曹常印

摘要：提高檢測(cè)質(zhì)量，保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性是民用航空領(lǐng)域復(fù)合材料超聲檢測(cè)中不可回避的問(wèn)題。本文從人員、設(shè)備、材料及工藝方法等方面對(duì)于復(fù)合材料超聲檢測(cè)控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，并指出實(shí)際生產(chǎn)中容易忽視的控制環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量控制;超聲檢測(cè);復(fù)合材料

超聲檢測(cè)是利用超聲波對(duì)零件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢查的一種無(wú)損探傷方法。隨著復(fù)合材料在民用航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，超聲檢測(cè)作為復(fù)合材料檢測(cè)的有效手段被越來(lái)越重視。

1超聲檢測(cè)的分類(lèi)及應(yīng)用

按照顯示方式分類(lèi)超聲檢測(cè)可以分為A掃描和C掃描，A掃描是將超聲信號(hào)的幅度與傳播時(shí)間的關(guān)系以直角坐標(biāo)的形式顯示出來(lái)，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為信號(hào)幅度。C 掃描是試件的一個(gè)缺陷的俯視圖，探頭在試件表面做二維掃查，顯示屏的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)探頭的掃查位置。按照檢測(cè)原理可以分為脈沖反射法和穿透法，脈沖反射法是檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)射脈沖超聲波至被檢零件內(nèi)，通過(guò)評(píng)價(jià)來(lái)自?xún)?nèi)部缺陷或界面的反射波來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的方法。穿透法是發(fā)射和接收探頭分別放置在被檢零件相對(duì)的兩端面，根據(jù)超聲波穿透零件后的能量變化來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的方法。

復(fù)合材料檢測(cè)中常用的檢測(cè)方法包括脈沖反射法A掃描，穿透法A掃描和穿透法C掃描。在實(shí)際檢測(cè)中優(yōu)先選擇采用穿透法C掃描檢測(cè)，穿透法C掃描受限區(qū)域才可以選擇穿透法A掃描及脈沖反射法A掃描。

2 人員

航空領(lǐng)域無(wú)損檢測(cè)目前常用的人員鑒定與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為NAS410或GB/T 36439;實(shí)施超聲檢測(cè)的單位需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立相應(yīng)的人員培訓(xùn)及考核程序，并按相應(yīng)程序進(jìn)行鑒定與認(rèn)證。其中在人員實(shí)操考試中，對(duì)于考試技術(shù)進(jìn)行盡可能細(xì)分，如接觸式脈沖反射法A掃描與噴水式脈沖反射法A掃描需要進(jìn)行分別進(jìn)行考試。

3 設(shè)備

3.1超聲設(shè)備

檢測(cè)單位應(yīng)建立設(shè)備校驗(yàn)程序指導(dǎo)進(jìn)行設(shè)備校驗(yàn)。設(shè)備校驗(yàn)一般分為標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)和系統(tǒng)校驗(yàn)兩個(gè)部分。C掃描設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)包括超聲部分校驗(yàn)和機(jī)械部分校驗(yàn)，超聲部分校驗(yàn)一般按照ASTM E317或EN12268進(jìn)行，驗(yàn)收指標(biāo)一般包括垂直極限、垂直線性、水平極限、水平線性及增益（衰減）器等。機(jī)械部分無(wú)通用計(jì)量要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，各單位按照供應(yīng)商推薦方式進(jìn)行機(jī)械部分校準(zhǔn)及驗(yàn)收，驗(yàn)收指標(biāo)一般包括定位精度，重復(fù)定位精度及角度精度等。設(shè)備的系統(tǒng)校驗(yàn)常采用對(duì)比試塊進(jìn)行，用來(lái)驗(yàn)證能否掃描出對(duì)比試塊中人工缺陷，掃描對(duì)比試塊的信噪比能夠滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。C掃描設(shè)備還需要驗(yàn)證設(shè)備缺陷定位精度，評(píng)判軟件的測(cè)量功能等。設(shè)備校驗(yàn)的周期一般為每年或維修后。

3.2 超聲探頭

復(fù)合材料超聲檢測(cè)一般采用的探頭為平探頭，所用使用的探頭均應(yīng)有編號(hào)。探頭應(yīng)每年按照ASTM E1065 或EN 12668 檢驗(yàn)。校驗(yàn)的參數(shù)一般包括中心頻率，峰值頻率，頻帶寬度，聲束斷面等。

4材料

4.1 耦合劑

在超聲探傷中耦合劑是必不可少的，其作用于檢測(cè)面和探頭之間，起著排出和阻止探頭與工件之間的空氣，耦合工件和探頭，并改善探頭與工件之間的聲能傳遞，接觸法A掃描檢測(cè)中還能起到一定的潤(rùn)滑作用。復(fù)合材料超聲檢測(cè)中對(duì)于耦合劑的要求為不能對(duì)零件及探頭有腐蝕作用，因此最常用的耦合劑為水?？墒褂玫钠渌詈蟿┮话阍诳蛻?hù)規(guī)范中說(shuō)明

