一文了解“高温合金带筋整体壁板”

高温合金带筋整体壁板是航空航天飞行器的重要“铠甲”。在新一代飞机制造中大面积被用于机翼和机身结构板当中，据调研了解带筋整体壁板（也叫“整体加筋板”）它的筋条部分替代了传统蒙皮＋长桁铆接结构，不仅减重机身结构重量，还可以提高机身结构强度，对实现机身整体高精密和轻量化制造具有重要意义。

带筋整体壁板结构

目前，带筋整体壁板最大的问题就是因缺乏大量的铆钉孔，在结构拓展中不能及时发现裂纹是否能止裂，在抗疲劳及损伤方面，与传统的蒙皮长桁铆接结构相比有很大的不同，裂纹在传统的铆接结构中扩展时，由于蒙皮与桁条是分开的，因此结构承受的损伤是分离的，裂纹不会贯穿桁条仅会在蒙皮上扩展。

失效对比

但是整体加筋结构一旦发生损伤，裂纹扩展至筋条根部后会进一步扩展进而贯穿筋条，结构刚度将迅速发生下降。在裂纹损伤面前危险远远大于传统结构，接下来，我将结合带筋整体壁板工艺特点利用超声无损NDT设备进行分析。

不同形状的整体壁板类型

带筋整体壁板外形结构繁多，特殊结构的成形也随之变得困难。常见成形方式主要有：压弯成形、喷丸成形、蠕变时效成形、激光钣金成形。其中喷丸成形目前是波音公司惯用的一种飞机壁板与蒙皮的成形方式，利用直径不到几毫米的弹丸，冲击材料的表面，就可以形成高强度、高韧性的带筋整体壁板。

喷丸成形原理图

在喷丸撞击过程中塑性变形的不均一会使材料表层形成残余应力，增加表面粗糙度，在弹丸撞击凹陷处出现应力集中，诱发微小裂纹的生长，降低高温合金抗疲劳性能，减弱喷丸效果。

目前，水浸超声C扫描技术是航空航天无损检测常用的一种技术，可以对高温合金材料（涡轮叶片、涡轮盘）等精密工件材料的内部缺陷进行检测，利用超声与被检材料相互传递的信号波，来获取内部裂纹、夹杂、气孔、焊接不良等缺陷。经过数据采集卡，生成一张高分辨率超声C-Scan图像。

高温合金超声C-Scan图像

从采声超声C扫检测图像中，可以清晰看到高温合金内部裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。结合带筋整体壁板特殊结构，可搭配采声多轴转盘，增加跟踪定位功能，实现曲面扫描路径，由此方法，可以实现航空级高温合金带筋整体壁板表面微小裂纹及内部缺陷的检测。

采声科技TCS-33HD系列水浸超声扫描成像系统

此设备支持超声A-Scan、（点波信号检测）B-Scan、（纵切面成像）C-Scan、（横截面成像）T-Scan（透射成像成像）C+C-Scan（一次多层成像）C+T-Scan（反射、透射同时成像）3D-Scan（三维立体成像）等丰富的扫描模式。批量扫描、区域扫描、厚度测量、密度分布等功能。

采声科技TCS-33HD系列水浸超声扫描成像系统是一款基于超声波在材料中反射、折射、透射等物理特性，搭配高精度机械运控系统，通过高精度数字化超声信号处理软件。反映出工件内部超声影像的无损检测系统。可实现对各种材料内部分层、焊接不良、夹杂、裂纹、气孔等缺陷高精度扫查。航空复合材料、蜂窝板、水冷板、高温合金材料等内部缺陷检测。