用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法技术

本发明专利技术提供一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，采用无损探伤装置进行探伤，包括：步骤一、检测前调整；步骤二、筒形结构件安装定位；步骤三、预设探伤组件转动速度与辅助组件移动速度；步骤四、标定初始位置；步骤五、通电扫描检测；步骤六、标定第二次起点位置、进而第二次涡流检测，完成缺陷检测。该方法能够匹配筒形结构件上碳纤维材料的缠绕轨迹，从而准确、快速、高效完成筒形结构件上复合材料的伤损检测，步骤简单、操作简便、检测全面。面。面。

【技术实现步骤摘要】
用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法


[0001]本专利技术涉及无损探伤
，具体涉及一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法。

技术介绍

[0002]复合材料指将两种或两种以上性质不同的物质加以优化组合、构成一种材料，从而克服单一材料性能上不足的材料；高性能复合材料能够结合基体与增强体各自的优点、发挥二者共同的作用，例如：碳纤维增强铝基复合材料同时具备增强材料和金属材料的优良特性，具有高强度 、高模量、高耐磨性能等特征，并且可以在导热、导电和高温下提供高强度、高弹性系数和高尺寸强度，被广泛应用于航空航天、车辆工程、兵器装备、轨道交通等领域。
[0003]将碳纤维增强铝基复合材料运用至发射筒等筒形结构上，能够有效减轻结构重量、提升携带量；由于单向排布的碳纤维在受到偏轴载荷下易发生断裂和分层，因此在筒形结构上制备碳纤维增强铝基复合材料时，通常采用螺旋缠绕或环形、径向复合缠绕的方式将其均匀分布在同性结构的薄壁上。然而，螺旋缠绕或环形、径向复合缠绕的方式使得纤维材料在基体中分布路径复杂且制备过程中，基体的成型温度与压力冲击易造成增强相纤维出现断裂、褶皱、分层等问题，导致复合材料出现孔隙、组织断层，进而影响筒形结构件的整体性能。
[0004]在碳纤维复合材料的损伤检测领域，应用最广泛的无损检测方法包括电涡流检测、超声检测、扫描声学显微镜、X射线检测和热成像法等；其中，电涡流检测作为一种常见的无损检测方法，由于其检测时的非接触性、对结构不会产生任何影响而得到广泛使用，电涡流检测主要基于电磁感应原理，通过导体中损伤的涡流场分布，实现对导体的无损检测。然而，针对筒形结构件的检测，目前常见的电涡流检测主要为手持式涡流探伤头，其无法根据复杂的碳纤维分布路径进行精确检测；此外，针对多路纤维复杂分布的铝基复合材料，需要采用多次、多探头的系统分布式探伤头进行探伤，增加探伤成本、降低探伤效率，同时探伤头之间容易产生涡流信号干扰，导致无法准确识别损伤位置，造成误判、错判的问题，影响探伤准确性。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，该方法能够匹配筒形结构件上碳纤维材料的缠绕轨迹，从而准确、快速、高效完成筒形结构件上复合材料的伤损检测，步骤简单、操作简便、检测全面。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，其特征在于：采用无损探伤装置进行探伤，无损探伤装置包括安装座、探伤组件与辅助组件，装配座采用相同的两
个且分别对应探伤组件、辅助组件设置（即探伤组件和辅助组件分别卡接在安装座上），探伤组件与辅助组件同轴设置；探伤组件包括外壳体、内环部与探头机构，内环部卡接在外壳体内且内环部绕其轴线均匀设置多个探头孔，探头孔内对应设置探头机构；涡流探伤方法包括：步骤一、检测前调整；步骤二、筒形结构件安装定位；步骤三、预设探伤组件转动速度与辅助组件移动速度；步骤四、标定初始位置；步骤五、通电扫描检测；步骤六、标定第二次起点位置、进而第二次涡流检测，完成缺陷检测。
[0007]作进一步优化，所述探头机构包括感应探头、滑动导杆与调节弹簧，外壳体内且位于内环部外圈由内至外依次设置第一环形板与第二环形板；感应探头设置在探头孔内且与探头孔滑动连接，感应探头的测试端位于远离第一环形板的一端；感应探头靠近第一环形板的一端设置滑动导杆，滑动导杆依次贯穿第一环形板与第二环形板且滑动连接；第一环形板与感应探头之间且位于滑动导杆外圈设置调节弹簧。
[0008]优选的，所述内环部位于探头孔靠近第一环形板的一侧且对应调节弹簧开设弹簧槽，弹簧槽宽度大于探头孔直径；弹簧槽采用方形槽或圆形槽中的一种，探头孔采用方形孔或圆孔中的一种。
[0009]优选的，所述滑动导杆位于第一环形板与第二环形板之间的外壁设置环形限位块，用于对滑动导杆的滑动形成硬限位。
[0010]作进一步优化，所述感应探头包括感应线圈与外侧防护壳，感应线圈设置在外侧防护壳内且外侧防护壳外壁与探头孔滑动连接。
[0011]作进一步优化，所述外壳体靠近辅助组件的一侧侧面且对应探头机构均匀设置伸缩杆，伸缩杆远离外壳体的一端与辅助组件侧面固定连接。
