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剪切成像技术--针对复合材料无损检测的一种光学检测方法
newmaker    来源:复材在线
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随着复合材料构件被广泛地应用于航空、航天和船舶等各个领域,这些复合材料构件的安全对产品质量起到关键的作用,具有重要的经济价值。

随着复合材料构件被广泛地应用于航空、航天和船舶等各个领域,这些复合材料构件的安全对产品质量起到关键的作用,具有重要的经济价值。无论是制造过程还是维修过程,都需要对复合材料构件进行快速的缺陷检测。剪切成像技术是一种高效的、全方位缺陷检测技术,并被广泛地认为是针对现代复合材料构件的可靠的检测技术。本文将介绍剪切成像技术最新的发展动态和软件技术,并概述其应用潜力。

当今,为了满足特殊的应用要求,越来越多高技术含量的产品采用复合材料构件。通常这些复合材料结构最主要的特点就是各向异性,于是质量控制便显得尤为重要。随着复合材料构件被广泛地应用于航空、航天和船舶等各个领域,这些复合材料构件的安全对产品质量起到关键的作用,具有重要的经济价值。无论是制造过程还是维修过程,都需要对复合材料构件进行快速的缺陷检测。

剪切成像技术是一种高效的、全方位缺陷检测技术,并被广泛地认为是针对现代复合材料构件的可靠的检测技术。本文将介绍剪切成像技术最新的发展动态和软件技术,并概述其应用潜力。

作为一种被广泛认可的光学检测技术,剪切成像技术快速准确地检测出复合材料内各个部位的缺陷信息。采用剪切成像技术无需对被测对象进行表面处理,便可以检出的缺陷类型包括分层、疏松、褶皱、弱焊合、蜂窝变形等。

从本质上讲,这种检测技术是通过对比被测体表面在2种不同的载荷条件下所呈现的2幅图像的不同来进行检测的。可作用于被测体表面的载荷类型包括热激励、真空激励、振动激励以及机械激励。载荷的激励会引起被测体表面形变,这种表面形变是基于被测体材料和载荷条件的相互关系。通过对比判别,可以发现局部形变图像的异常。采用这种检测技术,可以实时获得检测结果并自动显示给操作人员,也可以进一步保存检测图像文件以便导出和分析(见图1)。

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图1 采用剪切成像技术检测到的缺陷

所以,剪切成像技术能够缩短检测时间,提高检测效率,特别是针对具有较大检测表面的试样。

便携式检测设备

许多情况下,比如在飞机的维修和组装过程中,需要将检测设备带到检测地点。为此,便携式剪切成像设备便应运而生并得到了成功的推广,这种设备见图3。

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图2 用于曲面检测的便携式剪切成像系统

便携式剪切成像设备包括一个便携式真空罩,由该真空罩提供吸力以固定在被检测表面。在真空罩内,利用一台剪切成像照相机记录不同激励下被测试样的形变。脱胶或者其他的缺陷会表现为典型的形变特征图像(见图1和图5)。通过一体化的触摸屏显示出检测结果,使得操作者可以在脚手架或者内部开口处工作。通常每幅图像的检测时间不超过30s。每幅图像大约可以覆盖220mm2×180mm2。

这些检测系统具有较高的试验重复性,被广泛地应用于航空航天、风力发电及船舶制造等各个领域( 见图2和图3)。

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图3 应用于船舶检测的便携式剪切成像系统

自动剪切成像检测系统

现今,复合材料的制造模式已经发展为自动生产流水线。为适应这种自动化的发展趋势,同样需要建立剪切成像的标准工业级检测系统。这种检测系统可以检测出任意的几何形面,检测速度可达2m2/min。该检测系统的检测能力绝对位于世界无损检测领域的前沿。

自动剪切成像检测系统在制造生产环境的真空室中运作。复合材料构件由真空激励,也可由高达3kW的热能进行激励。被测体由8 个激光二极管照亮,通过剪切成像传感器实时地读取检测结果(见图4)。该检测系统界面简洁易操作,与企业制定的检测实施标准相一致,不符合SNT-TC-1A标准及相关标准。对于采用晶体换能器的振动剪切成像检测,其遥控设备可以设计为软件独立声控模式。自动剪切成像检测系统通常可以满足用户的各种需求,例如几何形面、产品缺陷检出阈值以及其他多样的参数设置。

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图4 机器人式的自动剪切成像系统

自动剪切成像检测系统将由不同参数设置所引起的不同检测能力的表现也考虑在内。对于较平整的检测对象,如风扇涡轮发动机叶片,本系统针对不同的检测部位,如较大面积的表面和需要特别关注的特殊部位,采用不同的检测理念。核心的剪切成像系统保持一致,而外围设备应需求可进行调整。

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图5 应用剪切成像技术检测出的褶皱

认证

剪切成像技术于2006年在ASNT SNT-TC1A中获得III级剪切成像技术认证,对该技术的工业级应用具有标志性意义。超过300位无损检测专家接受了ASNT II级剪切成像技术培训。时至2008年,剪切成像技术纳入EN4179欧洲认证机构的NAS410, 2008 Rev3标准文件。

结论

剪切成像技术为无损检测(NDI)提供了一种快速可靠的无损检测方法,具有许多优越之处。无论是生产过程中检测还是在役检测,该技术在复合材料构件的缺陷类型表征方面,例如,对于风扇涡轮发动机叶片中的起皱检测( 见图5),具有独一无二的检测潜力。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2/28/2012)
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