背景

由于對(duì)高強(qiáng)度但輕重量的建筑材料的需求，使用CFRP（Carbon fiber reinforced polymers：碳纖維增強(qiáng)聚合物）在制造業(yè)中是普遍的并日漸增多的。在制造階段，航空航天和風(fēng)電只是一小部分加大使用復(fù)材的行業(yè)。隨著復(fù)合材料使用的增加，當(dāng)前的制造技術(shù)可以提供各種各樣復(fù)雜尺寸和大小的復(fù)合材料。在CFRP材料中一個(gè)主要的難題是檢測(cè)圓角。

平板復(fù)合材料主要使用0度探頭檢測(cè)垂直于檢測(cè)面的缺陷（像分層和氣孔）。相控陣超聲有最新的優(yōu)勢(shì)對(duì)于這種檢測(cè)：對(duì)于CFRP部件提供新的快速測(cè)試解決方案。曲面部件造成一個(gè)檢測(cè)問(wèn)題：由于探頭難以耦合至曲面的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)。典型的CFRP曲面檢測(cè)可以在水容器中被執(zhí)行，這是針對(duì)小的工件。但是很多工件很大且笨重，就算是有合適的容器，當(dāng)工件放入水中后一些部位也難以檢測(cè)到。

為了解決無(wú)需浸入水中便可對(duì)CFRP部件進(jìn)行檢測(cè)，奧林巴斯已開(kāi)發(fā)了一個(gè)局部水浸掃查器，稱作圓角水箱（Radius Water Box）。

無(wú)需浸入的相控陣解決方案

此方案的特性是使用特殊的曲面線陣32晶片探頭和一個(gè)定制設(shè)計(jì)的水箱，能使所有聲束均90度入射至被測(cè)曲面檢測(cè)以便在內(nèi)側(cè)完整檢測(cè)而無(wú)需浸入部件。利用這種檢測(cè)方案主要優(yōu)勢(shì)是無(wú)需浸入部件，在單次掃查中以適當(dāng)?shù)娜肷浣菍?duì)于完整區(qū)域手動(dòng)快速檢測(cè)。結(jié)合扇形掃查視圖可以快速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)探頭位置以確保適當(dāng)?shù)娜肷渫耆采w曲面范圍。適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)螺母位置，曲面的前壁反射將顯示平滑。對(duì)于圓角處的不同開(kāi)口角，調(diào)節(jié)支撐臂可以充分穩(wěn)定探頭。一個(gè)可選的不同厚度的泡沫墊圈用于確保在不同的曲率上充分耦合探頭。這個(gè)水箱也提供吸管對(duì)于多余的水會(huì)被吸收。

典型程序

正如水浸檢測(cè)情況下的大多數(shù)典型的CFRP圓角檢測(cè)，使用圓角水箱也是執(zhí)行線性電子掃查來(lái)檢測(cè)全部曲面。使用一個(gè)線性曲面陣列使得聲束能集中于圓角，產(chǎn)生實(shí)時(shí)的橫截面圖。增加一個(gè)編碼器能生成工件圓角處完整長(zhǎng)度的C掃描圖像。.這個(gè)方法是快速的、完整覆蓋的、高檢出率的并且對(duì)于檢測(cè)結(jié)果可以完全追溯的。

圖解聲束在圓角處的分布和入射

結(jié)果

伴隨著檢測(cè)數(shù)據(jù)的完整存儲(chǔ)，測(cè)試結(jié)果可以被復(fù)查并且在檢測(cè)后分析。當(dāng)采集完成后，完整的A掃描，B掃描和C掃描數(shù)據(jù)提供一個(gè)可以被調(diào)回、復(fù)查和分析的永久檢測(cè)記錄。正如在平板上的線性掃查，再掃查方向圓角處的缺陷指示長(zhǎng)度可以被直徑測(cè)量，然而，在線性掃查上的缺陷長(zhǎng)度需要做一個(gè)幾何轉(zhuǎn)換。這個(gè)定量需考慮相控陣探頭的曲率、檢測(cè)圓角的曲率、指示的深度、工件厚度和未修正的指示大小。

在5mm曲率的CFRP部件上的曲面分層，C掃描顯示躍渡時(shí)間（厚度）數(shù)據(jù)。

優(yōu)勢(shì)

·對(duì)圓角快速完整的檢測(cè)和歸檔數(shù)據(jù)

·C掃描和其它圖像

·檢測(cè)時(shí)無(wú)需完全浸入水中

·對(duì)常見(jiàn)復(fù)合材料的缺陷，適當(dāng)?shù)娜肷浣窃黾拥臋z出率

·OmniPC或TomoView后分析軟件（TomoViewer對(duì)于客戶是免費(fèi)的）

設(shè)備

如下的設(shè)備用于這個(gè)檢測(cè)：

·OmniScan MXU PA與 32:32模塊或更高

·圓角水箱（Radius Water Box）

·32晶片(R4)相控陣探頭

供水系統(tǒng)

伴隨適當(dāng)?shù)木€纜長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)接線的編碼器(取決于使用何種設(shè)備)

·可選的- OmniPC或TomoView軟件分析程序

注意：如上列出的曲面水箱已經(jīng)被設(shè)計(jì)與特殊的應(yīng)用。應(yīng)用變化意味著期望的探頭架可能不是足夠的長(zhǎng)。要了解更多信息，請(qǐng)聯(lián)系andyyang@x-ndt.com。標(biāo)準(zhǔn)線纜長(zhǎng)度是2.5m，其它的長(zhǎng)度可定制。

相控陣探頭和圓角水箱顯示與迷你編碼器

結(jié)論

奧林巴斯NDT已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的復(fù)合材料圓角檢測(cè)的解決方案：部件不會(huì)完全浸入水中。利用曲面相控陣探頭和一個(gè)可調(diào)的支架使聲束適當(dāng)入射，可實(shí)現(xiàn)缺陷的高檢出率。