论文部分内容阅读
摘要：本文对金属与复合材料连接质量超声检测进行了全面分析，希望通过本文可以为相关工作提供一些参考。
关键词：金属;复合材料;粘接质量;超声检测
粘接作为连接不同材料亦或是结构的重要手段在实际应用的过程当中有着非常强大的优势，例如施工方便、连接应力分散对粘接体本身要求低等。金属和复合材料通过粘接所形成的连接结构在实际应用中相应的比强度以及比模量等参数相对较高。由于这些特点的存在被广泛应用于航空航天、国防、军工等一些重要的零部件当中。一般而言，连接结构材料质量检测工作分为以下两种类型：一种是对胶层内脱粘缺陷的检测，另一种是针对粘接强度的检测。在对粘接结构胶进行检测时，所采用的方法有渗透检测法、红外热成像检测法、摄像检测法等。这些方法各有其优缺点，在实际应用中有着不同的应用场景。而超声检测法则是当前使用最为广泛的一类无损检测方法，和其他类型的无损监测法相比超声检测技术更具优势。因此有必要对其进行探讨。
1金属与复合材料粘接结构块的制作
首先是连接结构架的设计。为了使结构胶接在飞机上得到有效应用，在设计时应当把胶接接头视为一个整体，并且对以下基本要素进行考虑：
第一，胶接接头应当按照胶接特性设计结构，制造出耐久型的胶接结构。
第二，在制作粘接件之前应当对交接体系进行合理化考虑。
再将以上几项特性进行结合的同时，设计人员要同时考虑到施工特性、制造成本、环境污染及保护等一系列要求。
1.2胶黏剂的选择
当今世界上并不存在一种胶可以满足各种使用场景，也就是不存在所谓的万能胶。当采取有效方式提高胶某一方面的特性就会相对降低另一方面的性能。因此在对胶接进行选择的过程当中，应当重点考虑以下几个方面的要素：首先，要对粘接件表面及粘接剂两者之间的互溶性进行充分考虑;其次，应当对各类胶剂的实际使用需求进行考虑，例如胶接处的应力以及使用环境和寿命等等。
2金屬与复合材料连接结构试块的检测
2.1超声水浸C扫描特征成像检测设备
本实验在进行中使用的是实验室制的超声水浸C扫描设备，实际的计算机扫查系统如图1所示。
2.2检测试样
本次试验检测的具体对象碳纤维复合板和铝材蜂窝连接结构两类。碳纤维复合板和铝材蜂窝连接结构如图2所示，相应的参数如表1所示。
2.3超声水浸特征成像检测参数优化
本文在利用超声检测技术对蜂窝铝材与碳纤维板材连接层进行检测的过程当中，应用了10MHz以及15MHz的水浸聚焦探头对其进行相应的检测工作，对比不同频率对蜂窝结构的实际扫查情况选择最为合理的探头频率。粘接件中本身固有的一些缺陷在粘接层的上界面可以很容易的被发现。对两种频率扫查结果下连接传送界面进行成像质量进行比较发现15MHz的成像效果相对较好，此外从最终实验数据发现利用高频15MHz得到的最终成像图有着很高的性噪比，同时其曲线边界的宽度比较少。因此在超声水浸监测工作实际进行的过程当中，针对碳纤维薄板与蜂窝结构粘接层的检测工作应当采用15MHz的水浸区及探头。
2.4粘接结构的超声检测非线性检测
使用超声波检测材料介质的结构缺陷应用到的非线性超声技术实际上使用的是超声波在材质中传播过程当中所表现出来的一系列非线性特征。通过最终得到的非线性特征可以对材料及结构中是否存在缺陷进行有效推理。对于固体结构而言，人们常常使用弹性常数来对其物理结构的非线性进行有效描述，它们之间存在着特定的关系。通过最终得到的实验数据发现缺陷处以及连接良好处得到的非线性系数有一个非常明显的差异。脱粘缺陷处计算得到的相对非线性系数整体上比粘接良好处的数值大得多。通过曲线的制作工作可以对最终的非线性结果进行有效的查看。
3粘接拉伸试验的试样的检测及强度测试
扫描最终结果显示15MHz探头扫查粘接层上表面检测的信噪比相对其余面特征值成像的值会大一些，同一缺陷部位低波幅值成像的灰度值相差较大，而对于缺陷边界宽度大小是连接层下表面的值相对较小。从成像缺陷的检出率来看粘接层下表面幅值成像监测的监测确切数量及面积较为全面。
通过超声水浸 C 扫描检测系统实验得到最终的成像结果与试验完成剥离后的实物图进行有效对比，从而对超声验证方法监测缺陷的能力及监测结果误差进行有效对比，最终对超声检测技术的实际应用效果进行准确判断。从实验得到的最终结果发现，超声水浸检测特征成像法检测到的最终结果和实际缺陷位置大小一一对应，这一现象充分表明了本文所采取的检测方法非常有效。通过imageJ软件对超声水浸特征成像图的缺陷进行有效测量，最终发现实验误差在可接受的范围之内。
4结束语
本文对金属与复合材料粘接质量超声检测进行了有效分析。通过对粘接试样进行超声水浸 C 扫描检测仿真试验结果发现使用15MHz频率的水浸聚焦探头检测效果最好。
参考文献
[1]尧亮富. 双层粘接结构超声传播特性及其界面粘接质量的检测[D].景德镇陶瓷大学，2020.
[2]董俊冬. 金属—橡胶多界面粘接质量的超声检测方法研究[D].南昌航空大学，2019.
