使用圆角水箱检测复合材料
背景
由于对高强度但轻重量的建筑材料的需求，使用CFRP（Carbon fiber reinforced polymers：碳纤维增强聚合物）在制造业中是普遍的并日渐增多的。在制造阶段，航空航天和风电只是一小部分加大使用复材的行业。随着复合材料使用的增加，当前的制造技术可以提供各种各样复杂尺寸和大小的复合材料。在CFRP材料中一个主要的难题是检测圆角。
平板复合材料主要使用0度探头检测垂直于检测面的缺陷（像分层和气孔）。相控阵超声有最新的优势对于这种检测：对于CFRP部件提供新的快速测试解决方案。曲面部件造成一个检测问题：由于探头难以耦合至曲面的内侧或者外侧。典型的CFRP曲面检测可以在水容器中被执行，这是针对小的工件。但是很多工件很大且笨重，就算是有合适的容器，当工件放入水中后一些部位也难以检测到。
为了解决无需浸入水中便可对CFRP部件进行检测，奥林巴斯已开发了一个局部水浸扫查器，称作圆角水箱（Radius Water Box）。
无需浸入的相控阵解决方案
此方案的特性是使用特殊的曲面线阵32晶片探头和一个定制设计的水箱，能使所有声束均90度入射至被测曲面检测以便在内侧完整检测而无需浸入部件。利用这种检测方案主要优势是无需浸入部件，在单次扫查中以适当的入射角对于完整区域手动快速检测。结合扇形扫查视图可以快速调节调节探头位置以确保适当的入射完全覆盖曲面范围。适当的调节螺母位置，曲面的前壁反射将显示平滑。对于圆角处的不同开口角，调节支撑臂可以充分稳定探头。一个可选的不同厚度的泡沫垫圈用于确保在不同的曲率上充分耦合探头。这个水箱也提供吸管对于多余的水会被吸收。
典型程序
正如水浸检测情况下的大多数典型的CFRP圆角检测，使用圆角水箱也是执行线性电子扫查来检测全部曲面。使用一个线性曲面阵列使得声束能集中于圆角，产生实时的横截面图。增加一个编码器能生成工件圆角处完整长度的C扫描图像。.这个方法是快速的、完整覆盖的、高检出率的并且对于检测结果可以完全追溯的。
图解声束在圆角处的分布和入射
结果
伴随着检测数据的完整存储，测试结果可以被复查并且在检测后分析。当采集完成后，完整的A扫描，B扫描和C扫描数据提供一个可以被调回、复查和分析的永久检测记录。正如在平板上的线性扫查，再扫查方向圆角处的缺陷指示长度可以被直径测量，然而，在线性扫查上的缺陷长度需要做一个几何转换。这个定量需考虑相控阵探头的曲率、检测圆角的曲率、指示的深度、工件厚度和未修正的指示大小。
在5mm曲率的CFRP部件上的曲面分层，C扫描显示跃渡时间（厚度）数据。
优势
·对圆角快速完整的检测和归档数据
·C扫描和其它图像
·检测时无需完全浸入水中
·对常见复合材料的缺陷，适当的入射角增加的检出率
·OmniPC或TomoView后分析软件（TomoViewer对于客户是免费的）
设备
如下的设备用于这个检测：
·OmniScan MXU PA与 32:32模块或更高
·圆角水箱（Radius Water Box）
·32晶片(R4)相控阵探头
供水系统
伴随适当的线缆长度和转接线的编码器(取决于使用何种设备)
·可选的- OmniPC或TomoView软件分析程序
注意：如上列出的曲面水箱已经被设计与特殊的应用。应用变化意味着期望的探头架可能不是足够的长。要了解更多信息，请联系[email protected]。标准线缆长度是2.5m，其它的长度可定制。
相控阵探头和圆角水箱显示与迷你编码器
结论
奥林巴斯NDT已经开发了一个新的复合材料圆角检测的解决方案：部件不会完全浸入水中。利用曲面相控阵探头和一个可调的支架使声束适当入射，可实现缺陷的高检出率。