的能力，利用X射线透射与原理，可以在产品完好的状态下，清楚的了解产品内部的问题、尺寸，这为飞机维修提供了非常有效的支持[1]。更重要的是，工业CT技术在应用与飞机修理中，几乎不受产品材料、构造的直接影响，所以具有很强的适用性。
        1工业CT在飞机修理中的典型应用
        就当前工业CT技术在飞机修理中的实际应用来看，主要在以下三个方面体现出来显著的价值，一是逆向设计，二是尺寸测量，三是故障检测。其具体的应用范围与流程如下。
        1.1 逆向设计
        运用工业CT技术，能够用来对高精度公差件展开你想测绘。而航空机械零件对于精密度的要求都是极高的，所以航空零件、转配件的逆向测绘，工业CT技术同样能够发挥非常重要的作用，另外对于各种航空电子产品，包括PCB板、电缆、电子元件等等，同样能够实施逆向测绘。通过逆向测绘在结合三维建模，就能够在飞机维修的过程中，在没有图面的情况下迅速重新绘制图面，从而对飞机修理给予必要的指导。运用逆向测绘技术，还能够对现有零件实施数控加工或3D打印仿制，其效率和准确性都得到大大提升。另外，运用逆向测绘技术，还可以实施3D增材修复；还可以展开数字化维修，比如这对产品实施建模，采用虚拟技术用于员工技术培训；还能够基于逆向测绘来实现快速原型制造。此外，在逆向测绘技术的hi吃下，还能够重新导入CAD、CAM中，进而对其展开持续改进你。上述功能都是基于工业CT逆向测绘功能的独特应用[2]。
        工业CT技术引用于逆向设计的流程主要有如下步骤：一是对样品的类型与材料展开确认，二是将样品放入测量装置中，三是完成快速扫描，四是通过云计算重建三维模型，五是将模型以特定软件的文件个数输出（比如stl格式），六是以相应的软件完成模型重建（比如使用CATIA或UG）。
        另外需要特别说明的是，对于不同的机械零部件，或者电子产品，或者PCB板的逆向测绘，具体的产品、材料、规格、输出要求均有不同，所以在实际工作中必须对CT扫描、模型、流程进行相应的调整。
        1.2 故障检测
        （1）内部缺陷检测与分析
        采用工业CT技术用来对飞机的零部件内部的缺陷或者质量问题进行检测，并对缺陷和问题作出详细的标记，这在飞机维修故障检测方面有显著的优势，尤其是针对一些新材料、复杂结构，这一优势将发挥的更加淋漓尽致。比如，针对如树脂基复合材料、碳／碳复合材料、陶瓷基复合材料，使用工业CT技术能够非常方便高效的发现其内部缺陷；还有对于蜂窝、镂空、不可拆等结构，工业CT同样优势显著。此外在粉末注射成形、铸造、3D打印等方面，也是质量保证的重要技术[3]。

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        （2）修理前故障定位与修理后质量检测
        在飞机维修领域中，依靠工业CT对航空PCB板、电子元件、不可拆卸产品展开故障定位，并对其实施失效分析，是当前航空修理领域中视情维修的重要基础，有巨大的应用价值。而且采用工业CT,还能够对对飞机的关键部位装配质量展开有效检测。比如一些螺钉、焊接等是否存在遗漏，工业CT可以非常有效的予以确认。此外飞机修理完成以后，维修成品同样可以采用工业CT实施检车，以确保交付双方的争议得到妥善解决，以免出现扯皮、推诿等问题。
        故障检测与诊断的流程通常如下：一是对样品的类型与材料展开确认，二是将样品放入测量装置中，三是完成快速扫描，四是对检测产品实施透视、任意片剖视，五是完成缺陷分析，得出结论。
        1.3 尺寸测量
        工业CT的尺寸测量功能主要对于一些结构较为复杂、外观异形的零件有较为显著的优势，这些零件采用常规的卡尺等手段无法得出有效数据，因为卡尺只能够对规则尺寸、简单形状展开测量。而工业CT不但能够适用于复杂形状，而且在测量过程中能够拟合线、平面、圆、圆锥、圆柱、球体等不同形状，具有很多的采样方式，精度非常高，所以能够对常规的接触式测量做有益的补充。事实上，工业CT的尺寸测量功能，当前已经广泛应用于飞机维修领域，诸如零件壁厚测量分析、对于材质偏软的零部件的测量等等[4]。
        尺寸测量的流程通常如下：一是对样品的类型与材料展开确认，二是将样品放入测量装置中，三是完成快速扫描，四是再现三维图像，五是完成最后的尺寸测量。
        2工业CT技术使用中的技术问题
        当前工业CT技术的设备有很多，工业CT在检测应用方面有一定局限性，就是对大件分辨能力较低，而小件分辨能力较高，所以当前主要应用工业CT检测小件。而在选择设备的时候，必须要从何考虑检测目的、检测工件的多方面因素。不同检测目的和工件，对设备有不同要求。其中特别要注意的是检测的厚度估算与扫描能量选择。
        2.1 穿透厚度
        在运用工业CT时，要注意待检测的产品的尺寸、外形、重量等务必要符合工业CT系统的相关要求，否则无法达成目标。其中，穿透厚度就是一个决定性因素。
        比如，225kV工业CT的穿透厚度如下，铜合金最大为50mm，用于缺陷检测时的钢厚度最大为20mm，用于尺寸测量时的钢厚度最大为10mm；铝、钛等轻质合金则可以达到150mm，而对于塑料、橡胶等，则能够最大深入250mm。
        2.2 扫描能量
        CT系统有其相应的灵敏度以及动态相应范围，在实际检测过程中，要想获得最佳CT扫描图像，就务必要结合待测件的结构、厚度等，保证扫描能量的适宜性，这样才能够确保射线穿过待测件以后，还能够有足够强度被探测器捕捉。能量过大过小都是不利的，过小会导致穿透待测件后无信号，过大则不利于低密度小特性检测，容易出现漏检的问题。
        3小结
        综上所述，工业CT作为当前一种非常先进的无损检测技术，能够对飞机零部件中的内部结构、故障有较强的检测能力，而且其灵敏度、分辨率均相对较高，对于飞机维修有非常大的帮助和支持。而且通过运用工业CT，还能够有效的避免诸如资料图面缺乏、内部缺陷难以发现等产检问题，更好的保证维修的效果。总的来说，工业CT在飞机维修领域有非常光明的应用前景。
        参考文献：
        [1]张祥春,张鹭,王俊涛.工业CT技术在航空发动机单晶叶片壁厚测量中的应用[J].无损检测,2015,37(02):20-22.
        [2]龚群甫,安小慧.工业CT技术在飞机修理中的应用[J].新技术新工艺,2020(02):71-74.
        [3]刘晶.工业CT图像的缺陷检测研究[J].机械设计与制造,2020(09):118-121.
        [4]潘光勇,张敏霞,鲍熠朗,张杭滨.工业CT在电磁线圈缺陷检测中的应用[J].CT理论与应用研究,2019,28(02):205-212.