e測(cè)試 | 復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)大全

為發(fā)現(xiàn)和排除隱患,科研人員發(fā)展了多種無損檢測(cè)手段對(duì)這些缺陷和損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè),目前影響比較大的有射線檢測(cè)技術(shù)、超聲檢測(cè)技術(shù)、紅外熱波成像檢測(cè) 技術(shù)、聲-超聲檢測(cè)技術(shù)、渦流檢測(cè)技術(shù)、微波檢測(cè)技術(shù)、激光全息照相檢測(cè)技術(shù)等。

1 無損檢測(cè)技術(shù)

1. 1 射線檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)技術(shù)( Radiographic Testing,即 RT) 是利用射線( X 射線、γ 射線、中子射線等) 穿過物體時(shí)的吸收和散射的特性,檢測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的技術(shù)。

射線檢測(cè)技術(shù)比較適合于檢測(cè)孔隙、夾雜等體積型缺陷,對(duì)平行于射線穿透方向的裂紋有比較好的檢測(cè)效果,對(duì)復(fù)合材料中特有的樹脂聚集與纖維聚集等缺陷也有一定的檢測(cè)能力,在鋪層數(shù)量較少時(shí),還可發(fā)現(xiàn)鋪層內(nèi)纖維彎曲等缺陷。

由于分層缺陷對(duì)射線穿透方向上介質(zhì)并無明顯影響,因此分層缺陷在成像上并不明顯。同樣的原因,射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)平行于材料表面的裂紋也不敏感。

(1) 射線照相

在所有的射線檢測(cè)技術(shù)中,膠片射線照相技術(shù)發(fā)展最早,而數(shù)字式射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)則發(fā)展最快。與膠片照相技術(shù)相比,數(shù)字式射線成像技術(shù)的成像質(zhì)量與膠片照相技術(shù)相當(dāng),在檢測(cè)的實(shí)時(shí)性、效率、經(jīng)濟(jì)性和易用性等方面則有著無可比擬的優(yōu)越性,因而得到了快速的發(fā)展。

目前,具備一定智能識(shí)別能力的實(shí)時(shí)成像檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于復(fù)合材料產(chǎn)品的在線檢測(cè),可對(duì)裝配線上的工件進(jìn)行實(shí)時(shí)快速檢測(cè),成為確保產(chǎn)品合格率的重要檢測(cè)手段。

(2) 工業(yè) CT

層析攝影也叫計(jì)算機(jī)斷層掃描成像( Computed Tomography,即 CT) ,該技術(shù)是利用 X 射線探測(cè)物體 的內(nèi)部,通過測(cè)定射線的衰減系數(shù),采用數(shù)學(xué)方法, 經(jīng)計(jì)算機(jī)處理,求解出衰減系數(shù)值在某剖面上的二維分布矩陣,轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像畫面上的灰度分布,從而實(shí)現(xiàn)建立斷面圖像的成像技術(shù)。

通過分析斷層面內(nèi)密度的分布,就可以獲得復(fù)合材料內(nèi)部密度均勻性、微孔隙體積含量與分布等方面的信息。一般來說, CT 照片的對(duì)比度比 X 射線照片的對(duì)比度要低,但因消除了不同層面圖像疊加重影問題,實(shí)際可讀性強(qiáng) 于 X 射線照片。

不過 CT 成像原理決定了密度高的物質(zhì)會(huì)在一定程度上被放大,這也就導(dǎo)致了分層、孔隙、裂紋等損傷圖像的尺寸比實(shí)際尺寸略小而纖維堆積等密度高的缺陷圖像比實(shí)際尺寸略大的特有現(xiàn)象。

總的來說,CT 掃描成像的技術(shù)具有以下特點(diǎn):

①高空間分辨率和密度分辨率( 通常<0. 5% ) ;

② 高動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍 ( 從空氣到復(fù)合材料再到金屬材料) ;

③成像尺寸精度高;

④在穿透能量足夠的情況下,不受試件幾何結(jié)構(gòu)限制。

其局限性表現(xiàn)為:

檢測(cè)效率低、檢測(cè)成本高、雙側(cè)透射成像、不適合于平面薄板構(gòu)件的檢測(cè)以及大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。利用CT成像技術(shù)可以有效檢測(cè)先進(jìn)復(fù)合材料中的孔隙、夾雜、裂紋等缺陷,也可以測(cè)量材料內(nèi)部的密度分布情況,如材料均勻性、微孔隙含量等。

