复合材料表面的检查和处理系统及检查方法技术方案

本公开的各方面涉及复合材料表面的检查和处理系统及检查方法，该复合材料表面的检查和处理系统及检查方法涉及出于以下各项中的至少一项的目的使用至少一种方法或技术：1)确定已经进行或尚未进行复合衬底表面的表面处理(例如，复合衬底表面的激光处理)的期望和预定的水平或“程度”；以及2)复合衬底表面已经激光处理。

【技术实现步骤摘要】
复合材料表面的检查和处理系统及检查方法
本公开总体上涉及复合材料表面检查领域。更具体地，本公开涉及检查激光处理的复合材料表面以间接评估表面处理水平的领域。
技术介绍
在制造阶段期间材料的表面分析对确定要在材料衬底表面上进行的未来处理步骤的成功是很重要的。在复合材料领域中，复合材料表面已经根据费力且人体工程学上不利的手动手工处理(包括例如磨砂处理等)进行调节或以其他方式处理。这样的处理是必要的，因为处理复合材料表面和其他材料表面可以改进要施加到材料表面的各种涂层的粘附性。已经尝试自动复合材料表面修整程序，该程序可以替换或增强手动进行的典型程序。然而，为了满足法规或制造准则，或以其他方式确定机械加工或调节的衬底表面已经充分准备用于后续处理，衬底表面检查通常依赖于经常手动执行的定性检查。
技术实现思路
根据本方面，公开了一种用于检查激光处理的含碳复合材料衬底表面的方法，该方法包括对含碳复合材料表面进行至少一种表面分析，其中，该至少一种表面分析选自和包括以下各项：光泽度分析、傅里叶变换红外光谱分析、颜色分析、接触角分析、表面电阻率分析、光学干涉测量分析以及光学激发电子发射分析；并且从对碳纤维环氧树脂基复合材料表面执行的至少一种表面分析获得实际的含碳复合材料表面值。在另一方面，该方法进一步包括访问理想的含碳复合材料表面值，并且将实际的含碳复合材料表面值与理想的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值进行比较。在进一步的方面，该方法进一步包括确定含碳复合材料表面的激光处理水平。在另一方面，该方法进一步包括量化从含碳复合材料表面去除的材料的量。在进一步的方面，该方法进一步包括预测涂层与含碳复合材料表面的粘附水平。在进一步的方面，该方法进一步包括预测含碳复合材料表面的粘附水平。在另一方面，含碳复合材料表面包括碳纤维环氧树脂基复合材料。根据进一步的本方面，公开了一种用于检查碳纤维环氧树脂基复合材料表面的方法，其中，该方法包括将激光器定向为接近于碳纤维环氧树脂基复合材料表面，激活激光器以产生激光束，将激光束从激光器引导到碳纤维环氧树脂基复合材料表面。该方法进一步包括从碳纤维环氧树脂基复合材料表面烧蚀一定量的材料以形成包括激光处理水平的碳纤维环氧树脂基复合材料表面，通过对碳纤维环氧树脂基复合材料表面进行至少一种表面分析来量化碳纤维环氧树脂基复合材料表面的烧蚀表面处理水平，其中，该表面分析选自以下各项：傅里叶变换红外光谱分析、颜色分析、接触角分析、表面电阻率分析、光学干涉测量分析以及光学激发电子发射分析。该方法进一步包括获得由对碳纤维环氧树脂基复合材料表面执行的表面分析产生的实际的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值。在另一方面，该方法包括访问理想的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值，并且将实际的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值与理想的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值进行比较。在另一方面，该方法进一步包括确定碳纤维环氧树脂基复合材料表面的激光处理水平。在另一方面，该方法进一步包括量化从激光处理的碳纤维环氧树脂基复合材料表面去除的材料的量。在另一方面，该方法进一步包括预测激光处理的碳纤维环氧树脂基复合材料表面的粘附特性。根据本方面，公开了一种用于确定含碳复合材料衬底表面的激光处理水平的系统，其中，该系统包括至少一个表面分析器，其中，该表面分析器被配置为执行选自包括以下各项的组的至少一种表面分析：光泽度分析、傅里叶变换红外光谱分析、颜色分析、接触角分析、表面电阻率分析、光学干涉测量分析以及光学激发电子发射分析。该表面分析器被配置为生成对应于碳纤维环氧树脂基复合材料表面的至少一种表面分析的信号，所述表面分析选自包括以下各项的组：光泽度分析、傅里叶变换红外光谱分析、颜色分析、接触角分析、表面电阻率分析、光学干涉测量分析以及光学激发电子发射分析。根据另一方面，该系统进一步包括与表面分析器通信的处理器，以及存储器，其中，该存储器包括对应于理想的激光处理的含碳复合材料表面特性值的存储器值，并且其中，该存储器被配置为由处理器访问。该系统进一步包括与处理器通信的软件，其中，该软件被配置为将理想的激光处理的含碳复合材料表面特性值与对应于由表面分析器执行的含碳复合材料表面的表面分析的信号进行比较。在进一步的方面，该系统进一步包括激光器，该激光器被配置为从含碳复合材料衬底去除材料。在另一方面，含碳复合材料衬底是碳纤维环氧树脂基复合材料衬底。在另一方面，含碳复合材料衬底包括碳纤维环氧树脂基复合材料衬底表面。已经讨论的特征、功能和优点可以在各方面独立地实现或者可以在其他方面组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图看到。