一种弱胶接可控缺陷试验件及其制造技术和无损检测方法技术

本发明专利技术属于复合材料胶接领域，具体涉及一种弱胶接可控缺陷试验件及其制造技术和无损检测方法。该技术包括在下层合板的上表面铺贴洁净的辅助模板，在辅助模板上均匀喷涂能加速胶膜固化的催化剂；取出辅助模板，在附着有催化剂的下层合板上表面均匀铺设胶膜，随后在下层合板上方胶接上层合板，得到第一预备试验件；将所述第一预备试验件进行预固化，使与催化剂接触的胶膜固化，得到第二预备试验件；将所述第二预备试验件根据胶膜的固化制度，完成对胶膜的整体固化，得到弱胶接可控缺陷试验件。本发明专利技术利用催化剂与胶膜的物理化学作用，实现在粘接接头中产生可靠和可重复的弱胶接缺陷，对开发能够检测弱胶接缺陷的无损评估技术具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种弱胶接可控缺陷试验件及其制造技术和无损检测方法
本专利技术属于复合材料胶接领域，具体涉及一种弱胶接可控缺陷试验件及其制造技术和无损检测方法。
技术介绍
胶接作为复合材料的一种常见的连接方式，具有保持结构完整性、减轻接头重量、提高连接处的密封性、没有钻孔引起的应力集中等优势，被广泛应用于航空航天结构件中。在复合材料胶接过程中，由于表面处理或固化工艺不当等因素会导致胶接接头出现弱胶接缺陷(Weakbond或Kissingbond)。这些弱胶接缺陷的存在仍然保证基材和接头接触，但没有粘着力的作用，难以被传统的无损检测方式检测到，但会极大降低接头的力学性能。实验证明，在孔隙率低于5％时，每增加1％，复合材料的层间剪切性能下降6％-10％，弯曲强度下降10％左右。这成为航空先进复合材料安全服役的重大挑战。因此，在粘接接头中制造可靠和可重复的弱胶接缺陷对开发能够检测弱胶接缺陷的无损评估技术具有重大意义。传统的不同弱胶接缺陷试验件的制造方法都是通过改变固化工艺、内置污染层等来实现。但是这些方法所制造出的弱胶接缺陷分布不均匀，或是缺陷占比较大，无法模拟出弱胶接缺陷的真实状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的制造弱胶接缺陷分布不均、占比较大的问题，提供一种弱胶接可控缺陷试验件及其制造技术和无损检测方法。本专利技术所采用的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术，具体如下：S1：在下层合板的上表面铺贴洁净的辅助模板，在辅助模板上均匀喷涂能加速胶膜固化的催化剂，使催化剂透过辅助模板的预留孔附着在下层合板上表面；所述辅助模板上根据设计信息开设有若干贯通的预留孔；S2：取出辅助模板，在附着有催化剂的下层合板上表面均匀铺设胶膜，随后在下层合板上方胶接上层合板，得到第一预备试验件；S3：将所述第一预备试验件进行预固化，使与催化剂接触的胶膜固化，得到第二预备试验件；S4：将所述第二预备试验件根据胶膜的固化制度，完成对胶膜的整体固化，得到弱胶接可控缺陷试验件。作为优选，所述上层合板和下层合板的尺寸相同，且均采用预浸料固化制得。作为优选，所述预浸料为碳纤维增强环氧树脂预浸料。作为优选，所述辅助模板材料采用厚度为0.15mm的聚四氟乙烯。作为优选，所述设计信息包括预留孔的尺寸大小、形状、占比和分布情况。作为优选，所述胶膜为环氧树脂/胺固化体系。进一步的，所述催化剂包括醇类、酚类、羧酸、叔胺类、酰胺、路易斯酸、多胺类、咪唑类、金属盐中的一种或多种。作为优选，所述步骤S2中，上层合板和下层合板之间通过二次胶接工艺连接。第二方面，本专利技术提供了一种根据第一方面任一所述制造技术制得的弱胶接可控缺陷试验件。第三方面，本专利技术提供了一种利用第二方面所述弱胶接可控缺陷试验件的无损检测方法，即利用CT无损检测技术对所述弱胶接可控缺陷试验件进行无损检测。本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：本专利技术通过催化剂与胶膜的物理化学作用，实现了在胶接界面制造出均匀分布的弱胶接缺陷，能够制造可靠且可重复的接近真实状态的弱胶接可控缺陷试验件。本专利技术能制造缺陷稳定、可重复、可控性强的弱胶接可控缺陷试验件，弱胶接可控缺陷试验件的缺陷尺寸大小、占比、形状及分布信息等可根据需要灵活调整，对开展相关力学性能和无损检测方法的研究无疑解决了关键性的第一步。另一方面，本专利技术实现了可用于弱胶接缺陷检测中无损检测用的已知缺陷尺寸大小、分布等性质可控的试验件制造，且缺陷能够不相互连通，可有效模拟出弱胶接的真实状态，对开发能够检测弱胶接缺陷的无损评估技术具有重大意义。附图说明图1为实施例中辅助模板上预留孔的分布示意图；图2为实施例中弱胶接可控缺陷试验件的无损检测结果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。本专利技术提供了一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术，主要是利用催化剂与胶膜之间的物理化学作用，借助辅助模板在粘接接头中产生确定尺寸大小、形状、占比和分布信息的弱胶接缺陷，该制造技术具体如下：1)首先根据所要得到的弱胶接缺陷设计信息，加工制作辅助模板。