[發明專利]一種金屬基復合材料脫粘檢測方法

有效

• 申請號: 201710324817.8
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107091880B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 朱緒祥;謝明明;沈宇平
• 申請（專利權）人: 蘇州博昇科技有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;姜玲玲

本發明公開了一種金屬基復合材料脫粘檢測方法，包括以下步驟:1：將電磁超聲體波換能器放置于金屬基復合材料的金屬基體表面上；2：根據金屬基復合材料中金屬基體的厚度，由下述公式(1)、公式(2)計算出激勵源的激發頻率f，同時設置激勵時間超過至少一個回波的時間；公式(1)f＝nf₀公式(2)；3：將上述激勵源輸入電磁超聲體波換能器，在金屬基體中產生超聲波，超聲波傳播至粘接面后發生反射，反射的超聲波向上傳播至電磁超聲體波換能器，在電磁超聲體波換能器中形成回波信號，并將回波信號反饋至計算機，生成圖像和數據，并對粘接程度進行分析；其優點在于不需要耦合劑，對被檢測的金屬復合材料沒有形狀要求，也可以在野外環境下進行檢測。

技術領域

本發明涉及一種檢測方法，尤其是涉及一種金屬基復合材料脫粘檢測方法。

背景技術

金屬基復合材料是航空航天領域的常用材料，在民用領域中也常用于絕熱層等。其結構如圖1所示。在金屬基體(如鋼)下表面粘接有一層或多層材料(如其他金屬、橡膠、陶瓷)，工藝要求各粘接層之間不允許出現脫粘，否則將嚴重影響金屬復合材料的整體性能。

針對這種材料的檢測方法以前出現過X射線、紅外熱成像、激光全息、超聲導波等技術，在檢測脫粘損傷方面存在著各種缺點。

X射線透射照相技術是利用X射線對材料進行多方位的切向膠片照相，從膠片上對脫粘、層厚及其不一致性作人工判讀。由于X射線對空氣層非常不敏感，該方法常常不能保證界面處于貼合脫粘狀態的檢出，另外檢測周期長、費用高、設備龐大、檢測不方便、對人體不安全。

紅外檢測技術是根據被測件在加熱或冷卻過程中溫度變化的差異來判斷粘接結構，該方法對基層的厚度和材料的導熱系數有一定的要求，基層太厚或者導熱系數太高都會影響到檢測靈敏度。

激光全息檢測技術受制于金屬復合材料的剛性運動和溫度變化，而且激光的穿透性很差，設備穩定性和實時性也比較差，該技術目前尚不成熟。

超聲導波是利用超聲導波在材料中傳播的色散特性會受粘接界面缺陷的影響而進行檢測。對導波模式和頻率的選擇性較高，如果是傳統壓電超聲該方法需要耦合劑，對金屬復合材料表面要求較高，不能適應復雜的曲面，而且傳統壓電超聲方法比較難以產生豐富的超聲導波模式。另外受制于頻率和波長等的影響，該方法檢測分辨率較低。

而且上述方法對粘接材料為其他種類的金屬時，通常無法實現檢測效果。

發明內容

本發明目的是：提供一種對脫粘狀態的辨識度高，不需要耦合劑，對被檢測的金屬復合材料沒有形狀要求，同時也可以在野外環境下進行檢測的金屬基復合材料脫粘檢測方法。

本發明的技術方案是：一種金屬基復合材料脫粘檢測方法，主要包括以下步驟:

步驟1：將電磁超聲體波換能器放置于金屬基復合材料的金屬基體表面上；

步驟2：根據金屬基復合材料中金屬基體的厚度，由下述公式(1)、公式(2)計算出激勵源的激發頻率f，同時設置激勵時間超過至少一個回波的時間；

f＝nf₀ 公式(2)

式中f₀為金屬基復合材料的共振基頻，v為超聲波沿厚度方向的傳播速度，d為金屬基體的厚度；f為金屬基復合材料的激發頻率，且n為整數，超聲波在金屬基復合材料中形成共振；

步驟3：將上述激勵源輸入電磁超聲體波換能器，在金屬基體中產生超聲波，超聲波傳播至粘接面后發生反射，反射的超聲波向上傳播至電磁超聲體波換能器，在電磁超聲體波換能器中形成回波信號，并將回波信號反饋至計算機，生成圖像和數據，并對粘接程度進行分析；