射線檢測(cè)在復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

張園園

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471012)

0 前言

在現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，各種新型材料應(yīng)運(yùn)而生，復(fù)合材料因其優(yōu)越獨(dú)特的性能被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，當(dāng)前很多行業(yè)都對(duì)復(fù)合材料應(yīng)用性能和質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。因此，在我國(guó)城市化和工業(yè)化持續(xù)革新的背景下，復(fù)合材料市場(chǎng)要想更好地應(yīng)對(duì)大發(fā)展環(huán)境，需要加大對(duì)復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)工作的關(guān)注。下面對(duì)射線檢測(cè)在復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)中的運(yùn)用進(jìn)行研究與分析。

1 概念分析

1.1 射線檢測(cè)

在五大常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法中，射線檢測(cè)是一個(gè)非常重要的檢測(cè)方式。射線檢測(cè)借助射線在介質(zhì)傳播中能量衰減的情況進(jìn)行判斷，依據(jù)被測(cè)物體相應(yīng)的缺陷變化情況，得到存在差異的射線，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的檢測(cè)。

1.2 復(fù)合材料

復(fù)合材料是指依據(jù)兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，在化學(xué)性、物理性等技術(shù)手段的影響下，構(gòu)成具備全新理化性能的材料。對(duì)現(xiàn)如今的市場(chǎng)環(huán)境而言，復(fù)合材料最大的優(yōu)勢(shì)在于會(huì)整合不同材料具備的優(yōu)勢(shì)，以此提升復(fù)合材料的綜合性能，并符合多個(gè)領(lǐng)域的需求。要想充分展現(xiàn)材料的優(yōu)勢(shì)，需要引用合理的檢測(cè)方法予以驗(yàn)證。

2 X射線檢測(cè)在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用

對(duì)復(fù)合材料而言，射線檢測(cè)技術(shù)在目前最為適用，不但可用于直觀地檢查復(fù)合材料復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(例如蜂窩夾層結(jié)構(gòu))，而且可實(shí)時(shí)觀察復(fù)合材料展現(xiàn)出的問(wèn)題，并對(duì)其受損情況進(jìn)行合理判斷。復(fù)合材料內(nèi)部主要存在氣孔、層間裂紋、脫粘等缺陷類(lèi)型，對(duì)比其他檢測(cè)方法，X射線檢測(cè)能夠最有效地檢測(cè)出其內(nèi)部存在的缺陷。

2.1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析X射線檢測(cè)蜂窩夾層復(fù)合材料的檢測(cè)工藝

試驗(yàn)材料：玻璃纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

①采用3種不同的X射線機(jī)，對(duì)同一件復(fù)合材料進(jìn)行X射線照相。采用樂(lè)凱L7膠片，當(dāng)?shù)灼诙榷紴?.0時(shí)，底片影像質(zhì)量比較見(jiàn)表1。

表1 底片影像質(zhì)量比較

比較可得出：使用COMET225 X射線機(jī)設(shè)備，采用較低的電壓，拍出的底片清晰度和對(duì)比度最好。這主要是因?yàn)镃OMET225為高頻恒電位X射線機(jī)，管電壓為全波恒壓整流電路，從而可以得到更高的對(duì)比度，更適合這種低密度的復(fù)合材料以及極其細(xì)小的缺陷檢出。

②采用COMET 225Kv-射線機(jī)，不同的焦距和有效透照區(qū)影像質(zhì)量比較見(jiàn)表2。

表2 不同的焦距和有效透照區(qū)影像質(zhì)量比較

由表2可以看出，焦距越大，有效透照區(qū)越小，輪廓變形的芯格就越少。因?yàn)榉涓C夾層結(jié)構(gòu)主要缺陷有：芯格斷裂、芯格節(jié)點(diǎn)分離等。根據(jù)這些缺陷的特點(diǎn)，如果要有效檢出缺陷，射線束的方向應(yīng)垂直于每一個(gè)芯格的橫斷面，從而保證芯格不會(huì)變形。每一個(gè)在有效評(píng)定區(qū)范圍，就要求焦距越大越好。焦距增大就必須提高曝光量。COMET225可以提供15 mA的電流，相比其他射線機(jī)只能提供5 mA的電流，就可以縮短曝光時(shí)間，提高檢測(cè)效率。

③采用COMET 225Kv-射線機(jī)，經(jīng)校準(zhǔn)亮度不同的觀片燈，柯達(dá)AA400 膠片時(shí)，觀察底片的影像質(zhì)量比較見(jiàn)表3。

表3 底片的影像質(zhì)量比較

由以上數(shù)據(jù)可得出，在觀片燈亮度足夠的情況下，底片黑度越高，影像的對(duì)比度越高。

④常規(guī)X射線檢測(cè)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，需要采用很大的焦距，很小的透照區(qū)域。這樣檢測(cè)效率會(huì)降低。所以在可能的條件下，應(yīng)采用線陣列實(shí)時(shí)成像的X射線檢測(cè)技術(shù)。這樣可以保證每個(gè)X射線束都垂直于每一個(gè)芯格的橫斷面，以掃描的方式完成整張制件的檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)效率。

2.2 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的檢測(cè)工藝試驗(yàn)

①試驗(yàn)材料：纏繞制件(有裂紋、疏松、樹(shù)脂淤積)、層壓制件(有分層、疏松、樹(shù)脂淤積)、小型布帶纏繞錐體(有疏松、樹(shù)脂淤積)。

②采用COMET 225Kv-射線機(jī)，對(duì)三種試驗(yàn)材料，分別采用垂直透照方法、平行透照方法、切線透照方法、斜線透照方法拍片，得出的缺陷顯示統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 缺陷顯示統(tǒng)計(jì)

③從以上不同的射線束方向透照不同類(lèi)型的復(fù)合材料，得出的缺陷顯示統(tǒng)計(jì)可以看出，制定射線檢測(cè)工藝，必須根據(jù)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，缺陷形狀位置特點(diǎn)，以及復(fù)合材料制造工藝容易產(chǎn)生什么樣的缺陷等綜合考慮射線的透照方法。

3 結(jié)論

在現(xiàn)代化發(fā)展過(guò)程中，要保證復(fù)合材料內(nèi)部質(zhì)量和安全使用，就必須根據(jù)每一種制件成型工藝特點(diǎn)、缺陷與工藝和制件的關(guān)系、射線檢測(cè)技術(shù)的靈敏度控制等方面制定檢測(cè)工藝，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果不斷調(diào)整優(yōu)化。同時(shí)持續(xù)學(xué)習(xí)和了解復(fù)合材料存在的故障和問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題更新檢測(cè)方案。