CN105021636A - 一种识别复合材料制品内部缺陷类型的无损检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无损检测技术领域。利用复合材料制品内部缺陷区域和非缺陷区域与CT密度值的关系，通过预置缺陷的方式，得出不同类型缺陷对应的CT密度降值；通过比对CT密度降值，识别缺陷的类型。本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，对样品进行断层CT检测与密度降值计算，将缺陷区域的CT密度降值与已知缺陷的CT密度降值进行比较，得出缺陷类型。该方法，操作方便、可靠性高、适用性广、识别速度快，人为误判少等优点。适用于复合材料制品内部缺陷的X射线断层CT无损检测领域，特别适用于复合材料制品内部缺陷类型的识别。

Description

一种识别复合材料制品内部缺陷类型的无损检测方法
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，涉及复合材料制品无损检测技术，特别涉及复合材料制品内部缺陷类型的无损检测与识别。
背景技术
复合材料具有高的比强度和比模量、良好的抗疲劳性和吸音、隔音、吸能等特性，广泛应用于航空、航天、电力、冶金、汽车制造等领域。由于复合材料制品受结构、原材料、制备工艺等因素影响，在制备过程中容易产生气孔、分层、夹杂等缺陷，这些缺陷严重影响复合材料制品的安全使用性能。
工业CT作为先进的无损检测技术已在航空、航天、兵器、核能、电子、石化、机械等领域得到广泛应用。X射线断层CT用于复合材料制品的无损检测，是利用窄的X射线束对被检测对象选定的横断层面进行扫描，得到断层CT图像，从CT图像上可以直观得到断面的细节特征如缺陷的位置、形状、大小等，可以对缺陷尺寸、CT密度值等进行精确测量。
CN102023171公开了“用CT值定量复合材料内部夹杂缺陷类型的无损检测方法”，是通过夹杂缺陷模拟试样，建立不同类型、不同尺寸的夹杂缺陷CT值与像素关系曲线图谱，实际检测过程中利用该图谱，采用像素平均法对夹杂缺陷的CT值进行准确测量，从而定量夹杂缺陷的类型，该方法只针对内部夹杂缺陷类型，但对于分层、气孔内部缺陷类型的则没有涉及，无法识别复合材料制品内部的气孔、分层缺陷。
发明内容
本发明方法旨在克服现有技术的不足，提供一种识别复合材料制品内部缺陷类型的无损检测方法。
本发明目的是这样实现的：利用复合材料制品内部缺陷区域和非缺陷区域与CT密度值的关系，通过预置缺陷的方式，得出不同类型缺陷对应的CT密度降值；比较复合材料制品中缺陷区域与预制缺陷区域的CT密度降值，识别缺陷的类型。
本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：
断层CT检测与密度降值计算：将样品置于转台中心，进行断层CT检测，检测参数为CT切片厚度(0.5～1.5)mm、射线源焦点尺寸(0.5～2.5)mm、管电压(100～450)kV、管电流(1.5～5.5)mA、积分时间(10～40)ms、行合并数(5～15)，分别得出非缺陷区域和缺陷区域的CT密度值，按公式(1)计算缺陷区域的CT密度降值。
缺陷类型识别：将缺陷区域的CT密度降值与已知缺陷的CT密度降值进行比较，得出缺陷类型；
已知缺陷的CT密度降值为：分层缺陷的CT密度降值(5～30)％；气孔缺陷的CT密度降值＞30％；高密度夹杂缺陷的CT密度降值＜0，所述高密度夹杂是指其密度大于复合材料本体密度。
本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：CT切片厚度为(0.8～1.2)mm。
本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：检测参数组合为射线源焦点尺寸(0.5～2.5)mm、管电压(150～300)kV、管电流(2.5～5.5)mA、积分时间(20～40)ms、行合并数5～10。
本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：检测参数组合为射线源焦点尺寸(0.5～2.5)mm、管电压(250～400)kV、管电流(1.9～3.5)mA、积分时间(15～25)ms、行合并数5～10。
本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：检测参数组合为射线源焦点尺寸(0.5～2.5)mm、管电压(350～420)kV、管电流(1.5～2.5)mA、积分时间(20～30)ms、行合并数10～15。
本发明涉及的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，操作方便、可靠性高、适用性广、识别速度快，人为误判少等优点。适用于复合材料制品内部缺陷的X射线断层CT无损检测领域，特别适用于复合材料制品内部缺陷类型的识别。
具体实施方式
以下以复合材料缠绕制品和模压制品为具体实施例详细介绍本发明：
实施例一
以外径120mm，内径20mm，高300mm的碳纤维和环氧两种材料复合而成的圆管形模压制品为例，详细描述测量过程。
(1)工业CT检测***校准：按照GJB5312-2004对工业检测***的CT空间分辨率、密度分辨率进行校准。
(2)断层CT检测与密度降值计算：采用切层厚度1.0mm、焦点尺寸2.5mm、管电压150KV、管电流5.5mA、积分时间38ms、行合并数6的检测参数对碳纤维和环氧两种材料复合而成的圆管形模压制品进行断层CT检测，对非缺陷区域的CT密度缺陷区域的CT密度分别测量5次，测得非缺陷区域的CT密度值分别为6.57，6.55，6.56，6.58，6.54；缺陷区域的CT密度值分别为5.96，5.94，5.98，5.97，5.95；；非缺陷区域的CT密度平均值为6.56，缺陷区域的CT密度平均值为5.96，通过公式(1)计算缺陷区域密度降值为9.15％。
(3)缺陷类型识别：与已知分层缺陷的密度降值为(5～30)％相比较，确定缺陷类型是分层。
实施例二
以外径100mm，内径60mm，高280mm的由高硅氧和酚醛两种材料复合而成的圆管形模压制品为例，详细描述测量过程。
(1)工业CT检测***校准：按照GJB5312-2004对工业检测***的CT空间分辨率、密度分辨率进行校准；
(2)断层CT检测与密度降值计算：采用切层厚度0.8mm、焦点尺寸0.8mm、管电压220KV、管电流5mA、积分时间26ms、行合并数6的检测参数对高硅氧和酚醛两种材料复合而成的圆管形布带缠绕制品进行断层CT检测，对非缺陷区域的CT密度缺陷区域的CT密度分别测量5次，测得非缺陷区域CT密度值分别为4.56，4.50，4.54，4.61，4.53；缺陷区域CT密度值分别为10.95，10.93，10.94，10.91，10.87；非缺陷区域CT密度平均值为4.55，缺陷区域T密度平均值为10.92，通过公式(1)计算缺陷区域密度降值为-140％。
(3)缺陷类型识别：与已知高密度夹杂缺陷的密度降值＜0相比较，确定缺陷类型是高密度夹杂。
实施例三
以最大端直径210mm，最小端直径150mm，高280mm的玻璃纤维和酚醛两种材料复合而成的锥形布带缠绕制品为例，详细描述测量过程。
(1)工业CT检测***校准：按照GJB5312-2004对工业检测***的CT空间分辨率、密度分辨率进行校准。
(2)断层CT检测与密度降值计算：采用切层厚度1.1mm、焦点尺寸2.5mm、管电压350KV、管电流2.5mA、积分时间20ms、行合并数10的检测参数对玻璃纤维和酚醛两种材料复合而成的锥形布带缠绕制品进行断层CT检测，对非缺陷区域的CT密度缺陷区域的CT密度分别测量5次，测得非缺陷区域的CT密度值分别为4.37，4.35，4.36，4.38，4.34；缺陷区域的CT密度值分别为3.79，3.80，3.76，3.78，3.77；非缺陷区域的CT密度平均值为4.36，缺陷区域的CT密度平均值为3.78，通过公式(1)计算缺陷区域密度降值为13.30％。
(3)缺陷类型识别：与已知分层缺陷的密度降值为(5～30)％相比较，确定缺陷类型是分层。
实施例四
以最大端直径350mm，最小端直径200mm，高600mm的碳纤维和环氧两种材料复合而成的锥形布带缠绕制品为例，详细描述测量过程。
(1)工业CT检测***校准：按照GJB5312-2004对工业检测***的CT空间分辨率、密度分辨率进行校准。
(2)断层CT检测与密度降值计算：采用切层厚度1.2mm，焦点尺寸2.5mm、管电压420KV、管电流2.0mA、积分时间20ms、行合并数10的检测参数对碳纤维和环氧两种材料复合而成的锥形布带缠绕制品进行断层CT检测，对非缺陷区域和缺陷区域CT密度分别测量5次，测得非缺陷区域CT密度值分别为6.78，6.74，6.79，6.77，6.76；缺陷区域CT密度值分别为2.46，2.45，2.43，2.42，2.47；非缺陷区域CT密度平均值为6.78，缺陷区域CT密度平均值为2.45，通过公式(1)计算缺陷区域密度降为63.86％。
(3)缺陷类型识别：与已知气孔缺陷的密度降为＞30％相比较，识别缺陷类型是气孔。