即利用雕刻机在辅助模板上加工出多个预留孔，预留孔用于确定弱胶接缺陷尺寸大小、形状、占比和分布情况。其中，尺寸大小指的是每个预留孔的孔洞大小；形状指的是每个预留孔的开设形状，比如圆形或者方形；占比指的是所有预留孔的开孔面积与辅助模板面积之间的比值；分布情况指的是每个预留孔的开孔位置，可以将所有预留孔均匀分布也可以采用特殊的布置形式。如图1所示，为本实施例所采用的辅助模板。实际应用时，辅助模板的材料应采用厚度较薄、铺贴性好且不易变形的材料，比如可以采用聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，厚度可以选用0.15mm，以保证辅助模板在不变形的同时具有较好的铺贴性。2)随后制作上层合板和下层合板，上层合板和下层合板的尺寸、材料及制作方法均相同。首先按照不同测试要求或标准，设计上层合板和下层合板的尺寸和厚度，随后按照设计要求对预浸料进行裁剪(尺寸)和铺贴(厚度)，并根据预浸料的固化制度完成固化，然后利用高精度平面磨床对固化后所获得的层合板进行机械加工，以获得尺寸相同的上层合板和下层合板。预浸料可以采用碳纤维增强环氧树脂预浸料或者其他适合的材料。在本实施例中，将预浸料裁剪和铺贴后，在预浸料表面依次铺贴可剥布、隔离膜和透气毡，用真空袋封装进罐，根据预浸料的固化制度完成固化，这里预浸料的裁剪尺寸为100mm×100mm；随后利用高精度平面磨床对固化后所获得的层合板进行机械加工，获得尺寸相同的上层合板和下层合板，加工后的尺寸为90mm×90mm。3)在经过表面处理的下层合板上铺贴用酒精擦洗干净后的辅助模板，然后在辅助模板上均匀喷涂催化剂，使催化剂透过辅助模板的预留孔附着在下层合板上表面。随后取下辅助模板，下层合板上附着的催化剂与辅助模板上预留孔的尺寸大小、形状、占比和分布情况相匹配。4)在附着有催化剂的下层合板上表面均匀铺设胶膜，随后在下层合板上方盖上也经过表面处理的上层合板，并通过二次胶接工艺将两者胶接固定，得到第一预备试验件。由于催化剂能加速胶膜的固化，相较于无催化剂的胶膜而言，使其提前固化达到失效的效果。因此，进行两步固化过程，具体如下：首先将第一预备试验件进行预固化，即在一定温度和时间下，使与催化剂接触的胶膜固化，得到第二预备试验件，此时的胶膜上，与催化剂未接触的部分并没有固化；随后将第二预备试验件根据胶膜的固化制度，完成对胶膜的整体固化，得到弱胶接可控缺陷试验件，此时的弱胶接可控缺陷试验件中胶膜整体均实现固化。也就是说，两步固化过程是指首先将与催化剂接触的部分胶膜固化，随后对胶膜整体进行固化，在第二步固化过程中，与催化剂接触的部分胶膜会提前失效，并形成弱胶接缺陷。这里采用两步固化过程是为了让本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术，其特征在于，具体如下：/nS1：在下层合板的上表面铺贴洁净的辅助模板，在辅助模板上均匀喷涂能加速胶膜固化的催化剂，使催化剂透过辅助模板的预留孔附着在下层合板上表面；所述辅助模板上根据设计信息开设有若干贯通的预留孔；/nS2：取出辅助模板，在附着有催化剂的下层合板上表面均匀铺设胶膜，随后在下层合板上方胶接上层合板，得到第一预备试验件；/nS3：将所述第一预备试验件进行预固化，使与催化剂接触的胶膜固化，得到第二预备试验件；/nS4：将所述第二预备试验件根据胶膜的固化制度，完成对胶膜的整体固化，得到弱胶接可控缺陷试验件。/n

【技术特征摘要】
1.一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术，其特征在于，具体如下：
S1：在下层合板的上表面铺贴洁净的辅助模板，在辅助模板上均匀喷涂能加速胶膜固化的催化剂，使催化剂透过辅助模板的预留孔附着在下层合板上表面；所述辅助模板上根据设计信息开设有若干贯通的预留孔；
S2：取出辅助模板，在附着有催化剂的下层合板上表面均匀铺设胶膜，随后在下层合板上方胶接上层合板，得到第一预备试验件；
S3：将所述第一预备试验件进行预固化，使与催化剂接触的胶膜固化，得到第二预备试验件；
S4：将所述第二预备试验件根据胶膜的固化制度，完成对胶膜的整体固化，得到弱胶接可控缺陷试验件。


2.根据权利要求1所述的一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术，其特征在于，所述上层合板和下层合板的尺寸相同，且均采用预浸料固化制得。


3.根据权利要求1所述的一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术，其特征在于，所述预浸料为碳纤维增强环氧树脂预浸料。


4.根据权利要求1所述的一种弱胶接可控缺陷试验件的制造技术...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭华新，林木烟，王欢，许鹏，董家乐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33