[0012]作进一步优化，所述辅助组件包括同步转动环、同步转动座与定位座，同步转动环通过伸缩杆与外壳体固定连接（即同步转动环与外壳体同时、同向转动），同步转动座通过连接块与同步转动环连接（即同步转动座与同步转动环同时、同向转动），定位座设置在同步转动座靠近外壳体的一侧侧面且与同步转动座转动连接（定位座与同步转动座同轴设置），定位座通过连接支架与对应的安装座固定连接、确保定位座的静止不转动。
[0013]作进一步优化，所述感应探头的通电导线贯穿外壳体后，依次经过伸缩杆、同步转动环、连接块位于同步转动座内，同步转动座与定位座通过设置导电滑环（如盘式滑环）实现通电。
[0014]作进一步优化，所述定位座远离同步转动座的一侧侧面设置装夹工装。
[0015]作进一步优化，所述探伤组件对应的安装座上设置用于驱动外壳体转动的转动电机；同步转动环与安装座之间转动连接。
[0016]作进一步优化，所述无损探伤装置还包括滑移导轨，与探伤组件对应的安装座固定设置在滑移导轨上，与辅助组件对应的安装座与滑移导轨滑动连接。
[0017]作进一步优化，所述涡流探伤方法具体为：步骤一、检测前调整：对整个无损探伤装置进行调平，同时对探伤组件与辅助组件进行轴线对应调节，调节探伤组件与辅助组件之间的距离大于待测筒形结构件的长度；步骤二、筒形结构件安装定位：首先采用装夹工装对待测筒形结构件一端进行装夹、装夹过程中保持筒形结构件与辅助组件同轴；然后缓慢启动辅助组件向探伤组件端移动，直至待测筒形结构件另一端与探伤组件接触（即探头机构的探头端与待测筒形结构件
外壁接触），停止辅助组件的滑移后，确认筒形结构件轴线与探伤组件、辅助组件之间的连线是否共线；步骤三、预设探伤组件转动速度与辅助组件移动速度；步骤四、标定初始位置：启动转动电机使其控制探伤组件转动，待无运动顿挫感后、标定涡流探伤的初始位置；步骤五、通电扫描检测：保持转动电机运行，通过导电滑环接通各个探头机构的通电导线，同时启动辅助组件向靠近探头组件的一端运动，实现对于待测筒形结构件的螺旋扫描；步骤六、标定第二次起点位置、进而第二次涡流检测，完成缺陷检测：完成步骤五后，保持筒形结构件的位置不变、使其退回至步骤三的位置；然后，启动转动电机、使其带动探头组件相对于待测筒形结构件旋转一个预设偏置角度，获得第二次起点位置标定；之后，重复步骤五完成第二次涡流检测，实现整体的缺陷检测。
[0018]本专利技术具有如下技术效果：本申请方法采用特定的无损探伤装置对筒形结构件进行探伤，利用环形分布组合式的探头机构，既避免探头机构的涡流信号相互干扰的情况，又有效调节探测的行程与表面压力，从而适应形状复杂、变径、异形等筒形结构件；同时，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，其特征在于：采用无损探伤装置进行探伤，无损探伤装置包括安装座、探伤组件与辅助组件，装配座采用相同的两个且分别对应探伤组件、辅助组件设置，探伤组件与辅助组件同轴设置；探伤组件包括外壳体、内环部与探头机构，内环部卡接在外壳体内且内环部绕其轴线均匀设置多个探头孔，探头孔内对应设置探头机构；涡流探伤方法包括：步骤一、检测前调整；步骤二、筒形结构件安装定位；步骤三、预设探伤组件转动速度与辅助组件移动速度；步骤四、标定初始位置；步骤五、通电扫描检测；步骤六、标定第二次起点位置、进而第二次涡流检测，完成缺陷检测。2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，其特征在于：所述探头机构包括感应探头、滑动导杆与调节弹簧，外壳体内且位于内环部外圈由内至外依次设置第一环形板与第二环形板；感应探头设置在探头孔内且与探头孔滑动连接，感应探头的测试端位于远离第一环形板的一端；感应探头靠近第一环形板的一端设置滑动导杆，滑动导杆依次贯穿第一环形板与第二环形板且滑动连接；第一环形板与感应探头之间且位于滑动导杆外圈设置调节弹簧。3.根据权利要求2所述的一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，其特征在于：所述感应探头包括感应线圈与外侧防护壳，感应线圈设置在外侧防护壳内且外侧防护壳外壁与探头孔滑动连接。4.根据权利要求2或3所述的一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，其特征在于：所述外壳体靠近辅助组件的一侧侧面且对应探头机构均匀设置伸缩杆，伸缩杆远离外壳体的一端与辅助组件侧面固定连接。5.根据权利要求4所述的一种用于碳纤维增强铝基复合材料筒体的涡流探伤方法，其特征在于：所述辅助组件包括同步转动环、同步转动座与定位座，同步转动环通过伸缩杆与外壳体固定连接，同步转动座通过连接块与同步转动环连接，定位座设置在同步转动座靠近外壳体的一侧侧面且与同步转动座转动连接，定位座通过连接支架与对应的安装座固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠盛，周少兰，胡建华，李立，丛大龙，黄安畏，杨九州，冉旭东，詹青青，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：