在工業(yè)應(yīng)用上,美國(guó)在上世紀(jì)八十年代就研制出了用于檢測(cè)大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料殼體的工業(yè)CT設(shè)備,并逐漸將該技術(shù)應(yīng)用于其它復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)中,我國(guó)也于上世紀(jì) 90 年代后期成功地將工業(yè) CT 技術(shù)應(yīng)用于C / C復(fù)合材料、碳 / 酚醛復(fù)合材料等的檢測(cè),解決了一些關(guān)鍵性的無損檢測(cè)技術(shù)難題,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì) 效益。

(3) 康普頓背散射成像檢測(cè)技術(shù)

康普頓背散射成像( CST ) 技術(shù)是一種新的射線檢測(cè)技術(shù),它具有單側(cè)非接觸、檢測(cè)靈敏度高、快速三維成像的特點(diǎn),對(duì)低密度材料的檢測(cè)可獲得比透射成像更高的圖像對(duì)比度,非常適合于復(fù)合材料等原子序數(shù)較低材料的物體。

當(dāng)被檢物體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,或無法進(jìn)行雙側(cè)成像檢測(cè)時(shí),CST 技術(shù)就顯示出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前,CST 技術(shù)在國(guó)外航空航天領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,在國(guó)內(nèi),尚處于探索性研究階段。

1. 2 超聲檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)( Ultrasonics Testing) 是利用材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生一定影響的物理現(xiàn)象,從而通過對(duì)超聲波受影響程度和狀況的分析來了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)。通常有穿透法、脈沖反射法、串列法等。

(1) 傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)方法

超聲探頭接收到的脈沖回波有多種圖像顯示方式,常見的有 A 型顯示、B 型顯示和 C 型顯示,所謂 的 A 掃描、B 掃描或 C 掃描就是具有相應(yīng)顯示功能的探傷方法。

在這些顯示方式中,A 型顯示是基礎(chǔ), 其橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示振幅。其他兩種顯示方式是由 A 型顯示的數(shù)據(jù)重建得到。

其中,B型顯示給出沿超聲波指向上的橫截面視圖,該方法能夠測(cè)得缺陷在截面視圖上的深度位置和截面上的特征尺寸,但是不能給出其相對(duì)于掃描 平面的位置。

C型顯示是一種在一定深度探測(cè)的顯示方式,圖像上的縱、橫坐標(biāo)分別表示探頭在被檢體表面上的縱、 橫坐標(biāo),所以 C 型顯示的結(jié)果是與掃描平面平行的一幅截面圖像,可以給出缺陷關(guān)于掃描平面的位置, 但是不能給出缺陷距離掃描平面的深度。

超聲 C 掃描由于顯示直觀,檢測(cè)速度快,已成為大型復(fù)合材料構(gòu)件普遍采用的探傷技術(shù),能夠清晰地檢出復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中體積分布類的缺陷。

由于超聲在交界面上會(huì)發(fā)生反射,為保證超聲能有效地輸入被測(cè)物體內(nèi)部,除要求安放探頭的平面比較平整外,一般還會(huì)在探頭與被測(cè)物之間使用耦合劑。

工業(yè)上,則采用水浸法或噴水法提高超聲能量的利用率。

一般情況下,對(duì)小而薄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的平面層壓板及曲率不大的復(fù)合材料構(gòu)件,多采用水浸式反射板 法; 對(duì)于小而稍厚的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,無法采用水浸式反 射板法時(shí),可采用噴水脈沖反射法或接觸帶延遲塊脈沖發(fā)射法; 對(duì)于大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)宜采用水噴穿透法或水噴脈沖反射法。

復(fù)合材料的多層結(jié)構(gòu) 使得聲波在材料中的衰減較大,而航空航天領(lǐng)域多采用薄板結(jié)構(gòu),由此所引起的噪聲和缺陷反射信號(hào)的信噪比較低,不易分辨,對(duì)檢測(cè)人員的工作經(jīng)驗(yàn)有 較高要求。

