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復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)介紹
日期：2025-06-07 19:35
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摘要：
復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)介紹
復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)說明：
用于自動化檢測的設(shè)備通常使用3 種耦合方式，從使從探頭發(fā)射的超聲有效進(jìn)入待檢零件，他們分別是接觸法、水浸法和噴水法。
接觸法，即讓檢測探頭與待檢測件直接接觸。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在檢測曲面零件時(shí)可使用機(jī)械跟蹤器，但檢測速度受到限制。
在大多數(shù)情況下，使用水浸或噴水方法進(jìn)行自動化檢測，待檢測零件完全浸入水中，或聲束通過噴出的水柱達(dá)到零件表面。水浸檢測方法通常使用脈...
復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)介紹
復(fù)合材料超聲無損檢測技術(shù)說明：
用于自動化檢測的設(shè)備通常使用3 種耦合方式，從使從探頭發(fā)射的超聲有效進(jìn)入待檢零件，他們分別是接觸法、水浸法和噴水法。
接觸法，即讓檢測探頭與待檢測件直接接觸。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在檢測曲面零件時(shí)可使用機(jī)械跟蹤器，但檢測速度受到限制。
在大多數(shù)情況下，使用水浸或噴水方法進(jìn)行自動化檢測，待檢測零件完全浸入水中，或聲束通過噴出的水柱達(dá)到零件表面。水浸檢測方法通常使用脈沖回波技術(shù)從一端進(jìn)行檢測，同一個(gè)探頭既發(fā)射又接收。*近由超聲波科學(xué)有限公司（USL）安裝的水浸系統(tǒng)升級為可在2 種模式下操作，根據(jù)檢測的要求和零件的形狀而定。在**種模式下，復(fù)雜形狀零件使用單探頭，掃描線速度500mm/s，往復(fù)運(yùn)動間隔1mm，即相當(dāng)于每小時(shí)掃描面積大約為2m2 ；系統(tǒng)還可以以**種更高效的方式進(jìn)行掃描，該方式使用100mm 寬的相控陣探頭，將相控陣掃描和機(jī)械運(yùn)動相結(jié)合。該方式在檢測平板件和單曲面件時(shí)可實(shí)現(xiàn)每分鐘1m2 的產(chǎn)量，與單探頭相比，生產(chǎn)能力大幅提升。
一個(gè)相控陣探頭包含了128 個(gè)獨(dú)立的晶片，這些晶片以非常小的間隔，順序發(fā)射超聲脈沖。通常是每秒20000 次，也就是說在相控陣探頭隨著機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)覆蓋整個(gè)零件的時(shí)候，像完成整個(gè)陣列128 個(gè)晶片這樣的一次掃描，每1 秒鐘就可以完成幾百次。每個(gè)獨(dú)立的晶片都可以被控制，在檢測材料很小的一塊區(qū)域內(nèi)可以產(chǎn)生非常細(xì)節(jié)的圖像。
復(fù)合材料檢測通常使用噴水檢測方法，一個(gè)探頭發(fā)射出來的聲束通過噴出的水柱，被另外一側(cè)的**個(gè)探頭接收。在掃描時(shí)，兩側(cè)的水柱角度必須是**控制的，并保持同軸，否則就會丟失超聲信號。這就對機(jī)械控制系統(tǒng)提出了非常嚴(yán)格的要求，尤其是在檢測雙曲面零件時(shí)，此時(shí)如果想提高產(chǎn)能將是非常困難的。但對于USL 系統(tǒng)，即使掃描復(fù)雜曲面的零件，掃描速度依然可以很快，而且不會降低檢測質(zhì)量。
在**和商用飛機(jī)中使用的復(fù)合材料零件通常形狀非常復(fù)雜，超聲檢測系統(tǒng)需要集成多個(gè)機(jī)械運(yùn)動軸，以掃描這些復(fù)雜形狀的零件。典型的系統(tǒng)將有10~12 個(gè)軸，這些軸同時(shí)聯(lián)動，以便跟蹤零件輪廓。USL 系統(tǒng)具有2 種不同的結(jié)構(gòu)：一個(gè)是水平操作臂結(jié)構(gòu)，而另一個(gè)是垂直操作臂結(jié)構(gòu)。如何選擇，取決于客戶的意愿和需要檢測零件的范圍。有些時(shí)候噴水和水浸兩種方法都需要，在這種情況下垂直操作臂結(jié)構(gòu)更加適合?？傮w來說，復(fù)合材料的多曲面跟蹤檢測要比水浸檢測系統(tǒng)復(fù)雜得多，世界上大部分的制造商都是從水浸做起，但真正能夠?qū)崿F(xiàn)10~12 軸掃描的多曲面跟蹤檢測系統(tǒng)的廠家并不多，而USL 公司在制造該類型系統(tǒng)方面已經(jīng)有近20 年的經(jīng)驗(yàn)，該類型系統(tǒng)數(shù)量也有10 多套，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
聲束的控制
在任何超聲檢測中，都需要嚴(yán)格控制聲束與零件表面的角度。如果待檢測的材料是完全平直的，情況就要簡單得多，但實(shí)際檢測中這樣的情況很少。實(shí)際零件表面的輪廓是變化的，并可能是隨機(jī)和不可預(yù)測的。
為了實(shí)現(xiàn)板材檢測的高產(chǎn)能，需要使用多探頭組，并配備多路復(fù)用器。典型的是配7 和15 個(gè)長方形探頭，交錯(cuò)排列，覆蓋80mm 和150mm的寬度。由于材料是在水浸箱中進(jìn)行檢測的，所有探頭在查找缺陷的同時(shí)，還測量板材的表面位置。測量出的板材表面到探頭表面的距離，即水程，可顯示探頭與表面的中間的角度。并用該數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對探頭操作器進(jìn)行調(diào)整，這樣檢測的角度就保持在正確的數(shù)值上（通常是90°）。這樣就可以確保探頭垂直板材表面，并對其進(jìn)行可靠的檢測。
在掃描結(jié)束后，在C掃描圖上會標(biāo)明可能的缺陷。掃描裝置自動移動到每個(gè)缺陷位置，操作者對其進(jìn)行確認(rèn)，判斷是一個(gè)缺陷還是表面上的標(biāo)簽或是氣泡。由于長方形探頭的設(shè)計(jì)是用于查找缺陷的，但不能**確定缺陷尺寸，所以在此使用一個(gè)圓形聚焦探頭對缺陷進(jìn)行評定。在有些情況下還使用前面提到的相控陣掃描，但還是多探頭組掃描的產(chǎn)能更高。
在設(shè)計(jì)零件時(shí)，無損檢測通常是*后被考慮的事情，所以就會使問題變得更復(fù)雜?，F(xiàn)在的許多**組裝方法，如擴(kuò)散焊、摩擦焊、摩擦攪拌焊越來越多地用于日常生產(chǎn)中，并生產(chǎn)出非常復(fù)雜的金屬零件，就需要特別形式的無損檢測。這就對檢測設(shè)備制造商和無損檢測實(shí)際操作者提出了新的要求。同樣，對于航空復(fù)合材料來說，由于越來越多地使用樹脂轉(zhuǎn)移模成型工藝，也出現(xiàn)了同樣的問題。這些問題都需要解決，而且不能引起制造過程的瓶頸和后續(xù)問題，所以就需要不斷地對儀器、機(jī)械和軟件進(jìn)行**。