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標(biāo)題: 這種檢測(cè)復(fù)合材料脫膠的方法是否可行？ [打印本頁(yè)]
          

          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2012-5-3 01:35
          
標(biāo)題: 這種檢測(cè)復(fù)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(cè)一種復(fù)合材料，因資歷尚淺且身邊也沒(méi)有個(gè)能給與實(shí)質(zhì)性幫助的朋友，所以前來(lái)咨詢各位，望能得到一些啟發(fā)。
          
言歸正傳
          
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厚度大約都為3MM的鋁和鐵粘結(jié)在一起，用超聲波檢測(cè)是否脫膠。小弟苦思冥想加看書(shū)數(shù)小時(shí)，竟得出一個(gè)自認(rèn)為很不錯(cuò)的檢測(cè)方法。如下：
          
查書(shū)得：鋁的聲阻抗為1.6，鐵的為4.5.把探頭放在鋁測(cè)。在沒(méi)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(méi)有脫膠的時(shí)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(lái)判斷脫膠呢？
          

          

          
各位認(rèn)為此方法是否可行？也說(shuō)說(shuō)你們認(rèn)為檢測(cè)這樣工件的方法。
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2012-5-3 01:49
          
另附板磚一摞，歡迎免費(fèi)使用！
          
作者: wbh    時(shí)間: 2012-5-3 08:22
          
這個(gè)你可以試一試看看，估計(jì)不行，畢竟膠水層微觀上還是空氣層。
          
我感覺(jué)畢竟靠譜的方法還是做型式試驗(yàn)，用工藝的方法來(lái)保證不脫膠。
          
作者: 廣州多浦樂(lè)    時(shí)間: 2012-5-3 08:55
          
 本帖最后由 廣州多浦樂(lè) 于 2012-5-3 08:58 編輯 
          

          
建議使用高頻加延遲塊探頭，如多浦樂(lè)的15P6Y。
          

          
作者: 丁偉臣    時(shí)間: 2012-5-3 09:00
          
鋁鋼復(fù)合層好像不是用膠粘接的，請(qǐng)重新核實(shí)！
          
我接觸過(guò)鋁鋼復(fù)合層超聲檢測(cè)，采用高頻（10MHz）水浸探頭從鋁側(cè)可檢出明顯的分層缺陷！
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2012-5-3 10:03
          
確實(shí)是鋼鋁膠接的，我也看到過(guò)膠層。我看書(shū)上寫(xiě)的計(jì)算復(fù)合材料交接面的聲壓反射率r=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)。我現(xiàn)在不能理解的是：這個(gè)公式對(duì)膠接的復(fù)合材料是否適用？
          
作者: Laurence    時(shí)間: 2012-5-7 10:28
          
關(guān)注,很贊賞樓主的鉆研精神
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2012-5-8 07:12
          
在航空復(fù)合材料檢測(cè)當(dāng)中，有用相位法檢測(cè)復(fù)合情況的實(shí)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(shí)間: 2012-5-8 07:15
          
主要是探頭盲區(qū)和選擇好的檢測(cè)儀器。
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2012-5-8 07:18
          
3MM復(fù)合板（爆炸復(fù)合），用普通超聲是可以檢測(cè)貼合率的。膠結(jié)的情況不多見(jiàn)。要觀察相位反轉(zhuǎn)，普通超聲波的信號(hào)模式應(yīng)能更改，檢波方式也應(yīng)有所變化吧？ＴＯＦＤ，PAUT是可以實(shí)現(xiàn)的。
          
作者: 77k7777    時(shí)間: 2012-5-8 10:07
          
贊賞樓主的鉆研精神!{:soso_e179:}
          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2012-5-8 10:30
          
個(gè)人建議從鐵側(cè)檢測(cè)可能效果要更好一些。根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容，探頭估計(jì)要用帶延遲塊的高頻（10M以上）探頭了，文獻(xiàn)當(dāng)中復(fù)合材料（覆層）應(yīng)該在5mm附近，樓主的3mm更是考驗(yàn)探頭性能；檢測(cè)儀器就不說(shuō)了，普通數(shù)字機(jī)是很難實(shí)現(xiàn)的了。
          
作者: 心心    時(shí)間: 2012-5-9 10:02
          
{:soso_e137:}
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2012-5-9 10:42
          

          luolang1314 發(fā)表于 2012-5-8 07:12 
          
在航空復(fù)合材料檢測(cè)當(dāng)中，有用相位法檢測(cè)復(fù)合情況的實(shí)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(jiàn)多識(shí)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(cè)檢測(cè)，是因?yàn)樵阡X側(cè)檢測(cè)便于觀察回波的相位：無(wú)脫膠鋁鋼復(fù)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(cè)檢查的話，脫膠和無(wú)脫膠的聲壓反射都為“-”）在鋁側(cè)檢便于區(qū)分。雖然沒(méi)有在鋼側(cè)的聲壓反射率高。
          

          

          
我現(xiàn)在的疑慮是：這樣膠接的工件，是否如“wbh”同學(xué)所說(shuō)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(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并不能用觀察相位的方法檢測(cè)膠接的工件。
          

          
作者: luolang1314    時(shí)間: 2012-5-9 13:04
          

          糟老頭子 發(fā)表于 2012-5-9 10:42 
          
這位前輩，你還真是見(jiàn)多識(shí)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(cè)檢測(cè)，是因?yàn)樵阡X側(cè) ...