(2)超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法

超聲導(dǎo)波檢測(cè)方法( Ultrasonic Guided Wave Testing) 是近年來新的研究熱點(diǎn)。導(dǎo)波是指由于介質(zhì)邊界的存在而產(chǎn)生的波,在介質(zhì)尺寸與聲波波長(zhǎng)可比的情況下,介質(zhì)中的波以反射或折射的形式與邊界發(fā)生作用并多次來回反射,發(fā)生縱波與橫波間的模態(tài)轉(zhuǎn)換,形成復(fù)雜的干涉,呈現(xiàn)出了多種傳播形式,形成各種類型的導(dǎo)波。

導(dǎo)波本質(zhì)上是由縱波、橫波等基本類型的超聲波以各種方式組成的。導(dǎo)波的主要特性包括頻散現(xiàn)象、多模式和傳播距離遠(yuǎn)。

超聲導(dǎo)波檢測(cè)是一種快速大范圍的初步檢測(cè)方法,一般只能對(duì)缺陷定性,而定量是近似的,對(duì)可疑部位仍需要采用其他檢測(cè)方法才能作出最終的評(píng)估。該方法主要用在各種管道的無損檢測(cè)之中。

(3)空氣耦合超聲檢測(cè)技術(shù)

傳統(tǒng)超聲無損檢測(cè)方法由于需要使用耦合劑,無法適用于某些航空航天用復(fù)合材料構(gòu)件的檢測(cè),主要原因是耦合劑會(huì)使試樣受潮或變污,且有可能滲入損傷處,這會(huì)嚴(yán)重影響構(gòu)件的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

非接觸空氣耦合超聲檢測(cè)技術(shù)( Air-coupled Ultrasonic Nondestructive Testing Technology) 是解決這個(gè)問題的可行途徑之一。

空氣耦合超聲檢測(cè)是以空氣作為耦合介質(zhì)的一種非接觸超聲檢測(cè)方法,它可以實(shí)現(xiàn)真正的非接觸檢測(cè),不存在換能器的磨損,可進(jìn)行快速掃描。

另外,空氣耦合超聲檢測(cè)容易實(shí)現(xiàn)縱波到橫波、板波和瑞利波等的模式轉(zhuǎn)換,而研究結(jié)果表明,在復(fù)合材料檢測(cè)中,橫波、板波和瑞利波比縱波的靈敏度高,空氣耦合超聲檢測(cè)的這一優(yōu)點(diǎn)有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的檢測(cè)和材料特性的表征。

目前,國(guó)外已開始將空氣耦合超聲檢測(cè)技術(shù)用于某些復(fù)合材料板的檢測(cè),可以檢測(cè)出脫粘、脫層、氣孔、夾雜和纖維斷裂等缺陷,可以解決傳統(tǒng)液體耦合超聲檢測(cè)方法不能解決的問題。

但是,空氣耦合超聲檢測(cè)的信號(hào)衰減很大,聲阻抗較高的材料很難實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè),必須采用特殊機(jī)制來改進(jìn),而且采用脈沖回波法進(jìn)行檢測(cè)的難度較大,多數(shù)采用穿透法檢測(cè)和 斜入射檢測(cè)。

(4)激光超聲檢測(cè)技術(shù)

激光超聲(Laser Ultrasound testing technology) 是目前國(guó)內(nèi)外研究最活躍的非接觸超聲檢測(cè)方法之一。

它利用高能量的激光脈沖與物質(zhì)表面的瞬時(shí)熱作用,在固體表面產(chǎn)生熱特性區(qū),形成熱應(yīng)力,在物體內(nèi)部產(chǎn)生超聲波。

按超聲波的激發(fā)與檢測(cè)方式不同,激光超聲檢測(cè)可分 3 種: 一種用激光在工件中產(chǎn) 生超聲波,用常規(guī)超聲探頭接收檢測(cè); 另一種用常規(guī)超聲波探頭激勵(lì)超聲波,用激光干涉法檢測(cè)工件中 的超聲波; 還有一種用激光激勵(lì)超聲波,并用激光干涉法檢測(cè)工件中的超聲波,此法是純粹意義上的激光超聲檢測(cè)技術(shù)。

純粹的激光超聲檢測(cè)技術(shù)由于不使用常規(guī)超聲探頭,因此可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離非接觸檢 測(cè),適用于常規(guī)壓電檢測(cè)技術(shù)難以檢測(cè)的形狀、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜或尺寸較小的復(fù)合材料以及材料的高溫特性等研究,如飛機(jī)上各個(gè)部件的定位和成像等。

