淺談復(fù)合材料構(gòu)件的無損檢測關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

董佳澎 劉 斌

海洋石油工程股份有限公司檢測公司

淺談復(fù)合材料構(gòu)件的無損檢測關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

董佳澎 劉 斌

海洋石油工程股份有限公司檢測公司

無損檢測是工業(yè)發(fā)展必不可少的工具，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，其重要性已得到公

無損檢測；技術(shù)

無損檢測是工業(yè)發(fā)展必不可少的工具，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，其重要性已得到公認(rèn)。其特點為：不損壞試件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)。實施無損檢測后產(chǎn)品檢查率可達(dá)100%。在目前無損檢測還不能完全替代破壞性檢測。對一個試件的評價必須把無損檢測的結(jié)果與破壞性試驗的檢測結(jié)果互相對比配合，才能做出準(zhǔn)確評價。正確選用實施無損檢測的時機。正確選用最適當(dāng)?shù)臋z測方法。綜合應(yīng)用各種無損檢測方法。

一、材料與方法

(一)材料

在本次實驗研究活動開展過程中，為了全面掌控到超聲無損檢測技術(shù)在復(fù)合材料中應(yīng)用技巧，配置了10：1單向玻纖布，同時保障玻纖布厚度為0.5mm，并在雙酚A型環(huán)氧樹脂選用過程中，將其型號確定為CYD-128。此外，為了滿足本次實驗活動開展需求，在實驗材料準(zhǔn)備過程中，亦注重強調(diào)了改性銨、3201乙烯基樹脂、工業(yè)級環(huán)烷酸鈷、工業(yè)級過氧化甲乙酮等的選用。而在實驗設(shè)備配置過程中，為了保障實驗結(jié)果的精準(zhǔn)性，注重在實驗材料準(zhǔn)備工作開展過程中，選用多功能系統(tǒng)超聲膠結(jié)檢測儀，型號為VondaScope 3100，而設(shè)備源自NDT Systems Inc公司，就此達(dá)到最佳的實驗研究狀態(tài)。

(二)方法

在本次實驗研究活動開展過程中涉及到的實驗方法主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，試件制作方法，即首先在乙烯基樹脂澆注體制作過程中，為了滿足實驗需求，選用3201乙烯基樹脂，而在乙烯基樹脂澆筑作業(yè)環(huán)節(jié)開展過程中，向?qū)嶒灜h(huán)境下投入引發(fā)劑，如，過氧化甲乙酮等，待固化作業(yè)完成后，澆注內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)制作過程中，為了規(guī)避缺陷問題引發(fā)超聲檢測阻塞信號，需將試件厚度控制在30mm，且分為3個澆注體，繼而在3個澆注體設(shè)計過程中，將挖孔徑分別控制在5mm、10mm、30mm狀態(tài)下，而在澆注體底部切割中，保障斜槽角度分別為30°、45°、60°，就此滿足超聲無損檢測需求，降低復(fù)合材料結(jié)構(gòu)對無損檢測的干擾影響。其次，在玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料板材制作過程中，應(yīng)注重選定真空作業(yè)環(huán)境，同時在板材成型加工過程中，通過真空壓力差，制作所需工件，且注重應(yīng)用E51環(huán)氧樹脂，而板材厚度為5mm，膠粘劑厚度為4mm，達(dá)到最佳的板材加工狀態(tài)，提升超聲無損檢測質(zhì)量[1]。再次，在玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料制作過程中，需將硬紙片埋入板材中，繼而提供實驗所需試件；

