蜂窝复合材料粘结质量的相控阵超声波检测实验

《蜂窝复合材料粘结质量的相控阵超声波检测实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、蜂窝复合材料粘结质量的相控阵超声波检测徐贝尔钟德煌郑攀忠（通用电气传感检测科技（上海）有限公司，上海201203）摘要：利用GE检测科技生产的相控阵超声波探伤仪PhasorDM对蜂窝复合材料蒙皮和蜂窝芯粘结质量进行超声波检测试验。试验结果表明，该方法完全可以实现粘结层的检测，为蜂窝复合材料粘结质量提供一种新的检测手段。关键词：蜂窝复合材料；相控阵超声波探伤仪；PhasorDMPhaseArrayUltrasonicTestingforHoneycombMaterialXUBei-er(GESensing&Inspec

2、tionTechnologies(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai201203，China)Abstract:Trialonbondqualitybetweencoverplateandhoneycombcoreonhoneycombmaterialbyusingphasearrayultrasonictestinginstrument-PhasorDMfromGEvalidatesthatitisbasicallyfeasiblemethodforbondqualitytesting,andGE

3、provideanewNon-destructivetestingsolutionforthespecialmaterial.Keywords:Honeycombmaterial；Phasearrayultrasonictestinginstrument；PhasorDM蜂窝复合材料由于其突出的使用性能，目前在航空航天和建筑等领域得到大量的应用。蜂窝复合材料又叫蜂窝夹层板，主要由蒙皮（树脂涂层+合金板）、蜂窝芯和粘接剂组成(见图1)。图1蜂窝复合材料的结构蜂窝板由于其在制造和服役过程中容易形成缺陷，尤其是蒙皮和蜂窝芯

4、容易出现粘结不良的问题，这就给蜂窝板的使用造成了隐患。而目前常规的检测方法是破坏性试验，不仅造成材料浪费，而且无法实现100%的检测，因此对蜂窝板进行无损检测就显得非常重要。目前对蜂窝板粘结层的无损检测方法有多种，包括：超声C扫、导波检测、空气耦合超声检测、激光超声检测、非线性超声检测以及相控阵超声检测技术。本文着重介绍利用相控阵超声波检测技术对粘结层的检测实践。我们知道，蜂窝结构非常特殊，而且蒙皮很薄，厚度一般在0.3～2mm之间，由于超声波检测技术的局限性，受超声近场的影响，常规超声波探伤仪甚至常规相控阵超声波探

5、伤仪很难对粘结层进行有效检测。为了克服近场的影响，GE检测科技研制了一款新型相控阵超声波探伤仪PhasorDM，该款设备对腐蚀层和复合材料近表面缺陷具有较高的检测灵敏度。1.PhasorDM介绍PhasorDM是GE检测科技专门针对腐蚀层和复合材料检测而研发的一款功能强大的相控阵超声波探伤仪（见图2），它将相控阵超声成像设备和传统超声波探伤仪集于一体，对近表面缺陷具有非常高的灵敏度，同时检出率高，测量数据可靠。因此，针对蜂窝复合材料结构的特殊性，为检测蒙皮和蜂窝芯的粘结质量，采用该款设备进行试验。图2PhasorDM

6、相控阵超声波探伤仪PhasorDM的优越性首先体现在它的强大的软件支撑，GE检测科技利用自主研发的Rythem软件平台，开发了DM检测操作平台。该操作平台具有线性B扫和C扫功能，同时配置编码器，可以为每一次扫查提供精确的线性位置信息。其次，也是最主要的，GE检测科技特别开发了一款相控阵双晶探头-DM探头（见图3）。b)大覆盖面积探头5MHz，作用长度48mm更好的近表面分辨率，非常平坦的声频响应a)中等覆盖面积探头5MHz，作用长度24mm更好的近表面分辨率，非常平坦的声频响应图3两款特殊相控阵双晶探头DM探头包含2

7、8个相对独立的检测晶片，可以确保检出极小的缺陷，并大大提高近表面缺陷的检出率和分辨率（见图4）。图4DM探头模拟图同时，由于是多晶片阵列组合，它具有更大的线性覆盖面积，可以大大提高检测效率（见图5）。b)DM探头，全覆盖扫查，检测效率更高a)传统探头，无法实现全覆盖扫查，检测效率低图5DM探头大大提高检测效率1.检测试验检测试件如图6，铝制蜂窝板，蒙皮厚度1mm，粘结层内置3处大小不等的缺陷，检测蒙皮与六角蜂窝芯的粘结质量。检测仪器如图7，采用GE检测科技生产的PhasorDM相控阵超声波探伤仪，采用B扫和C扫两种方

8、式进行扫查。图6铝制蜂窝板图7PhasorDM相控阵超声波探伤仪B扫描显示的是被检工件纵截面上的信息，横坐标表示探头的扫查轨迹，纵坐标代表声波的传播时间（或距离）。图8是B扫描图形，在相同灵敏度下（25dB），无缺陷部位是均匀的蓝色显示，而缺陷部位则是明显的红色指示，并有多次回波显示。通过DM软件平台，可以直接读出缺陷深度，并确定缺陷位置和面积