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多层材料超声波探伤与隔离

行业倾向于寻找能够提供足够强度和韧性以确保结构完整性的材料。多层复合材料和金属层压板以其优异的强度、耐腐蚀性和低热膨胀系数满足航空航天、建筑、汽车和发电等行业的这一需求。

然而,为了充分利用这些多层材料的潜力,重要的是连续层之间的结合是完整的,并且组件作为一个整体能够提供完全的机械强度。各层之间的任何缺陷或不连续性都可能影响部件的质量并削弱部件的性能。另一方面,检测此类多层材料上的缺陷尤其具有挑战性。使用超声波检测(UT)技术进行检查,可有效地检测和隔离材料完整性验证的故障。

了解多层材料中缺陷的性质

多层材料,如复合材料或层压板,将两种或两种以上材料的特性结合起来,作为单一实体进行操作和执行特定操作。使用不同的材料层可以增强基材的性能。然而,在复合材料的制造过程中,有可能出现缺陷。最常见的缺陷类型可能包括:

  • 分层
  • 层间粘合不良
  • 外来夹杂物
  • 多孔性
  • 裂缝

由于极端温度、应力、疲劳和动态载荷,这些缺陷可能会在操作过程中出现在材料中,其影响可能非常严重。更为复杂的是,由于多层结构,这些缺陷的属性和位置很难检测。复合材料的非均匀性和各向异性也增加了检测和识别的挑战。

有各种无损检测(NDT)技术,如涡流或声发射检测,专门用于检测选定材料的特定类型缺陷。然而,在这种情况下,超声检测,特别是相控阵超声检测(PAUT),可以被证明是多层材料检测的早期故障检测和隔离的理想选择。

用于故障检测和隔离的相控阵超声检测

相控阵超声检测非常适合于使用前或使用中的材料检查,以识别不同类型材料的缺陷。这种先进的超声波检查方法通过换能器将高频光束传输到检查部件,可以检查其反射是否存在任何偏转或变化,通常是材料中的缺陷指示。在不同的材料层中,波的传播可能不同。但是PAUT能够通过分析每个材料层的声阻抗变化来识别缺陷。这得益于脉冲控制和光束聚焦能力,这有助于穿透到更大的深度,并提高探伤的灵敏度。

无法识别或显示缺陷是此类多层复合材料和层压板的主要问题。暴露在动态载荷下可能会使更多的层受到裂纹和分层的影响。在PAUT仪器、探头和软件的帮助下,技术人员可以可视化隐藏层,检测缺陷并定位它们。在PAUT用作预防性维护的情况下,通过反复监测系统、观察任何变化、定位缺陷点和描述缺陷,可以更容易地进行故障检测和隔离。通过这种方式,超声波检查可以方便地测试材料强度、各层之间的一致性以及材料层之间的粘合性。

通过超声波检测确保多层材料的完整性

超声波检测已证明其在缺陷检测的准确性和可靠性方面是理想的。虽然一些无损检测方法提供表面级缺陷检测,但对于复合材料和层压板,PAUT可以在不同深度和多个层面上进行检测,并且具有相同的缺陷检测灵敏度。这种识别复杂性质缺陷和评估多层材料强度的能力对于超声波检测可作为质量控制措施确保结构完整性的行业非常有利。