CN114113328A - 一种检测铝面板与蜂窝胶接件脱粘缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种检测铝面板与蜂窝胶接件脱粘缺陷的方法，所述方法包括：制作对比试块；基于被检测件的材料和几何形状，确定胶接检测仪的检测模式；基于所述检测模式和所述对比试块，确定所述胶接检测仪的参数；基于所述参数和预设速度检测所述被检测件；若频率振幅大于目标阈值，确定存在脱粘缺陷；本申请解决了C扫描检测后无法判定缺陷性质的问题，以及对于修理后的零件，由于注胶的不均匀性，导致C扫描检测难以判定是否存在脱粘缺陷的问题。

Description

一种检测铝面板与蜂窝胶接件脱粘缺陷的方法

技术领域

本申请属于胶接检测技术领域，尤其涉及一种检测铝面板与蜂窝胶接件脱粘缺陷的方法。

背景技术

蜂窝夹层结构件在航空航天领域的应用越来越广泛，铝蒙皮和蜂窝的胶接结构件在飞机上占的比例也很高。内蒙皮1、外蒙皮4和蜂窝2胶接结构件是一种高压缩强度、轻量化的结构，系由“上、下金属面板、Z型封边框3和蜂窝芯子”通过粘接而成。产品成型采用薄壳式成型模，将铺贴胶膜的“下面板”置于成型工装上，然后依次将“蜂窝芯子”、“上面板”和“Z型边框”进行组装，经加温、加压固化成型。产品结构如图1所示。

由于工艺方案中对具体实施操作没有明确量化操作的标准，或存在要求不明确、指导不到位的问题，导致出现“操作不到位、过度操作”的现象。导致零件成型后在存在很多缺陷。其中，以斜坡区5的脱粘缺陷最为常见，这些缺陷的存在严重地影响了蜂窝夹层结构产品的质量和安全使用。因此，不断地研究和探索出能够有效地适用于蜂窝夹层结构复合材料件的无损检测技术显得十分重要。

目前，对铝面板与蜂窝胶接结构件的缺陷检测，一般采用三种检测方法。

第一种方法就是喷水穿透法进行检测；这种检测方法是利用材料对超声波的衰减原理来进行的，由于缺陷部位相对于正常部位声阻抗的明显差异，从而使得缺陷部位与正常部位对超声波的衰减量明显不同，把探头接收到的穿透波或反射信号幅度相对变化用不同灰度或不同梯度的颜色显示出来。它的优点是检测速度快，效率高，可永久存储检测图像，也能避免盲区。它的缺点是只能给出零件的二维成像图以及缺陷的平面位置，如果检测多胶层结构时，不能确定缺陷处在哪一层上，尤其是当斜坡区存在缺陷时，由于斜坡区衰减大，宽度小，投影成像后很难判断在这个区域是否存在缺陷，另外喷水穿透法投资成本也非常大，一套检测系统的成本都在千万元以上。只适用于检测探头可接近零件表面的大型平面或微曲率零件，不能对胶接组件上重要的区域，如边缘区域，圆角部位，外封闭胶接部位进行有效检测。

第二种检测方法是谐振法；福克检测仪是最常用的仪器，采用声共振原理进行工作，利用耦合在被检结构上的压电晶体换能器谐振特性的改变量。它的优点是能对各种外形的胶接结构进行检测，能确定出缺陷的深度，即能判断处缺陷所在的胶层，能定出缺陷面积大小。它的缺点是需要液体耦合剂和多种探头，对于小尺寸脱粘缺陷不能给出缺陷尺寸，检测效率低，并且由于斜坡区的特殊性，声振检测无法对该区域进行检测，除此之外，福克胶接检测仪的生产厂家也倒闭，目前市面上基本找不到这种检测仪。

第三种检测方法就是敲击；这种方法依靠人耳来分辨缺陷区与正常区的差异，它的缺点是检测者的经验很重要，长时间靠耳朵听会产生误判，并且对环境的要求很高，要在很安静的环境下进行检测。

发明内容

本申请提供了一种检测铝面板与蜂窝夹层结构件中脱粘缺陷的方法，解决了C扫描检测后无法判定缺陷性质的问题，以及对于修理后的零件，由于注胶的不均匀性，导致C扫描检测难以判定是否存在脱粘缺陷的问题；并且，本申请不受零件外形和蜂窝厚度的影响，操作简单。

