课题研究论文：复合材料构件的超声无损检测关键技术应用

92190 材料工程学论文

复合材料构件的超声无损检测关键技术

应用

一、材料与方法

（一）材料

在本次实验研究活动开展过程中，为了全面掌控到超声无损检测技术在复合材料中应用技巧，配置了10：1单向玻纤布，同时保障玻纤布厚度为0.5mm，并在双酚A型环氧树脂选用过程中，将其型号确定为CYD-128。此外，为了满足本次实验活动开展需求，在实验材料准备过程中，亦注重强调了改性铵、3201乙烯基树脂、工业级环烷酸钴、工业级过氧化甲乙酮等的选用。而在实验设备配置过程中，为了保障实验结果的精准性，注重在实验材料准备工作开展过程中，选用多功能系统超声胶结检测仪，型号为VondaScope 3100，而设备源自NDT Systems Inc公司，就此达到最佳的实验研究状态。

（二）方法

在本次实验研究活动开展过程中涉及到的实验方法主要体现在以下几个方面：

第一，试件制作方法，即首先在乙烯基树脂浇注体制作过程中，为了满足实验需求，选用3201乙烯基树脂，而在乙烯基树脂浇筑作业环节开展过程中，向实验环境下投入引发剂，如，过氧化甲乙酮等，待固化作业完成后，浇注内部结构。同时，在内部结构制作过程中，为了规避缺陷问题引发超声检测阻塞信号，需将试件厚度控制在

30mm，且分为3个浇注体，继而在3个浇注体设计过程中，将挖孔径分别控制在5mm、10mm、30mm状态下，而在浇注体底部切割中，保障斜槽角度分别为30°、45°、60°，就此满足超声无损检测需求，降低复合材料结构对无损检测的干扰影响。其次，在玻璃纤维增强树脂基复合材料板材制作过程中，应注重选定真空作业环境，同时在板材成型加工过程中，通过真空压力差，制作所需工件，且注重应用E51环氧树脂，而板材厚度为5mm，胶粘剂厚度为4mm，达到最佳的板材加工状态，提升超声无损检测质量[1]。再次，在玻璃纤维增强树脂基复合材料制作过程中，需将硬纸片埋入板材中，继而提供实验所需试件；

第二，测试方法，基于试件制作完备的基础上，为了保障实验研究结果的精准性，需确定测试方法，即首先在

实验测试环节开展过程中，为了精准化实验结果，需引入RF射频模式，对复合材料构件进行超声检测，即以发射-接收探头的方法，反馈A型扫描信号，并利用材料和缺陷声阻抗差异性，获取发射波，继而通过对回波信号的接收，判断材料试块缺陷状况。但在测试工作开展过程中，为了规避测试误差现象的凸显，需针对RNG进行调整，且保障GAIN为波峰屏幕的1/2，同时设定DLY为4.3μs，FRQ为28v，GAIN为66dB，就此满足回波信号接收条件。其次，在实验测试准备作业中，亦应注重针对回波信号图像进行GATE标注，达到高效性测试结果整合状态。

二、结果

本次实验结果主要体现在以下几个方面：

（1）在厚度为10mm、20mm的试块中，回波声程分比为426μs、538μs，同时经波幅60%-80%图像分析即可看出，在20mm厚度试块超声无损检测中，GAIN为65dB，而10mm厚度试块中，增益GAIN为57dB，因而基于材料表面光洁的基础上，树脂浇注体具体超声信号阻抗作用。因而，在厚度较小的复合材料构件制作过程中，不宜采用超声检测技术，为此，当代工业领域在产品加工过程中，应提高对此问题的重视程度；

（2）从复合材料缺陷大小对超声检测回波信号影响中即可看出，基于深度相同孔径不同的试块中，孔径为

30mm、10mm、5mm的试块，对回波信号影响呈现出差异性特点，即30mm孔径对回波信号最为明显，5mm孔径最不明显，同时，从信号图可看出，各试块GAIN、RNG等参数均一致[2]。为此，在复合材料构件加工过程中，为了实现对超声无损检测技术的高效应用，应注重结合较低频率、扫描范围较大的特点，对超声无损扫描参数进行合理设置，就此满足复合材料缺陷检测需求，达到最佳的复合材料构件加工、生产状态；

（3）从缺陷表面角度对超声检测回波信号的影响中即可看出，基于底面为三角槽的基础上，不同角度对超声检测回波信号的影响呈现出差异性特点，如，60°角回波信号要呈现出丢失现象，因而，在复合材料构件加工过程中，应避免在60°底面中应用超声无损检测技术。而在45°检测中，回波信号明显变大，30°检测中，回波信号较为稳定[3]。为此，在超声无损检测技术应用过程中应提高对此问题的重视程度，同时注重在复合材料构件纵向缺陷检测过程中，引入X射线，达到高效性缺陷检测目的，满足复合材料应用需求。

三、讨论

综上可知，在复合材料构件加工过程中传统缺陷检测方法已经无法满足军工、电力电子等领域复合材料应用需求，为此，为了打造良好的复合材料应用空间，需针对不同结构复合材料对超声检测信号的影响，判断超声无损检测技术应用范围，且在复合材料无损探伤作业中，依据缺陷类型、材料类型等，对无损检测干扰因素进行处理，同时，结合缺陷深度、材料厚度、缺陷大小等，明确无损检测盲区，就此达到最佳的复合材料构件缺陷判断状态。