          
我上傳的文獻(xiàn)當(dāng)中提到過(guò)這個(gè)問(wèn)題。并且也是膠結(jié)情況。其實(shí)，膠結(jié)不好，也就是存在空隙（面狀空氣隔層），當(dāng)然也不能排除樓上所說(shuō)存在微氣孔（結(jié)合不良），但是應(yīng)該不影響超聲的穿透，只不過(guò)波幅會(huì)有變化，相位不會(huì)顛倒的。之所以在鋼材側(cè)檢測(cè)，主要是鋼的聲阻抗較大，出現(xiàn)相位顛倒情況比較明顯。根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容，相位顛倒表明結(jié)合良好。相位不顛倒才是膠結(jié)不好區(qū)域。實(shí)際檢測(cè)如果鋁側(cè)較方便，應(yīng)該也能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)?，沒(méi)有參考試塊，所以你只有檢測(cè)到缺陷的區(qū)域，才有對(duì)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(xué)試劑溶掉？有射頻顯示，檢測(cè)設(shè)備應(yīng)該就能夠滿足檢測(cè)要求。你還要對(duì)帶寬，阻抗等進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)然帶延遲塊的探頭也是比較關(guān)鍵的。
          
你能不能將檢測(cè)的照片傳幾張上來(lái)看看？這樣分析起來(lái)有針對(duì)性。
          

          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2012-5-9 17:36
          

          luolang1314 發(fā)表于 2012-5-9 13:04 
          
我上傳的文獻(xiàn)當(dāng)中提到過(guò)這個(gè)問(wèn)題。并且也是膠結(jié)情況。其實(shí)，膠結(jié)不好，也就是存在空隙（面狀空氣隔層）， ...

          
我做過(guò)的試塊就是分脫膠和非脫膠兩種的。不過(guò)不管我是在鋁側(cè)還是鐵側(cè)；在脫膠的地方還是非脫膠的地方，都沒(méi)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(rèn)為，這樣的粘結(jié)件，我們不能把聲波的反射界面理解為“鋁鐵界面”，而應(yīng)該是“鋁膠界面”或者“鐵膠界面”
          
作者: 阿黃    時(shí)間: 2012-5-9 19:50
          
實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)!對(duì)比下就是!
          
作者: luolang1314    時(shí)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(shí)間: 2012-5-9 21:09
          
該類膠結(jié)問(wèn)題，不能簡(jiǎn)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(jìn)行測(cè)試。關(guān)于相位的變化，得看膠固化后的聲阻抗了。
          
作者: 糟老頭子    時(shí)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(fā)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(cè)，只觀察到鋁膠界面的反射波，一直沒(méi)找到鐵氣界面的反射波。 在鐵側(cè)檢測(cè)也是找不到鋁氣界面的反射波，只有鐵膠界面反射波。當(dāng)然，這是在粘結(jié)完好的地方。
          

          
閘門(mén)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(shí)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(fā)表于 2012-5-10 09:09 
          
在鋁側(cè)，只觀察到鋁膠界面的反射波，一直沒(méi)找到鐵氣界面的反射波。 在鐵側(cè)檢測(cè)也是找不到鋁氣界面的反射 ...

          


          
聲程顯示6.07mm，閘門(mén)鎖定的二次波，簡(jiǎn)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(yīng)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(gè)方面進(jìn)行比較：
          
1，利用閘門(mén)，分別鎖定一次反射波第一個(gè)波峰（不是最高的那個(gè)波峰），二次反射波的第一個(gè)波峰，看聲程差是多少。分別把延遲塊進(jìn)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(jié)試塊和單層鋁試塊進(jìn)行比較，觀察你所說(shuō)的鋁膠界面反射波位置。如果你所說(shuō)的鋁膠界面反射波屬實(shí)的話，那么根據(jù)聲程，應(yīng)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(xù)提高增益（在45.3基礎(chǔ)上），觀察閘門(mén)鎖定反射波之前是否出現(xiàn)反射或透射波。觀察超聲從延遲塊進(jìn)入試塊過(guò)后的回波信號(hào)，通過(guò)聲程（聲速）計(jì)算各界面出現(xiàn)的位置（時(shí)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(jīng)有相位法檢測(cè)脫膠應(yīng)用，說(shuō)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(guān)，不得而知。而且第一介質(zhì)與膠的聲阻抗差異也應(yīng)考慮。（航空相位檢測(cè)資料里面膠層厚度推算應(yīng)該大于13mm）
          

          
作者: 糟老頭子    時(shí)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(fā)表于 2012-5-10 13:14 
          
