应用于厚度较大的碳纤维复合材料层压板超声检测方法与流程

本发明属于复合材料的无损检测技术领域，涉及一种应用于厚度较大的碳纤维复合材料层压板超声检测方法。

背景技术：

碳纤维复合材料因其优越的性能而在航空航天领域得到广泛的应用。相比于传统的金属材料，碳纤维复合材料对超声波的衰减严重，尤且对于较厚的层压板，而现有国内自主研发生产的首款全机身复合材料轻型公务机翼梁厚度可达30mm，这就为碳纤维复合材料层压板结构的无损检测提出更高要求。

目前，对于厚度较大的碳纤维复合材料层压板的检测，主要采用大功率，高增益的超声检测设备，对其进行不同深度分段检测，因为上表面和下表面的超声波衰减差值较大，当仅以下表面增益进行检测时，上表面区域会因增益过大而造成杂波干扰较多影响上表面缺陷的判定，但若以上表面增益进行检测进，则下表面缺陷则会因增益太小而难以发现。故对于同一区域，至少需要分为上表面层、中间层、下表面层以相应增益进行三次检测，这就造成了检测效率的低下。

技术实现要素：

发明目的

本发明的目的是针对厚度值较大的碳纤维复合材料层压板在进行超声检测时，检测效率较低这一问题，提出一种改进措施，提高检测效率。

技术方案

一种应用于厚度较大的碳纤维复合材料层压板超声检测方法，其实施包括以下步骤：

(1)对比试块的制作。根据待检测工件的厚度制作相应的对比试块，要求试块厚度比待检测工件厚度大约1～2mm。根据实际检测需求及相应的灵敏度要求在试块内预置一定大小的类型缺陷，预置缺陷的深度采用递增或递减式阶梯制作，要求缺陷深度覆盖上表面0.5mm以下，下表面1mm以上的所有深度；

(2)检测设备的选择。要求所选用的超声检测设备，具有大功率，大增益，高信噪比的特点，且必须具有tvg功能。(tvg:time-variedgain(control),随时间而变化的增益(控制)功能。)

(3)tvg曲线制作。利用选定的设备进行对比试块的检测，要求检测到每一个埋深的缺陷，绘制生成tvg曲线；

(4)利用标定好的tvg曲线进行厚度较大的碳纤维复合材料层压板检测。

有益效果

本发明的检测方法，改变了对于较厚的碳纤维复合材料层压的板的超声检测中需要分不同深度进行至少三次检测的低效检测方法，通过改进措施，只需要一次即可完成整个厚度的检测，极大的提高了检测效率。

附图说明

图1是检测流程图；

图2是对比试块示意图；

图3是对比试块示意图二；

图4是tvg曲线检测结果对比图；

图5是tvg曲线检测结果对比图二。

具体实施方式

以31mm厚度的碳纤维复合材料层压板检测为例，要求检测其内部大于的分层缺陷，其检测实施如下所示：

如图2-3所示，制作对比试块。根据待检测件的厚度31mm选择对比试块厚度最大值为32mm，根据其检测要求在试块内预置分层缺陷，分层缺陷采用两层聚四氟乙烯薄膜进行模拟，缺陷的埋深选择为0.5mm至31.5mm。试块设计图纸如下图2所示，试块大小为200mm×200mm，呈等宽阶梯状，每个阶梯宽度20mm(该宽度可根据实际检测时探头直径进行调整)，每个阶梯的厚度为图中所示缺陷埋深加0.5mm。将试块设计成阶梯状，一方面可以节省部分碳纤维预浸料，降低试块制作成本，另一方面可减小试块重量，便于携带与存放；

检测仪器的选择。根据上述步骤2中要求，选择olympusepoch1000作为本次超声检测设备，该设备最大输出电压475v，可调增益0～110db，具有tvg功能。

利用olympusepoch1000对试块上的分层缺陷进行检测，仪器将自动记录下不同埋深的缺陷回波达到80％时的增益数，从而绘制生成一条tvg曲线。

利用绘制好的曲线进行实际工件的检测。如图4、图5所示，对实际工件进行检测发现其约30.5mm处存在一分层缺陷，图4为不使用tvg曲线的条件下检测得到的结果，可发现其上表面区域因增益过大，全都是杂波信号，中间层区域信号也存在一定杂波，若此时上表面存在缺陷，缺陷反射波将被杂波信号所掩盖。图5为使用tvg曲线条件下的检测结果图，相比于图4其上表面区域杂波较少，有利用上表面缺陷的发现。

技术特征：

技术总结
本发明涉及应用于厚度较大的碳纤维复合材料层压板超声检测方法，其包括：(1)对比试块的制作：根据待检测工件的厚度制作相应的对比试块；根据实际检测需求及相应的灵敏度要求在试块内预置一定大小的类型缺陷，预置缺陷的深度采用递增或递减式阶梯制作；(2)检测设备的选择：要求所选用的超声检测设备，必须具有TVG功能；(3)TVG曲线制作：利用选定的检测设备进行对比试块的检测，绘制生成TVG曲线；(4)利用标定好的TVG曲线进行厚度较大的碳纤维复合材料层压板检测。本发明改变了对于较厚的碳纤维复合材料层压的板的超声检测中需要分不同深度进行至少三次检测的低效检测方法，通过改进措施，只需要一次即可完成整个厚度的检测，极大的提高了检测效率。

技术研发人员：周松蔚;王士伟;施晓春;郭治文;陶明高
受保护的技术使用者：中航通飞华南飞机工业有限公司
技术研发日：2017.11.13
技术公布日：2019.05.21