上海卫星装备研究所 200240
关键词：金属;复合材料;粘接质量;超声检测
粘接作为连接不同材料亦或是结构的重要手段在实际应用的过程当中有着非常强大的优势，例如施工方便、连接应力分散对粘接体本身要求低等。金属和复合材料通过粘接所形成的连接结构在实际应用中相应的比强度以及比模量等参数相对较高。由于这些特点的存在被广泛应用于航空航天、国防、军工等一些重要的零部件当中。一般而言，连接结构材料质量检测工作分为以下两种类型：一种是对胶层内脱粘缺陷的检测，另一种是针对粘接强度的检测。在对粘接结构胶进行检测时，所采用的方法有渗透检测法、红外热成像检测法、摄像检测法等。这些方法各有其优缺点，在实际应用中有着不同的应用场景。而超声检测法则是当前使用最为广泛的一类无损检测方法，和其他类型的无损监测法相比超声检测技术更具优势。因此有必要对其进行探讨。
1金属与复合材料粘接结构块的制作
首先是连接结构架的设计。为了使结构胶接在飞机上得到有效应用，在设计时应当把胶接接头视为一个整体，并且对以下基本要素进行考虑：
第一，胶接接头应当按照胶接特性设计结构，制造出耐久型的胶接结构。
第二，在制作粘接件之前应当对交接体系进行合理化考虑。
再将以上几项特性进行结合的同时，设计人员要同时考虑到施工特性、制造成本、环境污染及保护等一系列要求。
1.2胶黏剂的选择
当今世界上并不存在一种胶可以满足各种使用场景，也就是不存在所谓的万能胶。当采取有效方式提高胶某一方面的特性就会相对降低另一方面的性能。因此在对胶接进行选择的过程当中，应当重点考虑以下几个方面的要素：首先，要对粘接件表面及粘接剂两者之间的互溶性进行充分考虑;其次，应当对各类胶剂的实际使用需求进行考虑，例如胶接处的应力以及使用环境和寿命等等。
2金屬与复合材料连接结构试块的检测
2.1超声水浸C扫描特征成像检测设备
本实验在进行中使用的是实验室制的超声水浸C扫描设备，实际的计算机扫查系统如图1所示。
2.2检测试样
本次试验检测的具体对象碳纤维复合板和铝材蜂窝连接结构两类。碳纤维复合板和铝材蜂窝连接结构如图2所示，相应的参数如表1所示。
2.3超声水浸特征成像检测参数优化
本文在利用超声检测技术对蜂窝铝材与碳纤维板材连接层进行检测的过程当中，应用了10MHz以及15MHz的水浸聚焦探头对其进行相应的检测工作，对比不同频率对蜂窝结构的实际扫查情况选择最为合理的探头频率。粘接件中本身固有的一些缺陷在粘接层的上界面可以很容易的被发现。对两种频率扫查结果下连接传送界面进行成像质量进行比较发现15MHz的成像效果相对较好，此外从最终实验数据发现利用高频15MHz得到的最终成像图有着很高的性噪比，同时其曲线边界的宽度比较少。因此在超声水浸监测工作实际进行的过程当中，针对碳纤维薄板与蜂窝结构粘接层的检测工作应当采用15MHz的水浸区及探头。
2.4粘接结构的超声检测非线性检测
使用超声波检测材料介质的结构缺陷应用到的非线性超声技术实际上使用的是超声波在材质中传播过程当中所表现出来的一系列非线性特征。通过最终得到的非线性特征可以对材料及结构中是否存在缺陷进行有效推理。对于固体结构而言，人们常常使用弹性常数来对其物理结构的非线性进行有效描述，它们之间存在着特定的关系。通过最终得到的实验数据发现缺陷处以及连接良好处得到的非线性系数有一个非常明显的差异。脱粘缺陷处计算得到的相对非线性系数整体上比粘接良好处的数值大得多。通过曲线的制作工作可以对最终的非线性结果进行有效的查看。
3粘接拉伸试验的试样的检测及强度测试
扫描最终结果显示15MHz探头扫查粘接层上表面检测的信噪比相对其余面特征值成像的值会大一些，同一缺陷部位低波幅值成像的灰度值相差较大，而对于缺陷边界宽度大小是连接层下表面的值相对较小。从成像缺陷的检出率来看粘接层下表面幅值成像监测的监测确切数量及面积较为全面。
通过超声水浸 C 扫描检测系统实验得到最终的成像结果与试验完成剥离后的实物图进行有效对比，从而对超声验证方法监测缺陷的能力及监测结果误差进行有效对比，最终对超声检测技术的实际应用效果进行准确判断。从实验得到的最终结果发现，超声水浸检测特征成像法检测到的最终结果和实际缺陷位置大小一一对应，这一现象充分表明了本文所采取的检测方法非常有效。通过imageJ软件对超声水浸特征成像图的缺陷进行有效测量，最终发现实验误差在可接受的范围之内。
4结束语
本文对金属与复合材料粘接质量超声检测进行了有效分析。通过对粘接试样进行超声水浸 C 扫描检测仿真试验结果发现使用15MHz频率的水浸聚焦探头检测效果最好。
参考文献
[1]尧亮富. 双层粘接结构超声传播特性及其界面粘接质量的检测[D].景德镇陶瓷大学，2020.
[2]董俊冬. 金属—橡胶多界面粘接质量的超声检测方法研究[D].南昌航空大学，2019.
上海卫星装备研究所 200240