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標題: 這種檢測復合材料脫膠的方法是否可行？ [打印本頁]
      

      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-3 01:35
      
標題: 這種檢測復合材料脫膠的方法是否可行？
      善良且富有智慧的各位叔叔，阿姨，哥哥姐姐們，你們好。小弟最近要檢測一種復合材料，因資歷尚淺且身邊也沒有個能給與實質性幫助的朋友，所以前來咨詢各位，望能得到一些啟發。
      
言歸正傳
      
-------------------------華麗麗的分割線------------------------------
      
厚度大約都為3MM的鋁和鐵粘結在一起，用超聲波檢測是否脫膠。小弟苦思冥想加看書數小時，竟得出一個自認為很不錯的檢測方法。如下：
      
查書得：鋁的聲阻抗為1.6，鐵的為4.5.把探頭放在鋁測。在沒有脫膠的情況下，聲壓反射率為（4.5-1.6）/（1.6+4.5）=0.48。在脫膠的情況下（脫膠后的反射界面為鋁和空氣），聲壓反射率為約等于-1。由此可看出脫膠和沒有脫膠的時候超聲波的相位是相反的。那么我是否可以只觀察反射波的相位來判斷脫膠呢？
      

      

      
各位認為此方法是否可行？也說說你們認為檢測這樣工件的方法。
      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-3 01:49
      
另附板磚一摞，歡迎免費使用！
      
作者: wbh    時間: 2012-5-3 08:22
      
這個你可以試一試看看，估計不行，畢竟膠水層微觀上還是空氣層。
      
我感覺畢竟靠譜的方法還是做型式試驗，用工藝的方法來保證不脫膠。
      
作者: 廣州多浦樂    時間: 2012-5-3 08:55
      
 本帖最后由 廣州多浦樂 于 2012-5-3 08:58 編輯 
      

      
建議使用高頻加延遲塊探頭，如多浦樂的15P6Y。
      

      
作者: 丁偉臣    時間: 2012-5-3 09:00
      
鋁鋼復合層好像不是用膠粘接的，請重新核實！
      
我接觸過鋁鋼復合層超聲檢測，采用高頻（10MHz）水浸探頭從鋁側可檢出明顯的分層缺陷！
      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-3 10:03
      
確實是鋼鋁膠接的，我也看到過膠層。我看書上寫的計算復合材料交接面的聲壓反射率r=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)。我現在不能理解的是：這個公式對膠接的復合材料是否適用？
      
作者: Laurence    時間: 2012-5-7 10:28
      
關注,很贊賞樓主的鉆研精神
      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-8 07:12
      
在航空復合材料檢測當中，有用相位法檢測復合情況的實例。有興趣你可以查閱該文章。剛好和你的想法非常接近
      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-8 07:15
      
主要是探頭盲區和選擇好的檢測儀器。
      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-8 07:18
      
3MM復合板（爆炸復合），用普通超聲是可以檢測貼合率的。膠結的情況不多見。要觀察相位反轉，普通超聲波的信號模式應能更改，檢波方式也應有所變化吧？ＴＯＦＤ，PAUT是可以實現的。
      
作者: 77k7777    時間: 2012-5-8 10:07
      
贊賞樓主的鉆研精神!{:soso_e179:}
      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-8 10:30
      
個人建議從鐵側檢測可能效果要更好一些。根據文獻內容，探頭估計要用帶延遲塊的高頻（10M以上）探頭了，文獻當中復合材料（覆層）應該在5mm附近，樓主的3mm更是考驗探頭性能；檢測儀器就不說了，普通數字機是很難實現的了。
      
作者: 心心    時間: 2012-5-9 10:02
      
{:soso_e137:}
      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-9 10:42
      

      luolang1314 發表于 2012-5-8 07:12 
      
在航空復合材料檢測當中，有用相位法檢測復合情況的實例。有興趣你可以查閱該文章。剛好和你的想法非常接近 ...

      
這位前輩，你還真是見多識廣啊。我用的奧林巴斯的儀器，有射頻顯示。我之所以要在鋁側檢測，是因為在鋁側檢測便于觀察回波的相位：無脫膠鋁鋼復合回波聲壓反射為“+”值，而脫膠的回波界面為鋁和空氣，聲壓反射率為“-”值（如果在鋼側檢查的話，脫膠和無脫膠的聲壓反射都為“-”）在鋁側檢便于區分。雖然沒有在鋼側的聲壓反射率高。
      

      

      
我現在的疑慮是：這樣膠接的工件，是否如“wbh”同學所說的那樣膠層在微觀上是空氣層？  不管是脫膠與否，聲壓反射率都為“-”。我自己也做了實驗，發現并不能用觀察相位的方法檢測膠接的工件。
      

      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-9 13:04
      

      糟老頭子 發表于 2012-5-9 10:42 
      
這位前輩，你還真是見多識廣啊。我用的奧林巴斯的儀器，有射頻顯示。我之所以要在鋁側檢測，是因為在鋁側 ...

