Page 37 - 无损检测2024年第三期

曲亚林, 等:
超声检测在复合材料挖补修理结构缺陷检测中的应用

界面闸门框取表面波, 记录表面回波的位置; 成像闸 空腔, 产生脱黏缺陷。以修补中心等高区为例, 当超
门框取整个结构厚度范围内的回波, 记录底面回波、 声波遇到胶膜均匀分布区, 由于修补胶膜和原结构
修理界面回波以及可能出现的缺陷回波的位置。在 树脂的声阻抗差异, 一部分声波沿修补黏接界面继

对缺陷进行准确定量时, 闸门高度按6dB法置于底 续往下传播, 一部分被反射; 当超声波遇到黏接界面
面回波1 / 2高度处( 根据底面回波实时高度进行调 空腔区, 由于修补材料声阻抗与空气声阻抗存在巨
整), 闸门成像逻辑为取越过闸门的最高回波, 采用 大差异, 声波几乎完全被反射, 如图7所示。修补黏
距离成像模式。 接完好区超声 C扫描图像如图8所示, 中心等高区
完全脱黏和局部脱黏的超声 C 扫描图像如图9 , 10
所示。

图4 原结构与修补后结构的超声检测信号
2.1 修补材料内部缺陷
在修补材料即预浸料的铺放过程中可能落入夹 图7 修补中心等高区超声检测特征信号
杂物, 在修理工艺后期的加热加压过程中也可能造
成挥发性气体被捕捉进而在修补材料内部产生夹
杂、 气孔、 分层、 孔隙等缺陷。修补材料内部的气孔
或夹杂物的超声特征信号如图5所示, 可以看到在
结构表面回波与胶膜界面回波之间出现了一个缺陷
回波, 缺陷尺寸的数量级并没有造成后面结构回波
图8 修补界面黏接完好区超声 C扫描图像
的明显衰减, 且埋深固定, 判断其可能为气孔或夹杂
物, 如果缺陷尺寸足够大造成底面回波的明显衰减
或消失, 则其可能为分层缺陷。对于小的气孔或夹
杂物, 距离成像的超声 C 扫描结果上并没有明显显
示, 如图6所示。

图9 修补中心等高区完全脱黏超声 C扫描图像

图5 修补材料内部气孔或夹杂物超声特征信号

图10 修补中心等高区局部脱黏超声 C扫描图像
2.3 修补斜坡区脱黏
斜坡区的脱黏缺陷产生原理与等高区的相同,
都是胶膜熔化后流动不均匀导致, 但斜坡区的超声
图6 含小尺寸气孔、 夹杂物的修理结构超声 C扫描结果
特征信号和等高区的信号有差异。修理后斜坡区的
2.2 修补中心等高区脱黏
黏接界面呈阶梯斜坡状, 因此超声检测时界面回波
修理过程中, 黏接界面的胶膜在高温下流动不
的位置也会随黏接界面的深度值而变化, 斜坡区黏
均匀, 容易造成局部树脂缺失, 此时在黏接界面形成
接良好位置不同深度处的超声回波信号如图11所

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2024年 第46卷 第3期
无损检测