空中客车 A380 运营商为 dolphitech 提供了玻璃层压铝增强环氧树脂 (GLARE) 校准块,以测试 dolphicam2 检测材料内人造反射体的能力。GLARE 是一种轻质纤维金属层压板,具有高抗冲击性和抗疲劳性。因此,它被用作航空结构中铝合金的替代品,例如 A380 的上机身。然而,GLARE 对超声波具有高度衰减性,因此难以检查。
尽管面临这一挑战,dolphicam2仍能够清楚地检测到块中的反射器,并能够穿透厚度到达背面。金属和复合板之间的分层可能会导致使用中的冲击损坏,因此这些块内的平面反射器具有代表性。因此,证明了使用 dolphicam2 检查 GLARE 内冲击损伤的可行性。结果显示在以下能力研究中。
对机械性能优于传统铝合金的轻质航空航天材料的需求导致人们对纤维金属层压板 (FML) 产生兴趣,例如玻璃层压铝增强环氧树脂 (GLARE)。
GLARE的材料特性与铝金属板相似,但对冲击损伤的耐受性更好,而且重量更轻。GLARE 由多层铝制成,铝层之间夹有玻璃纤维增强聚合物 (GFRP) 预浸料。GFRP 层有助于防止铝层中的任何裂纹扩展到整个组件的厚度。虽然使用 GLARE 会显着增加材料成本,但更长的故障寿命和更轻的重量可以使 GLARE 在飞机的整个生命周期内具有成本效益。
一位空中客车 A380 运营商为 dolphitech 提供了三个不同厚度的 GLARE 块,这些块带有模拟撞击损坏的人工反射器。GLARE 在空客 A380 中的应用为突出,GLARE 是机身上壳的结构材料,这些块用于评估 NDT 设备的性能。
只显示了其中一个街区的照片(图 1),因为这三个街区看起来非常相似。所有木块的宽度和长度均为 150 毫米,但每个木块的厚度不同。该厚度在表 1 中给出。每个反射器都有两个人工反射器:一个平底孔和一个矩形凹口。凹口横跨样品的整个长度,宽 6 毫米。在每个块中,可以从背面看到这两个缺陷(图 1),它们的深度与表 1 中给出的相同。这些反射体的超声波特征应该类似于冲击损坏,因为冲击损坏会导致分层和材料中的气隙。
表 1 还包含用于每个块的 GLARE 类型。GLARE 有六个等级。使用的 GLARE 等级为 3 级,表示玻璃纤维铺层方向为 0°/90°。
图 1.一个 GLARE 块(标记为块 3)的照片。(a) 是检查面,(b) 是背面。
表 1. GLARE 块的类型和标称尺寸。该类型的命名约定为 GLARE 等级 - 铝层数/玻璃纤维层数 - 铝层厚度。缺陷的深度是从背面看的。
使用dolphicam2+和TRM-BF-2.5MHz换能器模块 (TRM)检查块。该 TRM 是我们的低频型号之一。它非常适合较厚的材料和衰减复合材料。使用标准超声凝胶作为耦合剂,但水足以确保良好的耦合。
图 2. dolphicam2+ 与 TRM-BF-2.5MHz 换能器在区块 3 上的照片。
在每个块的检查面上的两个位置进行单次所有视图扫描:在平底孔和槽口上方。所有视图扫描同时显示所有可用视图。除了垂直和水平 B 扫描、3D 视图和所选点的 A 扫描之外,它还显示 C 扫描的振幅和飞行时间。振幅 C 扫描绘制在骨骼(灰度)调色板中,飞行时间 (ToF) 对应物绘制在喷射(彩虹)调色板中。
该材料具有高度衰减性,因为 GLARE 材料内的多层使声音更难穿透材料。在这里,声能在每层之间的界面处反射。这不仅减少了进一步传输到零件中的声能量,而且由于反射界面回波的“噪声”而阻碍了信号解释。
所有反射器都清楚地解决了所有块上的清晰后墙信号。这表明使用TRM-BF-2.5MHz的 GLARE 成功穿透了至少 5.6 毫米的厚度。图 3 至图 5 显示了每个块中反射器的检查结果。同时显示振幅和飞行时间数据,相得益彰。反射器在 ToF 数据中尤为突出,尽管它们在振幅数据中也清晰可见。检查很容易执行,始终使用相同的设置和设置。只有范围(即时基)针对不同的块进行了更改以突出相关功能。在每幅图像中,点标记被放置在反射器和背面,以获得所有特征的定量深度读数。
图 3.区块 1 上反射器的所有视图扫描。(a) 显示平底孔,(b) 显示凹口。
图 4.区块 2 上反射器的所有视图扫描。(a) 显示平底孔,(b) 显示凹口。
图 5. Block 3 上反射器的所有视图扫描。(a) 显示平底孔,(b) 显示凹口。
这项研究表明,dolphicam2+可用于通过单个 TRM 检查厚度范围为 1.7 毫米至 5.6 毫米的 GLARE 样品。它适用于这种高度衰减的材料,可以清楚地分辨人工反射器和材料的后壁。这些结果证明了 dolphicam2 可用于检查冲击损坏的潜力,因为冲击损坏产生的分层和相应的气隙在超声波上与这些反射器相似。
GLARE 检查是 A380 在役的众多应用程序之一,非常适合 dolphicam2 用于铝和复合材料。
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