第二，測試方法，基于試件制作完備的基礎(chǔ)上，為了保障實驗研究結(jié)果的精準(zhǔn)性，需確定測試方法，即首先在實驗測試環(huán)節(jié)開展過程中，為了精準(zhǔn)化實驗結(jié)果，需引入RF射頻模式，對復(fù)合材料構(gòu)件進行超聲檢測，即以發(fā)射-接收探頭的方法，反饋A型掃描信號，并利用材料和缺陷聲阻抗差異性，獲取發(fā)射波，繼而通過對回波信號的接收，判斷材料試塊缺陷狀況。但在測試工作開展過程中，為了規(guī)避測試誤差現(xiàn)象的凸顯，需針對RNG進行調(diào)整，且保障GAIN為波峰屏幕的1/2，同時設(shè)定DLY為4.3μs，F(xiàn)RQ為28v，GAIN為66dB，就此滿足回波信號接收條件。其次，在實驗測試準(zhǔn)備作業(yè)中，亦應(yīng)注重針對回波信號圖像進行GATE標(biāo)注，達(dá)到高效性測試結(jié)果整合狀態(tài)。

二、結(jié)果

本次實驗結(jié)果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)在厚度為10mm、20mm的試塊中，回波聲程分比為426μs、538μs，同時經(jīng)波幅60%-80%圖像分析即可看出，在20mm厚度試塊超聲無損檢測中，GAIN為65dB，而10mm厚度試塊中，增益GAIN為57dB，因而基于材料表面光潔的基礎(chǔ)上，樹脂澆注體具體超聲信號阻抗作用。因而，在厚度較小的復(fù)合材料構(gòu)件制作過程中，不宜采用超聲檢測技術(shù)，為此，當(dāng)代工業(yè)領(lǐng)域在產(chǎn)品加工過程中，應(yīng)提高對此問題的重視程度；

(2)從復(fù)合材料缺陷大小對超聲檢測回波信號影響中即可看出，基于深度相同孔徑不同的試塊中，孔徑為30mm、10mm、5mm的試塊，對回波信號影響呈現(xiàn)出差異性特點，即30mm孔徑對回波信號最為明顯，5mm孔徑最不明顯，同時，從信號圖可看出，各試塊GAIN、RNG等參數(shù)均一致[2]。為此，在復(fù)合材料構(gòu)件加工過程中，為了實現(xiàn)對超聲無損檢測技術(shù)的高效應(yīng)用，應(yīng)注重結(jié)合較低頻率、掃描范圍較大的特點，對超聲無損掃描參數(shù)進行合理設(shè)置，就此滿足復(fù)合材料缺陷檢測需求，達(dá)到最佳的復(fù)合材料構(gòu)件加工、生產(chǎn)狀態(tài)；

(3)從缺陷表面角度對超聲檢測回波信號的影響中即可看出，基于底面為三角槽的基礎(chǔ)上，不同角度對超聲檢測回波信號的影響呈現(xiàn)出差異性特點，如，60°角回波信號要呈現(xiàn)出丟失現(xiàn)象，因而，在復(fù)合材料構(gòu)件加工過程中，應(yīng)避免在60°底面中應(yīng)用超聲無損檢測技術(shù)。而在45°檢測中，回波信號明顯變大，30°檢測中，回波信號較為穩(wěn)定[3]。為此，在超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用過程中應(yīng)提高對此問題的重視程度，同時注重在復(fù)合材料構(gòu)件縱向缺陷檢測過程中，引入X射線，達(dá)到高效性缺陷檢測目的，滿足復(fù)合材料應(yīng)用需求。

綜上可知，在復(fù)合材料構(gòu)件加工過程中傳統(tǒng)缺陷檢測方法已經(jīng)無法滿足軍工、電力電子等領(lǐng)域復(fù)合材料應(yīng)用需求，為此，為了打造良好的復(fù)合材料應(yīng)用空間，需針對不同結(jié)構(gòu)復(fù)合材料對超聲檢測信號的影響，判斷超聲無損檢測技術(shù)應(yīng)用范圍，且在復(fù)合材料無損探傷作業(yè)中，依據(jù)缺陷類型、材料類型等，對無損檢測干擾因素進行處理，同時，結(jié)合缺陷深度、材料厚度、缺陷大小等，明確無損檢測盲區(qū)，就此達(dá)到最佳的復(fù)合材料構(gòu)件缺陷判斷狀態(tài)。