美國(guó)洛克希德&middot;馬丁公司開發(fā)的 LaserUT 激光超聲檢測(cè)系統(tǒng),在檢測(cè) F-22 復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)獲得了清晰的 B 掃描、C 掃描圖像,且不需要使用任何特殊夾具,檢測(cè)時(shí)間大大縮短,達(dá)到了傳統(tǒng)超聲無法達(dá)到的效果。

國(guó)內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)取得重大突破,由西安金波公司研發(fā)的激光超聲視頻檢測(cè)儀已經(jīng)在 2010 年投入使用,可對(duì)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)甚至整架飛機(jī)進(jìn)行快速無損探傷檢測(cè)。

(5) 相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)

相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)是一種多聲束掃描成像技術(shù),它所采用的超聲檢測(cè)探頭是由多個(gè)晶片組成的換能器陣列,陣列單元在發(fā)射電路激勵(lì)下以可控的相位激發(fā)出超聲,產(chǎn)生的球面波在傳播過程中波前相互疊加,形成不同的聲束。

各聲束相位可控,可用軟件控制聚焦焦點(diǎn),不移動(dòng)探頭或盡量少移動(dòng)探頭就能掃查厚、大工件和形狀復(fù)雜工件的各個(gè)區(qū)域。

在分辨力、信噪比、缺陷檢出率等方面具有一定的優(yōu)越性。 在實(shí)際的檢測(cè)應(yīng)用和研究中,一些設(shè)計(jì)巧妙的探頭已成為解決可達(dá)性差和空間限制問題的有效手段。

比如英國(guó) R. J. Freemantle 等人把相控陣陣列安裝在橡膠滾輪中,用于檢測(cè)大面積航空復(fù)合材料構(gòu)件,能有效檢出航空復(fù)合材料構(gòu)件中的裂紋及未貼合等缺陷。

Olympus 無損檢測(cè)公司的 J. Habermehl 等人設(shè)計(jì)了專門檢測(cè)碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料彎管的弧形相控陣探頭,為檢測(cè)圓角聯(lián)接的構(gòu)件提供了快速可靠的方法。

超聲檢測(cè)技術(shù)不僅能有效檢測(cè)出先進(jìn)復(fù)合材料中的分層、脫粘、孔隙、裂紋和夾雜等缺陷,而且在判斷材料的疏密、密度、纖維取向、屈曲、彈性模量、厚度等特性和幾何形狀等方面也有一定的作用。

目前 超聲檢測(cè)技術(shù)的主要方向是進(jìn)一步提高檢測(cè)效率,發(fā)展功能更加強(qiáng)大的檢測(cè)探頭,缺點(diǎn)是對(duì)不同類型的缺陷要使用不同規(guī)格的探頭,而且在檢測(cè)過程中 需要使用耦合劑。

1. 3 紅外熱波檢測(cè)技術(shù)

紅外熱波無損檢測(cè)(Thermal Wave Testing) 利用主動(dòng)加熱技術(shù),通過紅外熱成像系統(tǒng)自動(dòng)記錄試件表面缺陷和基體材料由于不同熱特性引起的溫度差異,進(jìn)而判定被測(cè)物表面及內(nèi)部的損傷。

該檢測(cè)方法特別適合于檢測(cè)復(fù)合材料薄板與金屬粘接結(jié)構(gòu)中的脫粘、分層類面積型缺陷,尤其是當(dāng)零件或組件不能浸入水中進(jìn)行超聲C-掃描檢測(cè)以及零件表面形狀使得超聲檢測(cè)實(shí)施比較困難時(shí)也可使用紅外 熱波檢測(cè)方法,紅外熱波方法能夠準(zhǔn)確確定復(fù)合材料中分層的深度,而且該方法具有非接觸、實(shí)時(shí)、高 效、直觀的特點(diǎn)。

1. 4 聲-超聲檢測(cè)技術(shù)

聲-超聲 ( Acoustic-Ultrasonic ) 技術(shù)又稱應(yīng)力波 因子( SWF) 技術(shù)。與通常的無損檢測(cè)技術(shù)不同, AU 技術(shù)主要用于檢測(cè)和研究材料中分布的細(xì)微缺陷群及其對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能( 強(qiáng)度或剛度等) 的整體影響,屬于材料的完整性評(píng)估技術(shù)。

