Page 70 - 无损检测2021年第十二期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202112007

CFRP 层压板的超声检测

李刚卿 , 周庆祥 , 张晓丹 , 曹 峰 , 彭善柏 , 蔡桂喜 2
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( 1. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司, 青岛 266111 ; 2. 中国科学院金属研究所, 沈阳 110016 ;

3. 上海新阵元电子科技有限公司, 上海 200231 )

摘 要: 为更好地检测出碳纤维增强聚合物基复合材料( CFRP ) 中的分层缺陷, 特别是近表面
缺陷, 采用直探头、 延迟块探头、 水浸点聚焦探头和双晶探头对 CFRP 层压板进行 A 扫描、 B 扫描

和 C扫描成像检测对比试验。试验结果表明, 4种检测技术均能有效检测出2.5mm 厚对比试块

中的分层缺陷, 且可有效识别出近表面0.4mm 深和远表面2~3铺层之间的缺陷; 采用直探头、 延
迟块探头和水浸聚焦探头在检测时会形成界面波, 对近表面缺陷成像造成干扰, 而双晶探头盲区
小, 定量准确, 无界面波干扰, 对 CFRP层压板近表面缺陷检出率高, 检测更可靠。

关键词: 复合材料; 双晶探头; 超声检测; 分层缺陷; 近表面缺陷

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 12-0032-05

Ultrasonictestin g ofCFRPlaminates

LIGan gq in g ZHOUQ in g xian g ZHANGXiaodan , CAOFen g PENGShanbai , CAIGuixi
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,
,

( 1.CRRCQin g daoSifan gCo. , Ltd. , Qin g dao266111 , China ;

2.InstituteofMetalResearch , CAS , Shen y an g 110016 , China ;

3.Shan g haiXinzhen y uanElectronicTechnolo gyCo. , Ltd. , Shan g hai200231 , China )

Abstract : Inordertobetterdetectthedelaminationdefectsincarbonfiberreinforced p ol y mermatrixcom p osites

( CFRP ), es p eciall y near-surfacedefects , strai g ht p robes , dela y blockp robes , waterimmersionp ointfocus p robes

anddualcr y stalp robesareusedtop erformtheCFRPlaminateA-scan , B-scanandC-scanima g in gdetection

contrasttest.Thetestresultsshowthatthefourdetectiontechni q uescaneffectivel y detectthedelaminationdefects

inthe2.5mmthickcontrasttestblock , andcaneffectivel y identif y thedefectsbetweenthe0.4mmde p thnearthe

surfaceandthe2~3 p liesonthefarsurface ; strai g ht p robes , dela y block p robesandwaterimmersionfocus p robes

willforminterfacewavesdurin g detection , whichwillinterferewiththeima g in g ofnear-surfacedefects , whiledual-

cr y stal p robeshavesmallblindareas , accurate q uantification , andnointerferencefrominterfacialwaves , whichcan

detectnear-surfacedefectsofCFRPlaminateswithhi g hrateandmorereliabledetection.

Ke ywords : com p osite material ; double-cr y stalp robe ; ultrasonictestin g ; delaminationdefect ; nearsurface
defect
碳纤维增强聚合物基复合材料( CFRP ) 以其优 脱黏等缺陷, 特别是在服役过程中, CFRP 的近表层
越的性能受到了广泛的关注, 主要应用于航空航天、 还易出现冲击损伤。如果不能及时地检出这些缺陷
医疗、 交通等领域 [ 1 ] 。受制造工艺、 成型工艺及加工 并采取补救措施, 缺陷将发生扩展, 最终导致 CFRP
工艺的影响, 复合材料内部易出现分层、 空隙、 夹杂、 制件失效, 造成经济损失甚至人员伤亡。因此, 复合
材料的无损检测至关重要。
采用超声法对复合材料结构件进行检测, 是目
收稿日期: 2020-12-04
前工程上应用最广泛的检测技术。 SOHN 等 [ 2-3 ] 利
作者简介: 李刚卿( 1971- ), 男, 本科, 正高级工程师, 主要从事
轨道车辆焊接、 无损检测方面的相关工作 用 Lamb波的特有优势, 对薄板复合材料进行了结
通信作者: 蔡桂喜, g xcai@imr.ac.cn 构健康监测。采用 Lamb波对 CFRP 进行检测时,
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2021年 第43卷 第12期
无损检测