4.2對(duì)比試塊

對(duì)比試塊用來(lái)校準(zhǔn)設(shè)備靈敏度，指導(dǎo)零件缺陷評(píng)判，在復(fù)合材料超聲檢測(cè)中發(fā)揮重要作用。對(duì)比試塊一般分宏觀缺陷對(duì)比試塊和孔隙率對(duì)比試塊。一般孔隙率對(duì)比試塊由客戶(hù)提供，宏觀缺陷對(duì)比試塊由檢測(cè)單位制備。對(duì)比試塊可以是零件或零件某個(gè)部位的復(fù)制品，對(duì)比試塊相對(duì)于待檢零件，在工藝方法、蒙皮厚度、材料類(lèi)型、膠接介質(zhì)和基體結(jié)構(gòu)方面應(yīng)能代表被檢件的構(gòu)造。一般客戶(hù)規(guī)范規(guī)定典型對(duì)比試塊的制作要求。對(duì)比試塊采用預(yù)埋聚四氟乙烯方式制作，在特殊情況下可采用外貼法制作。對(duì)于曲率半徑小于150mm零件，需要制造曲率對(duì)比試塊。對(duì)比試塊一般采用C掃描進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)比無(wú)法采用C掃描進(jìn)行驗(yàn)證的情況可以采用A掃描或者X射線進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)比試塊驗(yàn)證合格后需要編號(hào)并進(jìn)行永久標(biāo)記，對(duì)比試塊需要妥善保存防止損傷。制作對(duì)比試塊的圖紙、制造大綱和驗(yàn)證記錄，至少在對(duì)比試塊的使用期限內(nèi)應(yīng)保管存檔。

5超聲檢測(cè)工藝過(guò)程

5.1 工藝文件

超聲檢測(cè)單位應(yīng)編制通用和專(zhuān)用程序用于復(fù)合材料超聲檢測(cè)。超聲檢測(cè)文件應(yīng)包括：被檢零件、結(jié)構(gòu)或試驗(yàn)件表面準(zhǔn)備方法;明確檢測(cè)中使用的所有儀器的制造廠和型號(hào)名稱(chēng)，包括所有記錄設(shè)備、報(bào)警或監(jiān)視設(shè)備、以及檢測(cè)夾具;控制和掃描設(shè)備的描述;檢驗(yàn)計(jì)劃—掃描速度和最大掃描間距;用于零件或零件局部區(qū)域的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)比試塊的編號(hào)。書(shū)面規(guī)程應(yīng)經(jīng)過(guò)超聲檢測(cè)專(zhuān)業(yè)三級(jí)人員批準(zhǔn)。

5.2檢測(cè)零件準(zhǔn)備

檢測(cè)零件前應(yīng)檢查零件狀態(tài)，檢查被檢件表面應(yīng)無(wú)灰塵、雜質(zhì)、污染物;目視檢查被檢件有無(wú)邊緣分層、空隙、劃傷、隆起、皺折、翹曲或溢膠等。妨礙超聲檢驗(yàn)的任何表面缺陷均應(yīng)在檢驗(yàn)前去除，若去除是不可能或不切合實(shí)際的，則該部位不適合做超聲檢驗(yàn)，并對(duì)該部位標(biāo)識(shí)和記錄。零件邊緣分層及其他易被水或耦合劑滲入的被檢件，要求送檢單位采取封閉措施。零件的受檢區(qū)域用合適的標(biāo)記做參考點(diǎn)（或線），對(duì)于一次不能檢查完的大面積區(qū)域，應(yīng)分段標(biāo)記、檢查和記錄，以便形成一個(gè)零件的完整的圖像。

5.3設(shè)備調(diào)節(jié)

在超聲檢測(cè)前需要采用對(duì)比試塊進(jìn)行設(shè)備調(diào)整，一般C掃描檢測(cè)需要能夠檢測(cè)出對(duì)比試塊中的人工缺陷面積在缺陷真實(shí)面積的±25%。A掃描檢測(cè)一般將底波調(diào)整到某一固定高度，且能夠檢測(cè)出對(duì)比試塊中的人工缺陷。

5.4零件掃查

零件掃查需要采用與對(duì)比試塊同樣的掃查參數(shù)（包括掃查速度，掃查間距，水距等），需要確保零件被100%掃查。

5.5零件評(píng)判

若采用C 掃描檢測(cè)，對(duì)比試塊的C 掃描圖中缺陷面積的顯示尺寸應(yīng)控制在缺陷精確尺寸的±25%以?xún)?nèi)，據(jù)此來(lái)設(shè)定缺陷的信號(hào)水平。若采用A 掃描檢測(cè)零件，則使用6dB 法確定缺陷的邊緣。

5.6記錄

檢測(cè)記錄一般包括記錄應(yīng)包括下列內(nèi)容：檢驗(yàn)單位和日期;零件名稱(chēng)、件號(hào)、檢驗(yàn)部位、數(shù)量;主要檢查參數(shù);儀器和探頭型號(hào);檢驗(yàn)結(jié)果（不連續(xù)性顯示波幅和位置等）;操作、檢驗(yàn)人員簽名（或蓋章）;檢驗(yàn)日期。