采用聲-超聲振幅 C 掃描技術(shù)也能夠?qū)?fù)合材料與金屬材料間的粘接界面進(jìn)行有效檢測(cè),而且克服了超聲反射技術(shù)信號(hào)清晰度不高、超聲透射技術(shù)傳感器可達(dá)性差的缺點(diǎn)。

1. 5 聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)

聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)( Acoustic Emission) 是通過對(duì)復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)在加載過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和分析,對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的整體質(zhì)量水平進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種檢測(cè)技術(shù)。

該方法能夠反映復(fù)合材料中損傷的發(fā)展與破壞模式,預(yù)測(cè)構(gòu)件的最終承載強(qiáng)度,并能夠確定出構(gòu)件質(zhì)量的薄弱區(qū)域。

聲發(fā)射技術(shù)是檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量水平的非常實(shí)用的技術(shù)手段,使用簡(jiǎn)單方便,可以在測(cè)試材料力學(xué)性能的同時(shí)獲取材料動(dòng)態(tài)變形損傷過程中的寶貴信息。

它包括參數(shù)分析法與波形分析法兩種。參數(shù)分析法是通過記錄和分析聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù),如幅度、能量、持續(xù)時(shí)間、振鈴計(jì)數(shù)和事件數(shù)等,來分析材料的損傷破壞特征,如損傷程度和部位、破壞機(jī)制等;

波形分析法是指對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的波形進(jìn)行記錄與分析,得到信號(hào)的頻譜及相關(guān)函數(shù)等, 通過分析材料不同階段和不同機(jī)制引起損傷的頻率特征,可以獲取材料的損傷特征。

1. 6 渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)( Eddy Current Testing) 是利用導(dǎo)電材料的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,通過測(cè)量感應(yīng)量的變化進(jìn) 行無損檢測(cè)的方法。

該方法僅適用于導(dǎo)電材料,可以用于碳-碳復(fù)合材料與金屬基復(fù)合材料的檢測(cè)。 由于端頭效應(yīng)的存在,該方法在邊界處的檢測(cè)效果不好,同時(shí)該技術(shù)需要用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行對(duì)比,因此其 應(yīng)用受到了限制。

1. 7微波檢測(cè)技術(shù)

微波是指頻率為 300MHz ~ 3000GHz 的電磁波, 是無線電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱,是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。

微波頻率比一般的 無線電波頻率高,通常也稱為“超高頻電磁波”。微波指向性高,在復(fù)合材料中穿透能力強(qiáng)、衰減小,適合于檢測(cè)厚度較大的材料。

對(duì)結(jié)構(gòu)中的孔隙、疏松、 基體開裂、分層和脫粘等缺陷具有較 高的靈敏性。 上世紀(jì) 60 年代,微波檢測(cè)技術(shù)就已經(jīng)用于大型導(dǎo)彈固體發(fā)動(dòng)機(jī)玻璃鋼殼體中的缺陷和內(nèi)部質(zhì)量的檢測(cè)。

實(shí)踐證明,利用反射法測(cè)量的厚度誤差小于 0. 125mm,利用穿透法可測(cè)定 0. 02mg / cm3 的密度變 化。由于微波探傷技術(shù)不能穿透導(dǎo)體,因此這種 檢測(cè)方法很難應(yīng)用于整機(jī)檢測(cè)。

1. 8 流體滲透法

流體滲透檢測(cè)法僅僅適用于具有開放性傷 口的缺陷或損傷,這種方法是采用特制的滲透劑對(duì)缺陷和損傷進(jìn)行染色,但是染色過程中會(huì)污染材料, 在一定程度上會(huì)增加修補(bǔ)難度,目前使用較少。

1. 9 激光全息法

激光全息檢驗(yàn)法( Laser Holography) 是激光全息照相和干涉計(jì)量技術(shù)的綜合運(yùn)用。這種技術(shù)的依據(jù)是物體內(nèi)部缺陷在外力作用下,使它所對(duì)應(yīng)的物體表面產(chǎn)生與其周圍不相同的微量位移差。