附图说明已经以一般术语描述了本公开的变型，现在将参考附图，该附图不必按比例绘制，并且其中：图1是示出根据本方面的含碳复合材料衬底的截面图的示图；图2是示出图1所示的含碳复合材料衬底的袋侧(bagside)的俯视图，并且示出衬底表面的八个区域已经被激光处理到不同水平的摄影图像；图3是示出图1所示的含碳复合材料衬底的工具侧的俯视图，并且示出衬底表面的八个区域已经被激光处理到不同水平的摄影图像；图4A是示出如图1和图3所示的含碳复合材料衬底表面(工具侧)的光泽度分析的绘制结果的直方图(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图4B是示出如图1和图2所示的含碳复合材料衬底表面(袋侧)的光泽度分析的绘制结果的直方图(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图4C是示出如图1和图3所示的含碳复合材料衬底表面(工具侧)的光泽度分析的绘制结果的直方图，其中，在改变激光通过次数之后在20度、60度和85度下进行光泽度分析(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图4D是示出如图1和图3所示的含碳复合材料衬底表面(工具侧)的光泽度分析的绘制结果的直方图，其中，以平均85度平行于激光和垂直于激光进行所示的光泽度分析(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图4E是示出如图1和图2所示的含碳复合材料衬底表面(袋侧)的光泽度分析的绘制结果的直方图，其中，在改变激光通过次数之后在20度、60度和85度下进行光泽度分析(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图4F示出了两个直方图，其示出了在工具侧分析的85度光泽度下的光泽度分析，示出了光泽度测量仪器与激光器的平行对准(第一图表)与光泽度测量仪器与激光器的垂直对准(第二图表)之间的比较，其中，与没有激光处理复合材料表面相比，比较复合材料表面的激光通过次数/激光处理水平；图5A是示出使用FTIR对复合材料衬底表面进行工具侧分析的绘制结果的直方图(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图5B是示出使用FTIR对复合材料衬底表面进行袋侧分析的绘制结果的直方图(并且与未处理的衬底表面/没有激光通过的分析相比较)；图6A是示出复合材料衬底的工具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检查激光处理的碳纤维环氧树脂基复合材料表面的方法，包括：/n对碳纤维环氧树脂基复合材料表面进行至少一种表面分析，所述至少一种表面分析包括以下各项中的至少一项：光泽度分析、傅里叶变换红外光谱分析、颜色分析、接触角分析、表面电阻率分析、光学干涉测量分析以及光学激发电子发射分析；并且/n根据对所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面执行的所述至少一种表面分析获得实际的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值结果。/n

【技术特征摘要】
20190930 US 62/907,797;20200728 US 16/940,5911.一种用于检查激光处理的碳纤维环氧树脂基复合材料表面的方法，包括：
对碳纤维环氧树脂基复合材料表面进行至少一种表面分析，所述至少一种表面分析包括以下各项中的至少一项：光泽度分析、傅里叶变换红外光谱分析、颜色分析、接触角分析、表面电阻率分析、光学干涉测量分析以及光学激发电子发射分析；并且
根据对所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面执行的所述至少一种表面分析获得实际的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值结果。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将激光器定向为接近于所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面；
激活所述激光器以产生激光束；
将所述激光束从所述激光器引导到所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面；
从所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面烧蚀一定量的材料以形成包括一定程度的烧蚀表面处理的碳纤维环氧树脂基复合材料表面；
通过使用对所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面进行至少一种表面分析来量化所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面的烧蚀表面处理的程度。


3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
访问理想的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值；并且
将所述实际的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值与所述理想的碳纤维环氧树脂基复合材料表面值进行比较。


4.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
确定所述碳纤维环氧树脂基复合材料表面的处理水平。

【专利技术属性】
技术研发人员：艾琳·O·库恰，凯·扬德尔·布洛霍维亚克，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US