復合材料結構數字化自動化無損檢測技術
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（1）基于超聲穿透法的復合材料數字化、自動化無損檢測技術。
利用入射聲波在穿過復合材料時能量的衰減變化進行缺陷識別與檢測，西方比較青睞這種檢測方法，超聲換能器分別安裝在2個對稱的多軸掃描機構上，在數控系統(tǒng)作用下，通過運動編程控制，使2個探頭對被檢測復合材料構件進行自動掃描檢測。采用穿透法檢測時，對超聲換能器和儀器的分辨率和檢測盲區(qū)要求相對較低，但需要有很好的同步與掃描控制技術。
與超聲反射法相比，其主要技術特點還有：
·超聲換能器需要從兩側接近工件；
·超聲換能器同步控制和型面跟蹤復雜；
·對于復雜的零件，通常只能采用單通道工作；
·檢測效率不高；
·技術成本高。
（2）基于超聲反射法的復合材料數字化、自動化無損檢測技術。
利用入射聲波在復合材料中傳播產生的反射信息進行缺陷識別與評估，歐洲比較青睞這種檢測方法，超聲換能器安裝在一多軸掃描機構上，通過運動編程，換能器在數控系統(tǒng)作用下，對被檢測復合材料構件進行自動掃描檢測。通常復合材料單個鋪層厚度約0.13m m，因此采用反射法檢測時對超聲換能器和儀器的分辨率和檢測盲區(qū)要求較高，但不需要有同步掃描機構，檢測靈敏度比穿透法高。與超聲穿透法相比，其主要技術特點還有：
·超聲換能器只需要從一側接近被檢測工件；
·超聲換能器型面跟蹤要求高；
·可實現多通道檢測；
·檢測效率高；
·技術成本較低。
不論采用哪種數字化、自動化超聲檢測方法，都需要有很好的型面跟蹤技術、信號處理技術和超聲系統(tǒng)綜合技術。特別是針對大型復合材料結構，目前國際上采用的掃描方法主要有3種：示教、基于零件的CAD模型和測量仿形。但實際檢測應用情況都不理想：示教和仿形的方法效率太低，被檢測零件的CAD模型到了復合材料檢測工序，已經不適用。所以，尋找新的快速適用的掃描方法是解決復合材料構件數字化、自動化檢測的當務之急。近年來北京航空制造工程研究所一直在開展這方面的新技術研究，正在研究一種基于被檢測復合材料零件自由型面的跟蹤掃描技術，以解決7500mm×6000mm以上大型復合材料構件的超聲數字化、自動化高效無損檢測，目前已完成技術方案試驗，進入系統(tǒng)設計制造階段。
北京航空制造工程研究所是國內最早從事復合材料無損檢測的專業(yè) 研究 所，早 在 20世紀70年末80年代初，就開始了復合材料無損檢測技術研究，針對復合材料特點，先后提出并成功研究了高分辨率RF超聲檢測技術、缺陷識別方法、檢測儀器、微盲區(qū)換能器、缺陷成像方法、自動掃描成像檢測設備等，形成了獨特的復合材料檢測技術體系，一直在國內復合材料應用領域發(fā)揮主要作用。如研制了FJ系列高分辨率無盲區(qū)超聲換能器、復合材料系列超聲檢測儀器、CUS-21復合材料構件復雜部位超聲檢測系統(tǒng)、CUS-22超聲自適應檢測設備、MUI-21 大型復合材料結構超聲自動檢測技術設備、CUS-2F復合材料纏繞超聲自動檢測技術設備等，為國內復合材料研究和工業(yè)應用部門提供了強有力的技術支持和支撐，在航空型號研制和生產中一直在發(fā)揮重要作用。特別是正在研制的 UltraScan 9000復合材料數字化、自動化超聲自動掃描檢測系統(tǒng)，多達20檢測通道，采用獨特的自動跟蹤掃描技術，可以適應7500mm×6000mm以上規(guī)格的復合材料構件的自動掃描檢測。
采用這種數字化、自動化超聲檢測技術，可以通過直觀的圖像方式再現被檢測復合材料結構內部缺陷的詳細分布和整個結構的內部質量情況，進行缺陷的量化評估。
對復合材料數字化、自動化無損檢測發(fā)展的思考
復合材料數字化、自動化無損檢測是一個與復合材料及其制造工藝密切相關的專業(yè)技術，其發(fā)展和應用必須緊密結合自身的復合材料、結構設計與制造、應用等特點進行合理規(guī)劃，例如Boeing 和Airbus公司一直結合自身的復合材料研發(fā)計劃和生產任務，在開展復合材料數字化、自動化無損檢測技術的研究和應用。特別是基于設備的復合材料數字化、自動化無損檢測，針對性更強，去過Boeing和Airbus公司參觀的人都能感覺到在復合材料數字化、自動化無損檢測方面，他們具有明顯的不同特點和技術思路。復合材料數字化、自動化無損檢測技術的關鍵是需要有十分強大的技術支持的特殊專業(yè)設備，集無損檢測、傳感器、儀器、信號處理、掃描控制、成像以及計算機、機械、電器、數控等多專業(yè)、多學科于一體，專業(yè)性極強，屬于特殊的個例技術設計應用，必須結合復合材料、工藝和結構設計制造等進行專門的設計。Boeing和 Airbus公司都花費巨資，進行了長時間的持續(xù)研發(fā)和技術積累，才有今天的技術規(guī)模。
我國在這方面幾十年的簡單引進案例反復表明，要從根本上解決復合材料數字化、自動化無損檢測，僅單純或機械地引進一兩臺檢測設備，遠不能從根本上解決復合材料結構數字化、自動化無損檢測。
一方面，目前我國每年都要花費大量資金從國外購買一些不太適合自身型號研制和生產特點的檢測設備，而且這些檢測設備的引進又大多缺乏技術依托和配套技術支持，缺少應用開發(fā)和相關技術配套，因此難以形成有效的生產能力。另一方面，在型號研制和生產中又急需無損檢測技術設備來確保裝機結構件的質量，幫助穩(wěn)定工藝，為材料研究提供評價手段，為設計應用反饋信息，保證復合材料結構研制和型號生產過程中裝機件質量。
因此，今后的發(fā)展規(guī)劃與思路，應立足自我，充分利用國際技術平臺，根據自身型號批量生產和復合材料裝機應用特點，利用有效的資金，開發(fā)復合材料結構數字化、自動化無損檢測技術裝備，建立適合自身技術特點的復合材料結構數字化、自動化無損檢測技術體系和平臺，增強可持續(xù)發(fā)展的技術內涵。(end)
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