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碳纖維復(fù)合材料超聲檢測(cè)方法研究現(xiàn)狀

發(fā)布時(shí)間:2020-12-26

       早有科學(xué)家預(yù)言二十一世紀(jì)將是智能和材料的世紀(jì),可見(jiàn)材料在人類發(fā)展進(jìn)程中扮演著舉足輕重的作用,人類從開(kāi)始使用工具時(shí)就開(kāi)始了和材料打交道的歷史,縱觀中國(guó)歷史更是這樣,從以巖石、陶土為的原始社會(huì)到大量使用青銅器的商周,在到鐵的使用,我們的祖先進(jìn)入了封建社會(huì),直到近代社會(huì)鐵、銅、鋼依然是人類應(yīng)用多的材料,可見(jiàn)材料的使用可以影響的人類歷史的進(jìn)程,此事甚大,不可不察也。直到二十世紀(jì)左右,人類使用了塑料等化學(xué)材料,于是乎上世紀(jì)七十年代才有他李嘉誠(chéng)當(dāng)上了塑料大王,而碳纖維復(fù)合材料也在這一段時(shí)間中生產(chǎn)出來(lái),且在航空航天、軍工、制造業(yè)中有著特殊的用途。尤其近二十年的發(fā)展更是極大的拓寬了它的應(yīng)用范圍。

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       碳纖維復(fù)合材料具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如:強(qiáng)度(是鋼的5倍)、出色的耐熱性(可承受2500度以上的高溫)、比重?。ㄤ摬牡?/5)、更好的耐腐蝕與防輻射性能、熱膨脹系數(shù)低。擁有這些優(yōu)良的特性自然能在很多領(lǐng)域獲得青睞,但是它的制備卻極其困難,尤其對(duì)復(fù)合材料的質(zhì)量檢測(cè),也只是近二三十年才發(fā)展的。所以對(duì)碳纖維復(fù)合材料的無(wú)損檢測(cè)研究具有極其重要的意義。下面幾節(jié)內(nèi)容將對(duì)研究碳纖維復(fù)合管的超聲檢測(cè)方法,來(lái)發(fā)現(xiàn)制備的復(fù)合材料中分層缺陷,保證質(zhì)量的可靠性。

       國(guó)內(nèi)對(duì)碳纖維復(fù)合材料檢測(cè)方法以超聲和射線檢測(cè)為主,另外還有聲發(fā)射檢測(cè)。超聲檢測(cè)又以A掃描為主,但A掃有一大缺點(diǎn),就是碳纖維復(fù)合材料的衰減極大,發(fā)射回波很小,噪聲較大,容易造成漏檢或者誤判,另一種不錯(cuò)的方法是C掃描,C掃描又有反射法C掃描,穿透法C掃描,穿透法C掃描具有很高的檢測(cè)靈敏度,因?yàn)橹灰獌?nèi)部有缺陷,那么接收端接收的信號(hào)減弱,依據(jù)減弱的信號(hào)的情況即可判斷缺陷情況;反射法C掃描要比穿透法C掃描更能對(duì)缺陷進(jìn)行定位,但是它存在檢測(cè)盲區(qū)。聲發(fā)射檢測(cè)法剛剛起步,它綜合了現(xiàn)代聲光電等很多先進(jìn)的技術(shù),通過(guò)傳感器接收材料內(nèi)部缺陷處發(fā)出的異樣信號(hào),確定缺陷位置和大小,如果技術(shù)成熟,這種方法的檢測(cè)效果是的,現(xiàn)在在這方面做得研究還不夠,我國(guó)跟國(guó)外的技術(shù)還有一定的差距。再者就是射線檢測(cè)復(fù)合材料了,普通的射線膠片法,檢測(cè)效果不甚理想,因?yàn)榇朔ê茈y對(duì)缺陷進(jìn)行定位,的方法是工業(yè)CT法檢測(cè),可將復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)三維成像,內(nèi)部缺陷一目了然,在重要構(gòu)件中,這種方法得到了很好的應(yīng)用,但這種方法成本較高,檢測(cè)速度較慢,目前對(duì)復(fù)合材料的檢測(cè)也只限于重要工件和科學(xué)研究。

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       研究的對(duì)象是某公司提供的碳纖維復(fù)合管兩個(gè),Φ76*5.97和Φ80--87*7.5其中等截面的是已經(jīng)檢測(cè)的工件,變截面是待檢工件。

       首先需要測(cè)出碳纖維復(fù)合材料的聲衰減系數(shù),由于碳纖維復(fù)合材料的衰減系數(shù)較大,因此不能使用二次底波進(jìn)行測(cè)量,需要始波和一次底波之間的回波來(lái)測(cè)定衰減系數(shù),示波器顯示的水平量是時(shí)間,要將其轉(zhuǎn)化為聲程,因此需要知道超聲縱波在材料中的傳播速度。可使用透射法測(cè)聲速。

       本文嘗試用直接接觸耦合法檢測(cè)、透射法檢測(cè)、水浸法檢測(cè),綜合考慮結(jié)果,水浸法是的選擇。為提高入射波的反射率,嘗試使用反射板法,管內(nèi)壁隔水檢測(cè)等方法。

       在對(duì)已檢工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí),通過(guò)對(duì)有缺陷處和無(wú)缺陷處回波的波高和位置制定了對(duì)待檢工件的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),特地引入缺始比的概念。

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