复合材料粘接探伤仪是一种利用超声波、电磁、红外等技术,对复合材料粘接质量进行无损检测的设备,其核心作用是在不损坏材料的前提下,有效、准确地识别粘接界面存在的缺陷,从而确保复合材料制品的安全性、可靠性和使用寿命。
一、技术原理
复合材料粘接探伤的本质是通过“能量穿透与反射”分析粘接界面的连续性:
1.当探测信号(如超声波、电磁、红外等)作用于复合材料时,若粘接界面完好,信号会穿透胶层并在基材与胶层界面正常反射;
2.若存在脱粘、气泡等缺陷,信号会在缺陷处发生异常反射或散射;
3.仪器通过分析信号的幅值、相位、传播时间等参数,判断缺陷的位置、大小及类型。
二、与金属材料探伤的核心区别
复合材料(如碳纤维)具有各向异性、声阻抗低、分层结构复杂等特点,需针对性优化探测频率、信号处理算法,避免基材本身对粘接界面检测的干扰。
1.超声波检测技术
(1)脉冲反射法:发射高频声波,通过接收缺陷界面的反射信号定位缺陷,结合A扫描显示模式(横坐标为传播时间,纵坐标为反射波幅值)判断缺陷深度。
(2)相控阵超声技术:采用多阵元探头生成多角度超声波束,覆盖更广检测区域,结合动态聚焦算法实现高精度成像。
(3)全聚焦矩阵(TFM)技术:通过全矩阵捕获(FMC)采集发射-接收全矩阵数据,基于时延补偿的波束合成重建高分辨率图像,噪声抑制率大于40dB。
(4)应用场景:检测层压复合材料(如碳纤维增强塑料)的分层、脱粘,以及蜂窝结构复合材料的蒙皮与芯材脱粘。
2.涡流检测技术
(1)原理:通过通电线圈在金属样品中感应涡流,缺陷会导致涡流分布变化,进而被探测线圈捕获。
(2)优势:对金属-金属键合层的小裂纹、气孔等缺陷敏感,适用于表面及近表面检测。
(3)应用场景:检测金属复合材料(如碳纤维增强金属基复合材料)的粘接质量。
3.红外热成像技术
(1)原理:利用探头谐振的相位和波幅变化检测脱粘,需耦合剂辅助。
(2)优势:对深层脱粘敏感,检测深度可达60mm以上。
(3)应用场景:检测风电叶片主梁与蒙皮的脱粘缺陷。
4.机械阻抗分析(MIA)与共振测试
(1)原理:测量材料在检测情况下的刚度变化,通过相位与波幅输出识别脱粘或结构损伤。
(2)优势:对蜂窝结构复合材料的小面积脱粘敏感,适用于复杂几何形状检测。
(3)应用场景:检测航空蜂窝结构(如机翼蒙皮与蜂窝芯)的粘接质量。