聲程顯示6.07mm，閘門(mén)鎖定的二次波，簡(jiǎn)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(fù)合材料粘結(jié)檢測(cè)儀)對(duì)此材料進(jìn)行了檢測(cè)，運(yùn)用“一發(fā)一收射頻模式”。原理如下：
          

          常規(guī)的脈沖法是逐點(diǎn)對(duì)檢測(cè)件進(jìn)行檢測(cè)，超聲導(dǎo)波可以在材料中傳播較遠(yuǎn)的距離，實(shí)現(xiàn)了線掃描檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)效率。導(dǎo)波檢測(cè)一般采用兩個(gè)斜探頭，發(fā)射探頭以一定的角度發(fā)射超聲波進(jìn)入蜂窩結(jié)構(gòu)。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(nèi)以漏蘭姆波形態(tài)向前傳播，接收探頭與發(fā)射探頭在同一直線上，接收蒙皮內(nèi)的漏蘭姆波能量。當(dāng)出現(xiàn)脫粘情況時(shí)，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(nèi)的漏蘭姆波能量減少，接收信號(hào)較弱，聲波波幅較低[2]。
          膠接檢測(cè)儀的發(fā)射- 接收模式同樣利用上述原理。發(fā)射- 接收模式使用的是雙晶、點(diǎn)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(gè)晶片發(fā)送至測(cè)試工件，在工件中傳播的聲波由另一個(gè)晶片接收。探頭晶片下的粘接狀態(tài)將影響在尖端間傳播的聲能，見(jiàn)圖7（a）。這些聲能特性通過(guò)相位和波幅的變化顯示出來(lái)。在良好的粘接狀態(tài)下，一部分聲能被檢測(cè)表面下的結(jié)構(gòu)吸收，此時(shí)信號(hào)波幅較低。在脫粘情況下，聲波在發(fā)射接收的傳播過(guò)程中幾乎不受蜂窩芯影響，此時(shí)信號(hào)波幅較高。粘接良好區(qū)域與脫粘區(qū)域的波幅比較見(jiàn)圖7（b）和圖7（c）。

          

          

          

          
以下是我實(shí)測(cè)的結(jié)果
          
作者: 我是探傷工    時(shí)間: 2013-6-21 19:18
          
雖然是很早的帖子，但真實(shí)好貼啊，學(xué)習(xí)了。{:soso_e163:}不知樓主是搞航空無(wú)損檢測(cè)的？
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-6-21 19:57
          

          我是探傷工 發(fā)表于 2013-6-21 19:18 
          
雖然是很早的帖子，但真實(shí)好貼啊，學(xué)習(xí)了。不知樓主是搞航空無(wú)損檢測(cè)的？ ...

          


          
謝謝
          
我不是專門(mén)搞航空航天的，但一些像飛機(jī)蒙皮，復(fù)合材料粘接，碳纖維的脫層等還是有一點(diǎn)研究。望和大家多多交流，共同進(jìn)步
          
作者: 糟老頭子    時(shí)間: 2013-6-21 19:57
          

          我是探傷工 發(fā)表于 2013-6-21 19:18 
          
雖然是很早的帖子，但真實(shí)好貼啊，學(xué)習(xí)了。不知樓主是搞航空無(wú)損檢測(cè)的？ ...

          
謝謝
          
我不是專門(mén)搞航空航天的，但一些像飛機(jī)蒙皮，復(fù)合材料粘接，碳纖維的脫層等還是有一點(diǎn)研究。望和大家多多交流，共同進(jìn)步
          
作者: 王建超    時(shí)間: 2014-2-19 22:26
          
樓主有做過(guò)碳纖維復(fù)合材料纏繞在鈦合金上時(shí)檢測(cè)脫粘？
          
作者: nde7225030    時(shí)間: 2014-2-20 08:01
          
鋼鋁膠接與鋁鋼復(fù)合不同，鋼鋁膠接是鋁、膠、鋼三層界面，而不是與鋼鋁復(fù)合產(chǎn)生的鋼鋁結(jié)合界面，膠層有一定厚度時(shí)，公式中Z的值就不對(duì)了，計(jì)算結(jié)果也就不同了。也可做對(duì)比試驗(yàn)，膠接良好的回波情況與膠接不良的回波情況進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。
          
作者: lywen0417    時(shí)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(shí)間: 2014-2-20 21:39
          

          王建超 發(fā)表于 2014-2-19 22:26
          
樓主有做過(guò)碳纖維復(fù)合材料纏繞在鈦合金上時(shí)檢測(cè)脫粘？

          
從碳纖維一側(cè)檢測(cè)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(shí)間: 2014-2-20 21:50
          

          nde7225030 發(fā)表于 2014-2-20 08:01
          
鋼鋁膠接與鋁鋼復(fù)合不同，鋼鋁膠接是鋁、膠、鋼三層界面，而不是與鋼鋁復(fù)合產(chǎn)生的鋼鋁結(jié)合界面，膠層有一定 ...

          
謝謝指導(dǎo)
          





          

          

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