杨 亮 蔡桂喜 刘 芳 李建奎

中国科学院金属研究所,沈阳,110016

0 引言

复合材料结构部件间以铆钉和螺栓等机械连接为主,所以制孔是复合材料结构部件最终组装前必不可少的工序。碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics, CFRP)具有层间强度低、非均质且各向异性等特点,在进行钻、锪加工时会出现分层、撕裂和毛刺等缺陷,影响结构件的装配质量、刚度和承载性能,在飞机装配中,由于孔的分层导致的零件报废量占报废总量的60%[1-2]。因此,对复合材料制孔结构分层缺陷进行无损检测与评价,对保障结构部件的服役安全性至关重要。为实现CFRP制孔结构的无损检测与评价,目前国内外对此已开展了多方面的研究,主要检测方法有X射线、工业CT和超声等。

X射线和工业CT通过分析射线的衰减强度得到CFRP内部的分层情况,主要用来研究缺陷形成机理和重建缺陷形貌。DURAO等[3]通过对比不同直径转头、不同转速下的孔结构X射线图谱,研究了分层缺陷形成机理,结合力学性能试验结果优化了制孔工艺;KOURRA等[4]通过工业CT技术分析了CFRP层间分层缺陷的圆度与分布,反演了内壁缺陷的三维几何模型,结果表明,工业CT技术可以有效评估缺陷大小及位置,但设备昂贵,有辐射危害,难以实现工程化应用。

还有很多研究者尝试采用超声C扫描(折返式扫查)的方式检测孔周围的缺陷。 TSAO等[5]用5 MHz探头结合JSR-DPR002超声脉冲收发器对不同工艺下的制孔结构进行了常规C扫描,建立了分层面积与工艺参数的对应关系。魏……