本申请提供了一种检测铝面板与蜂窝胶接件脱粘缺陷的方法，所述方法包括：

制作对比试块；

基于被检测件的材料和几何形状，确定胶接检测仪的检测模式；

基于所述检测模式和所述对比试块，确定所述胶接检测仪的参数；基于所述参数和预设速度检测所述被检测件；

若频率振幅大于目标阈值，确定存在脱粘缺陷。

优选地，所述制作对比试块，包括：

基于被检测件的材料、厚度和成型工艺制作对比试块；其中，所述对比试块包括安全区域和缺陷区域。

优选地，所述检测模式包括一发一收的扫频模式；所述基于所述检测模式和所述对比试块，确定所述胶接检测仪的参数，包括：

在所述一发一收的扫频模式下，基于所述安全区域和所述缺陷区域，确定所述胶接检测仪的频率跟踪参数；

基于所述安全区域，确定所述胶接检测仪的增益，并基于所述缺陷区域，验证所述增益。

优选地，所述缺陷区域包括：缺陷形式、缺陷尺寸和缺陷位置。

优选地，所述缺陷形式包括脱粘缺陷；所述缺陷尺寸是基于所述被检测件所允许的最大可接受缺陷尺寸确定的。

优选地，所述缺陷位置包括在蜂窝斜坡区的Z型边框与蜂窝之间和蜂窝斜坡对应的平板区的下面板和蜂窝之间。

优选地，所述基于所述参数和预设速度检测所述被检测件之前，还包括：

将所述被检测件的表面分成多条检测线。

优选地，所述方法还包括：

基于所述频率振幅和所述目标阈值，确定所述脱粘缺陷的边界；

基于所述脱粘缺陷的边界，确定所述脱粘缺陷的缺陷尺寸。

本申请具有如下技术效果：

本申请提供的检测方法，对铝面板与蜂窝胶接区域进行检测时不需要使用耦合剂；不受被检件的外形限制，对于一些R角结构或者截面变化多的零件都能达到很好的检测效果；不受环境的限制，对温度和噪音都没有要求；对于修理区域进行检测时，效果要好于其他检测方法；不受蜂窝厚度的影响。

附图说明

图1为本申请实施例提供的产品的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的检测方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的产品存在缺陷的内部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的缺陷类型和尺寸；

其中：1-内蒙皮；2-蜂窝；3-封边框；4-外蒙皮；5-斜坡区。

具体实施方式

下面结合附图1-4与具体实施方式对本申请作进一步详细描述：

本申请是在使用BONDMASTER600胶接检测仪的基础上，给出对铝面板与蜂窝胶接结构件中脱粘缺陷检测的具体检测方法。

本申请提供的铝面板蜂窝胶接件脱粘缺陷检测方法，包括以下步骤：

第一步：制作对比试块

在本申请实施例中，对比试块能有效的确定检测参数并验证要求检测的最小缺陷能否被发现。在制作对比试块时应尽量保证与被检件材料、厚度和成型工艺等相同或相近。

其中，缺陷形式：通过试验表明，将铝面板与蜂窝之间的胶膜去除来模拟脱粘缺陷是最好的一种形式，这种形式也是铝面板与蜂窝胶接件发生脱粘时最常见的。铝面板与蜂窝之间只放置一层胶膜，通过固化炉加压，如果加压过程中压力不均匀，那么胶膜融化后就不会均匀的分布整个零件，局部区域就会由于缺胶而产生脱粘。

其中，缺陷尺寸：缺陷的具体尺寸可以参照被检测工件所允许的最大可接受缺陷尺寸来定。

其中，缺陷位置：1、在蜂窝斜坡区的Z型边框与蜂窝之间；2、蜂窝斜坡对应的平板区的下面板和蜂窝之间。

第二步：确定检测模式

在本申请实施例中，BONDMASTER600仪器可以在多种不同的模式下，对多种不同类型复合材料结构件进行检测。在不同模式的操作中，需要使用许多不同类型的探头和设计方案，具体使用情况取决于检测的目标和被检材料的几何形状。通过试验测试，得出一发一收的扫频检测技术对这种结构件的检测效果更好，尤其是带有铝蜂窝芯的胶接结构件。

第三步：仪器的参数设置

其中，参数设置的合适与否直接决定了缺陷的检出率。这种检测模式的原理是通过频率的振动来区分有无缺陷，若零件中存在缺陷，会产生振幅更大的震荡。在进行参数设置时，主要关注以下几点：

1、在设置参数时将显示模式设置为“SPEC+XY”视图，能更加直观的观察信号的振幅变化以及频率的震荡。

2、合理的设置频率1跟踪和频率2跟踪。这两个参数能有效的定义出缺陷的频率震荡范围，为零件检测的正确性提供依据。尽量获得使得安全区域的参考信号幅值尽可能的低(接近0)，而缺陷区域信号上升的频率。具体的操作过程如下：

其中，频率1跟踪参数的选择：扫查试块上没有缺陷的区域，调节增益，避免出现信号饱和；扫查带有缺陷的区域，观察频谱视图；比较在无缺陷区域扫查和在有缺陷区域扫查获得的结果，找到具有两者之间最大不同的区域，将频率1跟踪的标记移到这个位置。

其中，频率2跟踪参数的选择：扫查试块上没有缺陷的区域，调节增益，避免出现信号饱和；扫查带有缺陷的区域，观察频谱视图；比较在无缺陷区域扫查和在有缺陷区域扫查获得的结果，找到具有两者之间最大不同的区域，将频率2跟踪的标记移到这个位置。

