【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无损检测，尤其涉及一种复合材料裂纹的超声检测方法。
技术介绍
1、陶瓷基复合材料具有优良的耐高温性能，同时具有高强度、高熔点、耐磨损和轻重量的特点。新型高超声速飞行器外防热材料和发动机中的重要部件已采用陶瓷基复合材料，该材料可大幅度提高超声速飞行器的使用温度和飞行速度。陶瓷基复合材料在使用过程中会遭受高温、高速气流的冲刷，内部存在的裂纹缺陷会降低被检件力学性能，甚至会出现裂纹扩展，造成材料断裂，造成重大事故。因此必须采用有效的无损检测技术对陶瓷基复合材料内部裂纹进行检测。
2、陶瓷基复合材料为纤维增强陶瓷基复合材料，厚度为2mm～8mm，易产生横向和纵向裂纹。目前，超声检测是复合材料最常用最有效的无损检测方法。但是现有的超声检测方法存在以下缺陷：1、陶瓷基复合材料中产生的裂纹尺寸小，常规的超声检测方法的灵敏度难以满足要求；2、陶瓷基复合材料中产生的裂纹不仅存在横向裂纹，也存在纵向裂纹，常规的检测方法难以检测纵向裂纹，且无法确认裂纹的位置和高度；3、陶瓷基复合材料不允许接触液体耦合剂，无法采用常规的液体耦合超声检测方法；4、常规的超声检测方法需从两侧使用两个探头进行检测，难以满足单侧的检测要求。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种复合材料裂纹的超声检测方法，用以解决现有的至少以下问题之一：1、陶瓷基复合材料中产生的裂纹尺寸小，现有的超声检测方法的灵敏度难以满足要求；2、陶瓷基复合材料中产生的裂纹不仅存在横向裂纹，也存在纵向裂纹，现
2、本专利技术提供了一种复合材料裂纹的超声检测方法，所述方法包括：
3、(a)确定检测灵敏度；
4、(b)采用确定的检测灵敏度，通过干耦合滚轮超声探头的a晶片对被检件进行扫查，确定横向裂纹位置；
5、(c)采用确定的检测灵敏度，通过干耦合滚轮超声探头的b晶片和c晶片对被检件进行扫查，确定纵向裂纹位置；
6、其中，所述a晶片为反射法模式，b晶片和c晶片为穿透法模式，b晶片和c晶片对称固定设置在a晶片的两侧，所述a晶片为水平设置，所述b晶片和c晶片分别与水平面呈夹角设置；
7、所述a晶片、b晶片和c晶片固定设置橡胶耦合块的上表面，所述a晶片、b晶片和c晶片和橡胶耦合块设置在橡胶轮胎的内部腔体中，所述橡胶耦合块的下表面与所述橡胶轮胎的内表面接触且两者之间设置有润滑剂，超声检测时所述橡胶轮胎围绕所述橡胶耦合块转动。
8、优选地，步骤(a)中，所述确定检测灵敏度包括确定横向裂纹检测灵敏度和确定纵向裂纹检测灵敏度；
9、所述确定横向裂纹检测灵敏度包括；设置a晶片为发射端，确定a晶片对横向裂纹的检测灵敏度；
10、所述确定纵向裂纹检测灵敏度包括：设置b晶片为发射端，c晶片为接收端，确定b晶片和c晶片对纵向裂纹的检测灵敏度。
11、优选地，步骤(a)包括：
12、(a-1)制作对比试块，对比试块与被检件的材质和厚度相等，在对比试块中预置横向裂纹和纵向裂纹；
13、(a-2)横向裂纹检测灵敏度确定：将a晶片的中心位置与对比试块中的横向裂纹的中心位置重合，调节a晶片的增益值，使横向裂纹的超声反射信号的幅度为不低于80％，同时保证噪声信号的幅度不大于10％；
14、纵向裂纹检测灵敏度确定：将b晶片与c晶片之间连线的中心位置与对比试块中的纵向裂纹的中心位置重合，且使b晶片与c晶片之间连线方向与纵向裂纹的延伸方向垂直，调节c晶片的增益值，使纵向裂纹上端的超声反射信号幅度为不低于80％，纵向裂纹下端的超声反射信号幅度不低于20％。
15、优选地，步骤(b)包括：采用a晶片的检测灵敏度对被检件进行扫查，依次确定多个横向裂纹的边缘点，将多个横向裂纹的边缘点依次连接，得到横向裂纹的边缘，即横向裂纹的水平位置；
16、优选地，步骤(b)包括：采用步骤(a)确定的检测灵敏度，通过a晶片对被检件进行扫查，当横向裂纹的超声信号幅度为步骤(a)确定的检测灵敏度且为最高时，a晶片的中心位置的下方为横向裂纹的中心位置，以横向裂纹的中心位置为中心，向四周进行扫查，当超声信号幅度为步骤(a)确定的检测灵敏度的一半时，记为横向裂纹的第一个边缘点，然后，围绕横向裂纹的中心位置，以第一个边缘点为起点，移动a晶片，参照第一个边缘点的判断方法，每隔45度，确定一个边缘点，依次获得至少8个边缘点，将至少8个边缘点依次连接，得到横向裂纹的边缘，即横向裂纹的水平位置。
