[发明专利]能够实时监测金属结构裂纹的智能垫片

说明书

本发明公开了能够实时监测金属结构裂纹的智能垫片，该智能垫片由垫片壳体和涡流传感器组成，其中：垫片壳体由金属制成，具有常规垫片的形状，此外，单面还开有n个与内孔共圆心并且等间距的圆槽以及连通相邻圆槽的多个通道，n≥3，传感器镶嵌在前述垫片壳体的圆槽中。本发明的有益之处在于：(1)无论装备是否停机，都可以实时监测螺栓头与螺杆连接处、螺栓孔孔边或其他遮挡结构危险部位是否有裂纹产生，产生的裂纹能及时被发现，从而可以有效避免装备破坏及人员伤亡的严重后果；(2)通过将涡流传感器镶嵌在垫片壳体的圆槽中，使得涡流传感器不易被破坏，承载能力和耐久性都更好；(3)可以确定裂纹的长度，为维修人员提供重要维修依据。

技术领域

本发明涉及能够实时监测金属结构裂纹的智能垫片，属于无损检测技术领域。

背景技术

在装备服役使用中，结构连接件的螺栓孔孔边是容易产生裂纹的危险部位。由于受到连接垫片的遮挡，在不拆解结构的情况下是观测不到螺栓孔孔边是否有裂纹产生的。如果产生的裂纹不能及时被发现，装备在服役使用过程中就会造成因连接结构失效破坏而导致的灾难性后果。

现有的检测工件是否有裂纹产生的方法有：

1、漏磁检测

将工件进行脉冲式磁化，增强漏磁检测信号，然后检测工件表面是否有漏磁场来判断工件是否有裂纹产生。若工件是均匀连续的，则螺栓中的磁感应线将被约束在工件中，磁通是平行于工件表面的，几乎没有磁感应线从工件表面穿出，被检测表面没有磁场。若工件中存在着切割磁感应线的缺陷时，工件表面的缺陷或组织状态会使磁导率发生变化，由于缺陷处的磁导率很小，磁阻很大，会使磁路的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，除了一部分的磁通会直接通过缺陷或是在工件内部绕过缺陷外，还有部分磁通会离开工件的表面，通过空气绕过缺陷再重新进入工件，在工件表面缺陷处形成漏磁场。根据漏磁场的分布和大小就可以判断工件的裂纹和裂纹的大小。

2、超声探伤

超声波在被检测工件中传播时，利用工件内部缺陷所显示的声学性质对超声波传播的影响来探测工件内部的缺陷。

3、磁粉探伤

磁粉探伤利用的是工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，以及钢铁制品表面和近表面缺陷(如裂纹、夹渣、发纹等)磁导率和钢铁磁导率的差异，先磁化工件，磁化后的工件不连续处的磁场将发生畸变，形成部分磁通泄漏，磁通泄漏处工件表面产生漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉探伤。

4、磁橡胶探伤

磁橡胶探伤是将磁粉弥散在室温硫化橡胶液中，加入固化剂后，再倒入受检工件，受检工件磁化后，在缺陷漏磁场的作用下，磁粉在橡胶液内重新迁移和排列，橡胶铸型固化后，即可获得一个含有缺陷的磁痕，对磁痕进行分析，就实现了磁橡胶探伤。

5、传统涡流探伤

传统的涡流探伤就是利用电磁感应原理，检测导电结构表面和近表面缺陷的一种探伤方法。利用激励线圈使导电体产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得缺陷的关键信息。

涡流无损检测技术是以电磁感应为基础的无损检测技术，是五大常规无损检测方法之一，具有使用范围广、易于与结构集成、能够进行结构应力和疲劳裂纹检测等优点。涡流传感器具有结构简单、灵敏度高、测量线性范围大、不受油污介质的影响、抗干扰能力强等特点，可以用于飞机金属结构疲劳裂纹的在线定量监测。

6、结构功能一体化的裂纹监测垫片

检测原理和传统涡流探伤一样，不同之处是将反向激励柔性涡流阵列传感器与垫片融为一体，通过垫片里面镶嵌的传感器信号的变化来判断孔边是否有裂纹产生。

然而，上述这6种检测工件是否有裂纹产生的方法都存在一些问题，具体的：