执行摘要

制造业的进步使复合材料能够制成具有更复杂的几何形状。这可用于生产具有改进的结构特性和性能的零件，但检查起来更具挑战性。此类几何形状包括弯曲部分，超声波换能器可能更难以符合并因此更难以正确检查。

通常需要专业的解决方案。但是，我们可以使用带有由 Aqualene 制成的标准延迟线的传感器，成功地检查弯曲部件，包括小半径。这种略带橡胶状的材料有助于与粗糙和弯曲的表面保持一致，确保超声波传输到零件中。检查曲面的能力在以下能力研究中得到证明，其中使用 dolphicam2 平台清楚地检测到嵌入在 0.09 英寸厚碳纤维层压板的小角半径中的反射器并确定了尺寸。

介绍

制造业的进步使得能够生产具有更复杂几何形状的复合零件。这可用于生产具有改进的结构特性和性能的部件。然而，复杂的几何形状更难检查。事实上，一些行业不得不在零件设计和检查能力之间做出妥协。复合材料检测中的一个特殊挑战是半径，例如在复合零件的拐角处和复合管上发现的半径。

复合材料通常使用零度传感器进行测试，该传感器非常适合检测分层和孔隙率等缺陷。然而，此类换能器需要很好地贴合表面以确保正确传输超声波，而由于其曲率，这对于半径来说是很困难的。检查员通常依赖占地面积非常小的单晶探头，这会导致检查时间过长和遗漏指示的可能性更高。

本研究将详细介绍dolphicam2的半径检查工作流程并展示生成的扫描结果。这将针对两个碳纤维 L 形法兰面板进行演示。两个面板的厚度均为 0.09 英寸，标称曲率半径为 0.3125 英寸（8 毫米）。它们由十层平纹碳纤维预浸料和环氧树脂系统制成。一个法兰由 CF0526 制成，另一个由 T700S 制成。每个宽度分别为 ~0.1" 和 ~0.3"，而每个树脂重量分别为 36\% 和 42\%。面板的照片如图 1 所示。由 CF0526 制成的部件可以从早期关于蜂窝夹层结构脱粘和粘合层缺陷的能力研究中识别出来. 如图 2 所示，在每个 L 型法兰中，每个 L 型法兰的半径上都有嵌入中间层压板的反射器。

图 1. 面板的照片。

图 2. L 型法兰的技术图纸。图中显示了 (a) 等距视图，(b) 没有 L 形弯曲的面板的俯视图，(c) 有 L 形弯曲的面板的侧视图，以及 (d) 端视图。尺寸是名义上的，以英寸为单位。

解决方案

使用dolphicam2和TRM-CI-5MHz换能器模块 (TRM)检查 L 型法兰。此 TRM 的中心频率为 5 MHz，是我们带有 Aqualene 延迟线的高频率 TRM。Aqualene 是一种橡胶材料，可以很好地适应较粗糙和弯曲的表面。TRM 的中心频率为 5MHz，位于我们范围的中间，是一款出色的多面手，非常适合金属和复合材料应用。

标准超声凝胶用作耦合剂。

如图 3a 所示，TRM 沿外半径移动并保持，使得 TRM 的面与曲率相切。识别出缺陷的位置，然后沿着穿过缺陷位置的约 1 英寸宽的条带获取手动拼接的 C 扫描，如图 3b 所示。

图 3. (a) 使用 dolphicam2 和 TRM-CI-5MHz 换能器模块 (TRM) 在面板上设置的照片，以及 (b) 带有扫描区域覆盖的面板。

挑战

半径的曲率使 TRM 更难与零件保持接触。通常需要专业的解决方案。然而，我们可以使用我们的换能器和由 Aqualene 制成的标准延迟线成功地检查包括半径在内的弯曲部件。借助dolphicam2的实时 C 扫描显示，接触区域与非接触区域清晰可见，因此用户可以确保正确的换能器定位。

发现

两个 L 型法兰的所有反射器都已成功解析，见图 4 和 5。即使 TRM 的全方形孔径未与零件接触，Aqualene 延迟线符合曲率，并且可以检查中央带与 TRM 接触。TRM 可以绕曲率移动，但此处 TRM 沿边缘移动并采集拼接扫描。

在与零件接触的条带中，可以看到延迟线与前壁回波中的半径和垂直 B 扫描中弯曲的后壁回波的一致性。沿着条带，在扫描中可以看到两个反射器。使用线测量工具，CF0526 面板的反射器尺寸测量为~0.25" 和~0.51"，T700S 面板的反射器尺寸为~0.24" 和~0.50"。为了进行比较，两个面板的反射器标称尺寸分别为 0.25 英寸和 0.5 英寸，因此测量尺寸与标称尺寸非常吻合。虽然这些只是轴向测量，但可以通过围绕半径物理摇动换能器并在 C 扫描图像上进行线测量来获取相应的径向尺寸。

可以清楚地看到中央条带上方和下方的红色区域表明全孔径未与零件接触。在 B 扫描中，这可以看作是相对平坦的前壁，对应于延迟线的深度（设置为大约 0 英寸），没有特征或后面的后壁，因为零件不在与零件接触。在 C 扫描中，它显示为与前壁深度相对应的红色区域的相对恒定阴影。样本外区域的外观可用作视觉指南，但如果需要，也可以通过电子方式减小孔径以消除该区域。

图 4. CF0526 L 型法兰上反射器的扫描。灰度调色板中的图像是 B 扫描（左上角是垂直 B 扫描，底部是水平 B 扫描），而彩虹调色板中的图像是厚度（ToF）C-扫描。

图 5. T700S L 型法兰上反射器的扫描。灰度调色板中的图像是B扫描（左上角是垂直B扫描，底部是水平B扫描）而彩虹调色板中的图像是厚度（TOF）C-扫描。

结论

带有TRM-CI-5MHz换能器模块 (TRM)的 dolphicam2能够成功检测 0.3125 英寸的圆角半径。所有制造的缺陷都已清楚地解决并确定了尺寸。Aqualene 是一种略带橡胶的材料，用于延迟线使 TRM 能够符合零件的曲率。