      
我上傳的文獻當中提到過這個問題。并且也是膠結情況。其實，膠結不好，也就是存在空隙（面狀空氣隔層），當然也不能排除樓上所說存在微氣孔（結合不良），但是應該不影響超聲的穿透，只不過波幅會有變化，相位不會顛倒的。之所以在鋼材側檢測，主要是鋼的聲阻抗較大，出現相位顛倒情況比較明顯。根據文獻內容，相位顛倒表明結合良好。相位不顛倒才是膠結不好區域。實際檢測如果鋁側較方便，應該也能實現。因為，沒有參考試塊，所以你只有檢測到缺陷的區域，才有對比。如果有條件，能不能自行試制參考試塊？直接把粘接膠層用化學試劑溶掉？有射頻顯示，檢測設備應該就能夠滿足檢測要求。你還要對帶寬，阻抗等進行優化。當然帶延遲塊的探頭也是比較關鍵的。
      
你能不能將檢測的照片傳幾張上來看看？這樣分析起來有針對性。
      

      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-9 17:36
      

      luolang1314 發表于 2012-5-9 13:04 
      
我上傳的文獻當中提到過這個問題。并且也是膠結情況。其實，膠結不好，也就是存在空隙（面狀空氣隔層）， ...

      
我做過的試塊就是分脫膠和非脫膠兩種的。不過不管我是在鋁側還是鐵側；在脫膠的地方還是非脫膠的地方，都沒有相位顛倒的情況（我用的延遲快10M探頭，界面回波清晰可辨）。因此我認為，這樣的粘結件，我們不能把聲波的反射界面理解為“鋁鐵界面”，而應該是“鋁膠界面”或者“鐵膠界面”
      
作者: 阿黃    時間: 2012-5-9 19:50
      
實踐是檢驗真理的唯一標準!對比下就是!
      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-9 20:56
      
超聲波形圖呢？聲程多少？觀察到的是透射波還是反射波？
      
作者: 丁偉臣    時間: 2012-5-9 21:09
      
該類膠結問題，不能簡單視為鋁鐵界面，而是薄層膠層的多層界面。脫膠的部位可能在鋁/膠界面，也可能在膠/鐵界面，故建議采用比較法進行測試。關于相位的變化，得看膠固化后的聲阻抗了。
      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-10 09:09
      
 本帖最后由 糟老頭子 于 2012-5-10 09:13 編輯 
      

      luolang1314 發表于 2012-5-9 20:56 
      
超聲波形圖呢？聲程多少？觀察到的是透射波還是反射波？

      


      
在鋁側，只觀察到鋁膠界面的反射波，一直沒找到鐵氣界面的反射波。 在鐵側檢測也是找不到鋁氣界面的反射波，只有鐵膠界面反射波。當然，這是在粘結完好的地方。
      

      
閘門地方的是二次鋁膠界面回波，后面回波是三次回波
      
作者: luolang1314    時間: 2012-5-10 13:14
      
 本帖最后由 luolang1314 于 2012-5-10 13:57 編輯 
      

      糟老頭子 發表于 2012-5-10 09:09 
      
在鋁側，只觀察到鋁膠界面的反射波，一直沒找到鐵氣界面的反射波。 在鐵側檢測也是找不到鋁氣界面的反射 ...

      


      
聲程顯示6.07mm，閘門鎖定的二次波，簡單除一下2，就是3.03，不像是鋁膠界面反射波。
      
由于膠層較薄，鋁膠界面的反射波應該比較弱。了解一下該膠層聲阻抗大概多少，看超聲聲束是否以透射為主。
      
可以試著從以下幾個方面進行比較：
      
1，利用閘門，分別鎖定一次反射波第一個波峰（不是最高的那個波峰），二次反射波的第一個波峰，看聲程差是多少。分別把延遲塊進入試塊的透射波（若有），一次底波，二次底波，三次底波，四次底波波形都上傳一下看看。
      

      
2，將該鋁鐵膠結試塊和單層鋁試塊進行比較，觀察你所說的鋁膠界面反射波位置。如果你所說的鋁膠界面反射波屬實的話，那么根據聲程，應該能在同聲程處觀察到單層鋁試塊上的鋁氣界面反射（底波反射）；
      

      
3，繼續提高增益（在45.3基礎上），觀察閘門鎖定反射波之前是否出現反射或透射波。觀察超聲從延遲塊進入試塊過后的回波信號，通過聲程（聲速）計算各界面出現的位置（時間）；注意，鋁的縱波聲速約6300，鐵的縱波聲速約5893（鋼的聲速5900）。
      

      
4，可能你看到的三次波就是鋁膠反射波。主要是觀察一次回波相位情況。
      
航空材料上已經有相位法檢測脫膠應用，說明這種思路是可行的。但是是否與膠的種類（聲阻抗）和厚度有關，不得而知。而且第一介質與膠的聲阻抗差異也應考慮。（航空相位檢測資料里面膠層厚度推算應該大于13mm）
      

      
作者: 糟老頭子    時間: 2012-5-10 15:08
      
 本帖最后由 糟老頭子 于 2012-5-10 15:16 編輯 
      

      luolang1314 發表于 2012-5-10 13:14 
      
聲程顯示6.07mm，閘門鎖定的二次波，簡單除一下2，就是3.03，不像是鋁膠界面反射波。
      
由于膠層較薄，鋁膠 ...