3、增益

其中，增益的设置为频率的震荡提供能量，增益设置的高，振幅就高，增益设置的低，振幅就低，所以为了更加准确的判断有无缺陷，增益的设置也是建立在对比试块上。

其中，首先将探头放置在对比试块的良好区，调节增益，使得信号的振幅震荡在左侧方框格子内。然后在此增益下，将探头移动到对比试块的缺陷区域，观察此时格子内的振幅震荡是否超过了边框。若超过了边框，证明增益设置合理，能有效的检测出缺陷。

第四步：检测零件

在本申请实施例中，将探头放置在被检零件上慢慢移动，为了防止漏检，可以将零件表面分成多条检测线。扫描时，确保不超过10mm/s的线速度以保持检测精度。检测时，若频率振幅没有超过边框，证明这个位置不存在脱粘缺陷，若频率振幅超过边框，证明这个位置存在脱粘缺陷。

第五步：缺陷尺寸的确定

在本申请实施例中，监控仪器上的信号显示或者探头上的指示灯，当信号振幅高度超过报警框时，探头上的指示灯会变红，慢慢移动探头，找到信号振幅刚好与报警框相切的位置就是缺陷的边界，用标识笔记下探头两个触点的中间位置，依次向各个方向移动探头，分别找到各个方向的边界，将各个边界点连接起来，就能画出缺陷的位置图。

本申请的优点是：1)对铝面板与蜂窝胶接区域进行检测时不需要使用耦合剂。2)不受被检件的外形限制，对于一些R角结构或者截面变化多的零件都能达到很好的检测效果。3)不受环境的限制，对温度和噪音都没有要求。4)对于修理区域进行检测时，效果要好于其他检测方法。5)不受蜂窝厚度的影响。

在本申请其他实施例中，由于设计方案的更改，某型机的铝面板与蜂窝胶接结构件，在蜂窝斜坡与封边框的胶接处，如图3中的部位1。除了放置一层胶膜外还增加了一层膨胀胶膜，这种膨胀胶膜会导致斜坡处的超声衰减增加，所以在C扫描检测图像中蜂窝斜坡处的显示会特别黑，导致斜坡处和斜坡投影到外蒙皮上的区域无法准确判断是否存在脱粘缺陷。所以为解决这个问题，特制作了放置不同人工缺陷的试验件，试验件的缺陷类型和尺寸见图4。

具体来说，按照技术方案中的步骤进行设备调试后，对试验件进行检测。

得出如下结论：

1、去除胶膜区域比放置隔离薄膜区域更容易检测出来，检测效果更加明显，在同样的校准灵敏度下，去除胶膜区域的信号振幅高度几乎达到饱和即超过满屏，放置隔离薄膜区域的信号振幅高度超过报警框，但是幅度达到震荡没有第一种情况那么高。

2、由于收发模式的探头两个触点之间的间距为14mm，对于小尺寸的缺陷，如6×12mm的缺陷，只有一个点的显示，但是对于20×10mm的缺陷检测效果非常明显。一般的蜂窝夹层结构件的验收标准的最大可接受缺陷尺寸都大于12mm。这个试验也证明了使用该种方法可以有效的检测出铝面板与蜂窝之间的脱粘缺陷。

Claims (8)

1.一种检测铝面板与蜂窝胶接件脱粘缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：

制作对比试块；

基于被检测件的材料和几何形状，确定胶接检测仪的检测模式；

基于所述检测模式和所述对比试块，确定所述胶接检测仪的参数；基于所述参数和预设速度检测所述被检测件；

若频率振幅大于目标阈值，确定存在脱粘缺陷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作对比试块，包括：

基于被检测件的材料、厚度和成型工艺制作对比试块；其中，所述对比试块包括安全区域和缺陷区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测模式包括一发一收的扫频模式；所述基于所述检测模式和所述对比试块，确定所述胶接检测仪的参数，包括：

在所述一发一收的扫频模式下，基于所述安全区域和所述缺陷区域，确定所述胶接检测仪的频率跟踪参数；

基于所述安全区域，确定所述胶接检测仪的增益，并基于所述缺陷区域，验证所述增益。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述缺陷区域包括：缺陷形式、缺陷尺寸和缺陷位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述缺陷形式包括脱粘缺陷；所述缺陷尺寸是基于所述被检测件所允许的最大可接受缺陷尺寸确定的。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述缺陷位置包括在蜂窝斜坡区的Z型边框与蜂窝之间和蜂窝斜坡对应的平板区的下面板和蜂窝之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参数和预设速度检测所述被检测件之前，还包括：

将所述被检测件的表面分成多条检测线。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述频率振幅和所述目标阈值，确定所述脱粘缺陷的边界；

基于所述脱粘缺陷的边界，确定所述脱粘缺陷的缺陷尺寸。

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