然后用激光全息照相的方法進(jìn)行比較,從而檢驗(yàn)出物體內(nèi)部的缺陷。這種檢驗(yàn)方法由于設(shè)備昂貴、需要沖洗顯影、對(duì)環(huán)境振動(dòng)敏感和需要對(duì)被測(cè)物加載,因此限制了推廣能力,目前主要在實(shí)驗(yàn)室使用。

2 復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2. 1 自動(dòng)化水平迅速提高

為降低成本,航空工業(yè)中采取了增大結(jié)構(gòu),減少零部件數(shù)量的策略,這導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件越來越大,傳統(tǒng)的人工操作檢測(cè)設(shè)備作業(yè)的方式已經(jīng)越來越不適應(yīng)在線檢測(cè)的要求。

為提高檢測(cè)設(shè)備的效率,多通道自動(dòng)掃描、分時(shí)處理掃描信息、自動(dòng)識(shí)別 缺陷和損傷,自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告的技術(shù)被應(yīng)用到大型的檢測(cè)設(shè)備之中,這些技術(shù)在提高掃描探測(cè)速度的同時(shí),大大提高了自動(dòng)化水平,有效減小了人為誤差。

2. 2 提高原位檢測(cè)能力成了研究重點(diǎn)

考慮到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件越來越大,安裝與拆卸難度越來越大,越來越多的公司都希望提高復(fù)合材料部件的原位檢測(cè)能力。

在這方面,目前主要有兩種解決方法: 一種是采用大型設(shè)備; 用非接觸的檢測(cè)方法,對(duì)整架飛機(jī)進(jìn)行無損檢測(cè)。

這方面的研究成果有大型的激光超聲檢測(cè)設(shè)備和能夠連續(xù)掃查的滾輪式相控陣超聲檢測(cè)設(shè)備。

另一種解決方法是發(fā)展多功能的小型化檢測(cè)設(shè)備,直接到外場(chǎng)對(duì)整機(jī)進(jìn)行人工檢測(cè)。這方面的研究成果主要是具有多種掃描方式的小型超聲檢測(cè)設(shè)備。

2. 3 可視化定量檢測(cè)水平不斷提高

西方發(fā)達(dá)國(guó)家一直致力于提高可視化定量檢測(cè)水平,隨著數(shù)字成像技術(shù)的全面應(yīng)用,近年來復(fù)合材料無損檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)處理能力不斷提高,在測(cè)量速度大大提高的情況下,測(cè)量精度也在穩(wěn)步提高。

比如超聲檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì) 4 &times; 4mm 缺陷的有效檢測(cè),分辨率更是提高到微米量級(jí),而微波檢測(cè)技術(shù)對(duì)缺陷的識(shí)別精度已經(jīng)達(dá)到 1mm 左右。

2. 4結(jié)構(gòu)健康自監(jiān)控能力將成為可能

隨著無損探測(cè)手段的豐富和新型傳感器的不斷涌現(xiàn),可嵌入結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳感器將成為發(fā)展重點(diǎn)。

未來的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)必將向內(nèi)置健康監(jiān)控傳感器方向發(fā)展,現(xiàn)行的周期性探傷工作將轉(zhuǎn)變?yōu)榭杉磿r(shí)告警的狀態(tài)監(jiān)控工作,未來的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)將成為有 感覺,能響應(yīng)的智能結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)束語

對(duì)裝備進(jìn)行定期無損檢測(cè)是確保服役安全性的重要手段,從前文的分析中不難看出,不同的檢測(cè)方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn),依據(jù)任務(wù)要求選用適當(dāng)?shù)臒o損檢測(cè)方法不僅能保證檢測(cè)效果,還能有效提高工作效率。

從前文的評(píng)述中不難看出,超聲檢測(cè)方法因?yàn)閷?duì)人體無害,具有多種掃描方式和較高的分辨率,因而受到廣泛的重視,目前小型的手持式超聲檢測(cè)設(shè)備已經(jīng)在外場(chǎng)維護(hù)中廣泛使用,而這種檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)人員素質(zhì)的依賴性也決定了必須加強(qiáng)超聲檢測(cè)人員的能力培養(yǎng)。

在工廠級(jí)檢測(cè)中,激光超聲檢測(cè)方法被認(rèn)為是最有潛力的檢測(cè)方法,我國(guó)在該領(lǐng)域的突破必將使我國(guó)復(fù)合材料制造質(zhì)量邁上新的臺(tái)階。