本發(fā)明涉及一種基于固體柔性耦合介質(zhì)的復(fù)雜形狀構(gòu)件超聲檢測方法，屬于超聲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

工程中存在大量的復(fù)雜形狀構(gòu)件，如樹脂基復(fù)合材料的T型梁、鋁合金角架、合金鋼角焊縫等。受制于現(xiàn)有的制造技術(shù)，在復(fù)雜形狀區(qū)常常產(chǎn)生缺陷，嚴(yán)重影響構(gòu)件的使用性能，必須進(jìn)行有效的檢測。超聲檢測是應(yīng)用最為普遍的無損檢測技術(shù)之一，適用性強(qiáng)，檢測精度高。然而，無論是常規(guī)超聲檢測技術(shù)還是近年來發(fā)展起來的相控陣超聲檢測、超聲衍射時差法檢測等技術(shù)，都存在一定的局限性，都需要借助耦合介質(zhì)將聲能由超聲探頭傳遞到被檢對象中。

水、液態(tài)油等流體在超聲縱波檢測中應(yīng)用廣泛，耦合效果好，聲能損失小。對于復(fù)雜形狀區(qū)而言，超聲探頭與試件表面無法實(shí)現(xiàn)直接接觸，只能通過填充相當(dāng)厚度的耦合劑來傳遞聲能?，F(xiàn)有的檢測方法多是借助水槽將構(gòu)件水浸其中，以獲得好的耦合效果。但在一些特殊工況下，如構(gòu)件不允許水浸、野外無水、缺少與大型構(gòu)件配套的水槽時，聲耦合及后續(xù)的缺陷檢測都不能實(shí)現(xiàn)。因此，如何便利地實(shí)現(xiàn)良好的聲耦合是解決復(fù)雜形狀構(gòu)件缺陷檢測的關(guān)鍵問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于固體柔性耦合介質(zhì)的復(fù)雜形狀構(gòu)件超聲檢測方法。該介質(zhì)性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。既是“固體”，又具有與水相近的聲學(xué)特性。因此，本發(fā)明提出一種基于固體柔性耦合介質(zhì)的復(fù)雜形狀構(gòu)件超聲檢測方法，對構(gòu)件表面輪廓具有很好的適應(yīng)性，克服了無水或不能水浸等特殊情況給檢測帶來的障礙，且對金屬、非金屬材料均適用，對提高復(fù)雜形狀構(gòu)件檢測質(zhì)量具有十分重要的意義。

一種基于固體柔性耦合介質(zhì)的復(fù)雜形狀構(gòu)件超聲檢測方法，其特征是：確定待檢復(fù)雜形狀試樣和超聲探頭兩者之間空氣隙的形狀尺寸，剪裁切割的固體柔性耦合介質(zhì)塊；借助超聲探頭或超聲探頭連同夾持工裝壓緊固體柔性耦合介質(zhì)，填充所述空氣隙以保證聲耦合；設(shè)定超聲檢測系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，采集超聲信號；對超聲信號進(jìn)行分析，確定缺陷的相關(guān)信息；具體步驟如下：

（1）將超聲探頭按檢測位置放置于復(fù)雜形狀試樣表面，測量超聲探頭與試樣之間空氣隙的形狀尺寸；

（2）利用剪刀對含水量為30-90wt.%的固體柔性耦合介質(zhì)塊進(jìn)行剪裁，剪裁過的固體柔性耦合介質(zhì)塊形狀尺寸與步驟（1）中所述空氣隙的形狀尺寸相同，取正偏差；

（3）用壓緊在超聲探頭或超聲探頭連同夾持工裝與試樣之間的固體柔性耦合介質(zhì)塊進(jìn)行聲耦合；

（4）根據(jù)NB 47013.3或GB 32563標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定超聲檢測系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，采集超聲信號；

（5）對超聲信號進(jìn)行分析，依次確定試樣表面回波、缺陷回波的位置，根據(jù)步驟（4）中標(biāo)準(zhǔn)確定缺陷的尺寸和位置。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料R區(qū)對比試塊。

圖2是相控陣超聲探頭與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料R區(qū)對比試塊之間的空氣隙及尺寸示意圖。

圖3是剪裁后的含水量為80wt.%的固體柔性耦合介質(zhì)（水凝膠）塊。

圖4是水浸條件下的相控陣超聲檢測結(jié)果。

圖5是固體柔性耦合介質(zhì)耦合條件下的相控陣超聲檢測結(jié)果。

具體實(shí)施方式

第1步：在圖1所示的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料R區(qū)對比試塊中，根據(jù)曲面相控陣超聲縱波探頭的曲率半徑，將探頭放置于對比試塊表面，測量探頭與試樣之間空氣隙尺寸，如圖2所示，為曲面相控陣超聲探頭與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料R區(qū)對比試塊之間的空氣隙及尺寸示意圖，兩端圓弧的曲率半徑分別為25mm和5mm；其中，對比試塊R區(qū)位置距表面1mm深度處預(yù)埋有面積為9mm×3mm的分層缺陷；

第2步：根據(jù)測得的空氣隙尺寸，對含水量為80wt.%的固體柔性耦合介質(zhì)（水凝膠）塊進(jìn)行剪裁，剪裁尺寸與測得的空氣隙尺寸相當(dāng)，兩端圓弧的曲率半徑分別約為25.1mm和5.1mm；

第3步：將水凝膠塊的前后表面分別于探頭表面和對比試塊表面貼近并壓緊，保證無空氣殘留，完成聲耦合；

第4步：參照GB 32563標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用Olympus公司生產(chǎn)的OmniScan MX2相控陣超聲檢測儀器檢測對比試塊，檢測使用的曲面相控陣超聲縱波探頭型號為5CC25-R4，分別采用水浸耦合和水凝膠耦合，進(jìn)行超聲信號的采集，檢測結(jié)果分別如圖4、圖5所示。

第5步：根據(jù)超聲檢測結(jié)果，確定試樣表面回波、缺陷回波的位置，水浸耦合條件下表面回波和缺陷回波位置分別為29.54mm和30.51mm，缺陷深度為0.97mm，根據(jù)GB 32563標(biāo)準(zhǔn)確定缺陷的長寬分別為9.4mm和3.5mm；水凝膠耦合條件下分別為28.12mm和29.09mm，缺陷檢測深度為0.97mm，根據(jù)GB 32563標(biāo)準(zhǔn)確定缺陷的長寬分別為9.0mm和3.2mm。結(jié)果表明，水凝膠耦合條件下的定量檢測結(jié)果與水浸耦合的結(jié)果基本一致。