背景

由于對高強(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材料中一個主要的難題是檢測圓角。

平板復(fù)合材料主要使用0度探頭檢測垂直于檢測面的缺陷（像分層和氣孔）。相控陣超聲有最新的優(yōu)勢對于這種檢測：對于CFRP部件提供新的快速測試解決方案。曲面部件造成一個檢測問題：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曲面檢測可以在水容器中被執(zhí)行，這是針對小的工件。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到。

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

無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晶片探頭和一個定制設(shè)計的水箱，能使所有聲束均90度入射至被測曲面檢測以便在內(nèi)側(cè)完整檢測而無需浸入部件。利用這種檢測方案主要優(yōu)勢是無需浸入部件，在單次掃查中以適當(dāng)?shù)娜肷浣菍τ谕暾麉^(qū)域手動快速檢測。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。對于圓角處的不同開口角，調(diào)節(jié)支撐臂可以充分穩(wěn)定探頭。一個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。這個水箱也提供吸管對于多余的水會被吸收。

典型程序

正如水浸檢測情況下的大多數(shù)典型的CFRP圓角檢測，使用圓角水箱也是執(zhí)行線性電子掃查來檢測全部曲面。使用一個線性曲面陣列使得聲束能集中于圓角，產(chǎn)生實時的橫截面圖。增加一個編碼器能生成工件圓角處完整長度的C掃描圖像。.這個方法是快速的、完整覆蓋的、高檢出率的并且對于檢測結(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

伴隨著檢測數(shù)據(jù)的完整存儲，測試結(jié)果可以被復(fù)查并且在檢測后分析。當(dāng)采集完成后，完整的A掃描，B掃描和C掃描數(shù)據(jù)提供一個可以被調(diào)回、復(fù)查和分析的永久檢測記錄。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度可以被直徑測量，然而，在線性掃查上的缺陷長度需要做一個幾何轉(zhuǎn)換。這個定量需考慮相控陣探頭的曲率、檢測圓角的曲率、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掃描顯示躍渡時間（厚度）數(shù)據(jù)。

優(yōu)勢

·對圓角快速完整的檢測和歸檔數(shù)據(jù)

·C掃描和其它圖像

·檢測時無需完全浸入水中

·對常見復(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對于客戶是免費的）

設(shè)備

如下的設(shè)備用于這個檢測：

·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。要了解更多信息，請聯(lián)系andyyang@x-ndt.com。標(biāo)準(zhǔn)線纜長度是2.5m，其它的長度可定制。

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)開發(fā)了一個新的復(fù)合材料圓角檢測的解決方案：部件不會完全浸入水中。利用曲面相控陣探頭和一個可調(diào)的支架使聲束適當(dāng)入射，可實現(xiàn)缺陷的高檢出率。