一種粘接質量的超聲波檢測方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于無損檢測領域，特別涉及一種帶金屬骨架的橡膠零件粘接界面的無損 檢測方法。
【背景技術】
[0002] 由于對帶金屬骨架的橡膠零件粘接界面傳統的檢測手段的不完善，這類產品主要 依靠抽檢和破壞性檢查來保證質量，致使我公司先后因粘接質量不符合要求而引起橡膠皮 碗脫落、墊子起泡、石墨環脫落等重大質量問題。面對公司各類定型產品長壽命、高可靠性 這一設計要求，必須有一種新的非破壞性無損檢測的方法來100%對帶金屬骨架的橡膠零 件粘接界面進行檢測和控制，以確保所有產品均符合設計要求，保證所交出的每一件產品 都是合格的，所以確定正確有效的無損檢測方法和驗收標準迫在眉際。

【發明內容】

[0003] 為了解決【背景技術】中所存在的技術問題，本發明提出了一種粘接質量的超聲波檢 測方法，采用計算機模擬識別和控制技術，減少傳統抽檢方法人為的不確定因素，提高監測 工藝的穩定性，從而提高粘接產品質量的可靠性，并且制定出符合航空產品的航空質量驗 收標準。
[0004] 本發明的技術解決方案是：一種粘接質量的超聲波檢測方法，其特征在于：所述 方法包括以下步驟：
[0005] 1)利用超聲波特征掃描技術找到橡膠、粘接劑、金屬件的特征波；
[0006] 通過超聲波在指定深度范圍進行超聲層析成像，得到任何區域的脫粘或弱粘接的 面積，計算機自動識別后分別統計；
[0007] 2)根據特征波成像的結果，判斷粘接質量；具體的方法是：
[0008] 采用模擬軟件計算出每一缺陷的面積和所有缺陷面積各自彈性波幅以判斷各自 的相對結合強度；
[0009] 超聲波是彈性波，橡膠和金屬骨架是固體，遵循牛頓第二定律F=ma，
[0010] 當用在層狀介質粘接時聲學方程：
[0011]
[0012] 平面波情況下，聲壓與質點速度：
[0013] μ = a P/Z (2)
[0014] 其中P和μ分別是介質中層中的聲壓和質點速度，Z是介質聲阻抗；聲壓沿X方 向傳播，a=1，逆X方向傳播，a=-1 ;
[0015] 根據界面連續條件，界面兩邊的法向聲壓和法向質點，速度相等，并利用②式，可 以得到各界面兩邊的聲壓和質點速度關系，轉換到頻域就有：
[0016] 零界面（X=0)即橡膠表面層，由法向聲壓連續得到：
[0017] Pl0+Pr0=Pn+Prl (3)
[0018] 由法向質點速度連續得到
[0019] Pi〇-Pr〇/Z0= P ?-Pri/Zj (4)
[0020] -界面（x=山）即橡膠與金屬粘接層：
[0021] PneJkldl+Prlejkl=Pl2eJkldl-Pr2ejkldl (5)
[0022] 由⑷可得法向質點速度
[0023] 二界面（x=山+(12)即金屬骨架與橡膠粘接層：
[0024] 由法向聲壓連續得到：
[0025] P# .i W2)+pr2 e.i郵剛=p i3 e剛 （6)
[0026] 以此類推，得出介質m層到介質η層的反射系數和透射系數：
[0027] Rmn=Zn_Zm/Zn+Z m (7)
[0028] Tnn= 2Zn/Zn+Zn (8)
[0029] 其中，PlQ、Pu分別為第一和第二界面的入射聲壓；ΡΛ、匕別為第一和第二界面 的反射聲壓；
[0030] 山、d2分別為第一和第二界面的厚度；kl、k2分別為第一和第二界面的波數；
[0031] 超聲波以橡膠層進入金屬層時，脫粘程度與反射率和透射率存在線性關系，根據 計算以判斷脫粘、弱粘接、粘接完好，得出各種尺寸大小的缺陷，通過特征掃描層析缺陷建 立超聲幅值與脫粘引起強度損失比的關系。
[0032] 發明的有益效果：可以實現發動機密封零件粘接質量的100%檢測，提高產品的 可靠性，滿足長壽命、高可靠性的要求，減少了故障的發生率，保證了飛行安全。
【具體實施方式】
[0033] 粘接質量的檢測通常分為兩大類：一類是脫粘缺陷的檢測，另一類是粘接強度的 檢測。脫粘缺陷的檢測又可分為空氣夾層脫粘和機械貼合脫粘檢測；粘接強度的檢測則分 為膠結層內聚強度和介質界面附著強度檢測。不同于一般的材料中的缺陷檢測，粘接質量 的檢測主要關注材料介質的界面部位，因而檢測的難度更大些，一般的無損檢測方法（如 射線、渦流、常規等）檢測比較困難，必須根據檢測的特殊性研究相應的檢測方法與技術。 橡膠和金屬粘接質量的檢測必須通過對透射波的研究，找出特征波，按照特征波的變化規 律，判斷粘接質量。首先通過大量的理論研究和的具體檢測試驗過程在這些透射波中找出 特征波，通過研究特征波的變化規律，確定哪種狀態屬于粘接良好、弱粘接、脫粘；在這一過 程中粘接劑和橡膠對超聲波的衰減比較相近，更加不易找到特征波和不易撲捉到特征波微 小的變化規律，研究利用超聲特征掃描成像技術檢測金屬與非金屬材料粘接質量，使原來 的抽檢變為100 %檢測，確保交付產品的質量；
[0034] 本發明的粘接質量的超聲波檢測方法原理是：
[0035] 超聲特征波的確定方法：本項目針對帶骨架零件粘接結構的特點，通過對典型缺 陷樣件的檢測試驗，研究脫粘缺陷掃描時超聲波傳播特點、缺陷識別、特征選取、成像方法。
[0036] 特征波方法技術充分利用超聲回波中所提供的有關缺陷和材料的有用信息進行 全波列采集，以波形上升時間、下降時間、脈沖周期和頻譜特性等波形特征和缺陷類型、形 狀和大小等缺陷特征作為特征量進行信號提取和處理，處理主要是通過調整閘門的位置、 寬度以及高度并通過微小差異進行成像。超聲特征成像技術有數據采集、數據處理和自動 做出評價的功能，利用這種檢測技術可以很好的檢測和評價檢測對象的質量。
[0037] 利用超聲波特征掃描技術找到橡膠、粘接劑、金屬件的特征波，由于三種材料聲阻 抗是有差異的，超聲波的峰值幅度是一個均方根值，它的信號的上升時間、脈沖持續時間等 任何時間域信號都遺傳了聲程材料上的阻抗特征，因此，原始的信號通過快速傅里葉變換 可獲得頻譜信息，這樣就能完成諸如峰頻率，6db帶寬，以及特定頻帶的衰減、頻率偏移等頻 率域特征分析，根據時間域特征和頻率域特征，結合橡膠-粘接劑-金屬件層間的