17、优选地，步骤(c)包括：采用b晶片和c晶片的检测灵敏度对被检件进行扫查，通过对调b晶片和c晶片的发射端和接收端，获得纵向裂纹的水平位置；检测纵向裂纹上端距被检件上表面的高度h1以及纵向裂纹下端距被检件上表面的高度h2，h1与h2的差值即为纵向裂纹的高度。
18、优选地，步骤(c)中，所述通过对调b晶片和c晶片的发射端和接收端，获得纵向裂纹的水平位置，包括：通过b晶片和c晶片对被检件进行扫查，当纵向裂纹上端的超声反射信号幅度为步骤(c)确定的检测灵敏度时，说明纵向裂纹位于b晶片和c晶片之间连线的下方；然后将b晶片设置为发射端，c晶片设置为接收端，记录显示的直通波与纵向裂纹上端反射波的时间差tbc；将c晶片设置为发射端，将b晶片设置为接收端，记录直通波与纵向裂纹上端反射波的时间差tcb；通过移动b晶片和c晶片，直至tbc＝tcb，则晶片b与晶片c之间连线的中心位置的下方为纵向裂纹的位置，然后，沿一个方向移动干耦合滚轮超声探头，且移动方向与橡胶轮胎滚动方向平行，若存在纵向裂纹上端反射信号在每个位置都满足tbc＝tcb，则干耦合滚轮超声探头移动的方向与纵向裂纹的延伸方向一致。
19、优选地，步骤(c)中，所述检测纵向裂纹上端距被检件上表面的高度h1以及纵向裂纹下端距被检件上表面的高度h2，h1与h2的差值即为纵向裂纹的高度，包括：移动干耦合滚轮超声探头，使b晶片和c晶片之间连线方向与纵向裂纹的延伸方向垂直，将b晶片设置为发射端，将c晶片设置为接收端，读取直通波的传播时间t0，纵向裂纹上端反射信号的传播时间t1，纵向裂纹下端反射信号的传播时间t2，纵向裂纹上端距被检件上表面的高度h1通过式(i)计算，纵向裂纹下端距被检件上表面的高度h2通过式(ii)计算，纵向裂纹高度δh通过式(iii)计算；
20、
21、
22、δh＝h2-h1 式(iii)，
23、其中，c为陶瓷基复合材料中的声速；
24、t0为通过c通道读取直通波的传播时间；
25、t1为纵向裂纹上端反射信号的传播时间；
26、t2为纵向裂纹下端反射信号的传播时间；
27、h1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合材料裂纹的超声检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述确定检测灵敏度包括确定横向裂纹检测灵敏度和确定纵向裂纹检测灵敏度；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括：
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(c)中，所述通过对调B晶片和C晶片的发射端和接收端，获得纵向裂纹的水平位置，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(c)中，所述检测纵向裂纹上端距被检件上表面的高度h1以及纵向裂纹下端距被检件上表面的高度h2，h1与h2的差值即为纵向裂纹的高度，包括：
9.根据权利要求1-8所述的方法，其特征在于，所述A晶片为高分辨力复合材料晶片，脉冲宽度不大于2周，A晶片为凹球面，焦点直径范围为0.2-0.5mm
10.根据权利要求1-8所述的方法，其特征在于，步骤(b)中，所述扫查的方向与橡胶轮胎滚动的方向一致，扫查步进为A晶片焦点直径的一半；
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料裂纹的超声检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，所述确定检测灵敏度包括确定横向裂纹检测灵敏度和确定纵向裂纹检测灵敏度；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括：
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(c)中，所述通过对调b晶片和c晶片的发射...
【专利技术属性】
技术研发人员：高晓进，张丽娟，江柏红，李陈，于士章，董家驹，刘格良，梁朝，隋易霖，李文宣，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。