Claims (5)

1.一种采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：
断层CT检测与密度降值计算：将样品置于转台中心，进行断层CT检测，检测参数为CT切片厚度0.5mm～1.5mm、射线源焦点尺寸0.5mm～2.5mm、管电压100kV～450kV、管电流1.5mA～5.5mA、积分时间10ms～40ms、行合并数5～15，分别得出非缺陷区域和缺陷区域的CT密度值，按公式(1)计算缺陷区域的CT密度降值。
缺陷类型识别：将缺陷区域的CT密度降值与已知缺陷的CT密度降值进行比较，得出缺陷类型；
已知缺陷的CT密度降值为：分层缺陷的CT密度降值5％～30％；气孔缺陷的CT密度降值＞30％；高密度夹杂缺陷的CT密度降值＜0，所述高密度夹杂是指其密度大于复合材料本体密度。
2.根据权利要求1所述的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，其特征在于：CT切片厚度为0.8mm～1.2mm。
3.根据权利要求1所述的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，其特征在于：检测参数组合为射线源焦点尺寸0.5mm～2.5mm、管电压150kV～300kV、管电流2.5mA～5.5mA、积分时间20ms～40ms、行合并数5～10。
4.根据权利要求1所述的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：检测参数组合为射线源焦点尺寸0.5mm～2.5mm、管电压250kV～400kV、管电流1.9mA～3.5mA、积分时间15ms～25ms、行合并数5～10。
5.根据权利要求1所述的采用无损检测方法识别复合材料制品内部缺陷类型的方法，包含工业CT检测***校准、断层CT检测与密度降值计算、缺陷类型识别过程，其特征在于：检测参数组合为射线源焦点尺寸0.5mm～2.5mm、管电压350kV～420kV、管电流1.5mA～2.5mA、积分时间20ms～30ms、行合并数10～15。
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