      


      
今天用奧林巴斯的BONDMASTER 1000e+(復合材料粘結檢測儀)對此材料進行了檢測，運用“一發一收射頻模式”。原理如下：
      

      常規的脈沖法是逐點對檢測件進行檢測，超聲導波可以在材料中傳播較遠的距離，實現了線掃描檢測，大大提高了檢測效率。導波檢測一般采用兩個斜探頭，發射探頭以一定的角度發射超聲波進入蜂窩結構。蒙皮一般比較薄，所以超聲波一部分能量被蜂窩芯吸收，一部分能量在蒙皮內以漏蘭姆波形態向前傳播，接收探頭與發射探頭在同一直線上，接收蒙皮內的漏蘭姆波能量。當出現脫粘情況時，能量向下傳播受阻，大部分能量橫向傳播被接收探頭接收，聲波波幅較高；若蒙皮與蜂窩芯粘接完好，由于大部分能量沿蜂窩芯傳播，蒙皮內的漏蘭姆波能量減少，接收信號較弱，聲波波幅較低[2]。
      膠接檢測儀的發射- 接收模式同樣利用上述原理。發射- 接收模式使用的是雙晶、點接觸型、干耦合的超聲探頭。在該模式下，一系列的脈沖聲能由一個晶片發送至測試工件，在工件中傳播的聲波由另一個晶片接收。探頭晶片下的粘接狀態將影響在尖端間傳播的聲能，見圖7（a）。這些聲能特性通過相位和波幅的變化顯示出來。在良好的粘接狀態下，一部分聲能被檢測表面下的結構吸收，此時信號波幅較低。在脫粘情況下，聲波在發射接收的傳播過程中幾乎不受蜂窩芯影響，此時信號波幅較高。粘接良好區域與脫粘區域的波幅比較見圖7（b）和圖7（c）。

      

      

      

      
以下是我實測的結果
      
作者: 我是探傷工    時間: 2013-6-21 19:18
      
雖然是很早的帖子，但真實好貼啊，學習了。{:soso_e163:}不知樓主是搞航空無損檢測的？
      
作者: 糟老頭子    時間: 2013-6-21 19:57
      

      我是探傷工 發表于 2013-6-21 19:18 
      
雖然是很早的帖子，但真實好貼啊，學習了。不知樓主是搞航空無損檢測的？ ...

      


      
謝謝
      
我不是專門搞航空航天的，但一些像飛機蒙皮，復合材料粘接，碳纖維的脫層等還是有一點研究。望和大家多多交流，共同進步
      
作者: 糟老頭子    時間: 2013-6-21 19:57
      

      我是探傷工 發表于 2013-6-21 19:18 
      
雖然是很早的帖子，但真實好貼啊，學習了。不知樓主是搞航空無損檢測的？ ...

      
謝謝
      
我不是專門搞航空航天的，但一些像飛機蒙皮，復合材料粘接，碳纖維的脫層等還是有一點研究。望和大家多多交流，共同進步
      
作者: 王建超    時間: 2014-2-19 22:26
      
樓主有做過碳纖維復合材料纏繞在鈦合金上時檢測脫粘？
      
作者: nde7225030    時間: 2014-2-20 08:01
      
鋼鋁膠接與鋁鋼復合不同，鋼鋁膠接是鋁、膠、鋼三層界面，而不是與鋼鋁復合產生的鋼鋁結合界面，膠層有一定厚度時，公式中Z的值就不對了，計算結果也就不同了。也可做對比試驗，膠接良好的回波情況與膠接不良的回波情況進行對比試驗。
      
作者: lywen0417    時間: 2014-2-20 14:46
      
用試塊比較法看可以不可以。
      
作者: 糟老頭子    時間: 2014-2-20 21:39
      

      王建超 發表于 2014-2-19 22:26
      
樓主有做過碳纖維復合材料纏繞在鈦合金上時檢測脫粘？

      
從碳纖維一側檢測嗎？如果是可以用本帖的思路，利用相位變換的思路試試。
      
作者: 糟老頭子    時間: 2014-2-20 21:50
      

      nde7225030 發表于 2014-2-20 08:01
      
鋼鋁膠接與鋁鋼復合不同，鋼鋁膠接是鋁、膠、鋼三層界面，而不是與鋼鋁復合產生的鋼鋁結合界面，膠層有一定 ...

      
謝謝指導
      





      

      

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