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研究生:周士琦
研究生(外文):Shih-chi Chou
論文名稱:利用渦電流檢測技術提升發動機輪盤缺陷深度之評估能力
論文名稱(外文):Increase the Evaluation Capability of the Crack Depth of the Aircraft Engine Disk with Eddy Current Inspection
指導教授:楊旭光楊旭光引用關係
指導教授(外文):Shiuh-Kuang Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:渦電流發動機輪盤人工缺陷深度振幅值
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本論文旨在利用渦電流檢測技術,提升判斷發動機輪盤缺陷深度之評估能力。渦電流用於檢測發動機輪盤之技術發展僅約13年,目前各項檢測儀具、探頭與標準塊規皆須向國外採購,本人服務之發動機修理工廠,總計維修13型發動機,目前僅3型機利用渦電流檢測輪盤之缺陷,為提升檢測之精確度,擬將其餘10型發動機輪盤皆能發展渦電流檢測方法,故採實驗方式研製檢測輪盤缺陷深度之塊規,藉由渦電流的量測特性,明確瞭解輪盤缺陷深度大小,同時透過破壞性切割,執行金相分析,以實際確認自製缺陷的深度,評估渦電流量測的可靠性,再運用於輪盤的檢測,方便檢測人員決定輪盤是否續用或報廢。渦電流人工缺陷製作乃利用放電加工方式產生,在製作過程中需克服電極頭的製作、積碳現象、電流量設定與排渣問題,同時利用研製之人工缺陷與CT7型發動機標準塊規缺陷比對檢測訊號,以掌握缺陷製作技術與品質。最後利用缺陷製作技術再開發TFE1042型風扇輪盤渦電流檢測所需之人工缺陷,並統計各深度的最大振幅值,作為日後檢測實物時,藉由振幅值比對、判斷實際缺陷深度,供檢測人員決定輪盤是否續用或報廢。
The purpose of this thesis is to increase the ability of the depth of the crack detecting for the engine disk using the eddy current inspection technology. There are two methods for the engine disk inspection. One is the conventional method which is fluorescent penetration inspection (FPI). The other is eddy current inspection. It has the disadvantage to distinguish precisely for the fluorescent penetration inspection and will affect to judge the result of inspection for the inspector. The eddy current inspection could detect the flaw more precise and faster than the conventional method, especially on the job of measuring the depth of crack. For this reason, the thesis focuses on developing the technology to inspect the engine disk using eddy current in the engine repair shop.
For this purpose, the procedures of the eddy current inspection are developed to improve the weakness of the convention inspection and increase the preciseness of detection for engine disk inspection. The various artificial of cracks are also machined in the engine disk for detection evaluation. The results are analyzed and accumulated to create a data bank and operating manual for inspector to follow it for engine disk inspection. The results of this study can be referred by the maintenance of airplane engine and insurance the flying security.
目錄 I
表目錄 IV
圖目錄 V
摘要 VIII
英文摘要 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 9
1.3 研究方法 10
第二章 渦電流基本理論及檢測原理 15
2.1 渦電流的基本理論 15
2.2 集膚效應 18
2.3 基本變數 19
2.3.1 導電率 20
2.3.2 導磁率 21
2.3.3 尺寸變化 23
2.3.4 頻率 23
2.3.5 耦合距離 24
2.3.6 環境因素變化 24
2.4 線圈阻抗 25
2.5 渦電流探頭種類 27
第三章 缺陷深度量測 34
3.1 缺陷製作 35
3.1.1 塊規用途與種類 35
3.1.2 人工缺陷製作 36
3.1.3 實驗儀器設備與架構 38
3.1.4 缺陷檢測 39
3.2 實驗架構與步驟 39
第四章 實驗結果與討論 45
4.1 人工缺陷研製成果 45
4.2 TFE1042型發動機風扇輪盤自製缺陷渦電流量測結果 47
4.2.1 缺陷0.003吋信號量測值 47
4.2.2 缺陷0.004吋信號量測值 47
4.2.3 缺陷0.005吋信號量測值 48
4.2.4 缺陷0.006吋信號量測值 48
4.2.5 缺陷0.008吋信號量測值 49
4.2.6 缺陷0.009吋信號量測值 49
4.2.7 缺陷0.010吋信號量測值 49
4.2.8 缺陷0.011吋信號量測值 50
4.3 金相分析結果 50
4.4 檢測程序 51
4.5 TFE1042型發動機風扇輪盤實測 53
第五章 結論與建議 73
5.1 結論 73
5.2 建議與未來展望 75
參考文獻 76
附錄A:TFE1042型發動機風扇輪盤軸孔缺陷檢測程序 78
表目錄
表4.1 各組缺陷深度之渦電流量測信號值 54
附表 1 缺陷深度比對振幅表 81

圖目錄
圖1.1 發動機構造圖 12
圖1.2 發動機零件缺陷情況 13
圖1.3 TFE1042型發動機風扇輪盤構造 14
圖2.1 渦電流檢測變數樹狀圖 29
圖2.2 頻率、導電率與導磁率對渦電流的影響 29
圖2.3 導電率變化曲線 30
圖2.4 相對導磁率變化之歸一化阻抗平面圖 30
圖2.5 試件厚度對渦電流檢測之影響 31
圖2.6 相位與振幅 31
圖2.7 等效電路 32
圖2.8 阻抗平面圖 32
圖2.9 線圈種類 33
圖2.10 電路連結方式 33
圖3.1 渦電流塊規類型 41
圖3.2 放電加工之電極 41
圖3.3 放電加工過程情況 42
圖3.4 渦電流檢測架構圖 42
圖3.5 渦電流檢測儀 43
圖3.6 表面探頭 43
圖3.7 檢測台 44
圖3.8 高壓渦輪輪盤 44
圖4.1 研製塊規之渦電流檢測信號 55
圖4.2 缺陷研製80倍放大圖 56
圖4.3 標準塊規與自製塊規檢測信號比較 57
圖4.4 缺陷0.003吋檢測之最大振幅值 58
圖4.5 缺陷0.004吋檢測之最大振幅值 59
圖4.6 缺陷0.005吋檢測之最大振幅值 60
圖4.7 缺陷0.006吋檢測之最大振幅值 61
圖4.8 缺陷0.008吋檢測之最大振幅值 62
圖4.9 缺陷0.009吋檢測之最大振幅值 63
圖4.10 缺陷0.010吋檢測之最大振幅值 64
圖4.11 缺陷0.011吋檢測之最大振幅值 65
圖4.12 人工缺陷鑲埋情況 66
圖4.13 缺陷0.003吋金相實驗情況 66
圖4.14 缺陷0.004吋金相實驗情況 67
圖4.15 缺陷0.005吋金相實驗情況 67
圖4.16 缺陷0.006吋金相實驗情況 68
圖4.17 缺陷0.008吋金相實驗情況 68
圖4.18 缺陷0.009吋金相實驗情況 69
圖4.19 缺陷0.010吋金相實驗情況 69
圖4.20 缺陷0.011吋金相實驗情況 70
圖4.21 人工缺陷深度渦電流量測最大振幅值 71
圖4.22 TFE1042型發動機風扇轉子輪盤檢測實況 72
圖4.23 TFE1042型風扇輪盤實測結果最大振幅值 72
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