CN102928433A - 一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法，该方法在蜂窝结构或性能测试的试件上截取试样，冷镶嵌后磨制金相试样，在金相显微镜下观察胶膜与蜂窝的粘接状态。若蜂窝插入胶膜内较深，且胶膜在蜂窝表面爬升，此时的粘接强度较高，粘接质量较好，若蜂窝插入胶膜内较深，在蜂窝表面未爬升，或蜂窝插入胶膜内较浅甚至未进入胶膜，在蜂窝表面爬升较少或未爬升，此时的粘接强度偏低，粘接质量较差，为弱粘接或虚粘接，粘接质量与固化过程中温度、压力、加压时间有关。

Description

一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法

技术领域

本发明专利是一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法，属于测量技术领域。

背景技术

蜂窝夹层结构由于重量轻、强度高、弹性模量大灯优越的力学性能，广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。对蜂窝夹层结构而言，主要是粘接结构，粘接质量直接影响结构的使用寿命，因此蜂窝夹层结构粘接质量的检测异常重要。蜂窝夹层结构一般由蒙皮、胶粘剂与蜂窝粘接而成，目前蜂窝夹层结构的粘接质量主要通过无损检测与力学性能进行评价，无损检测的方法可以确定脱粘，但不能检测出蜂窝结构的弱粘与虚粘，力学性能测试只能给出粘接强度，有些结构形状复杂，无法加工性能检测试样，且根据以上两种方法均不能判断出影响粘接质量的因素。金相检测方法不受试样形状与尺寸的影响，可以检测蜂窝夹层结构的粘接质量，并可确定影响粘接质量的影响因素，为工艺改进提供依据，具有实际应用价值。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的缺点而设计提供了一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法，该方法利用金相检测方法检测蜂窝夹层结构的粘接界面，其目的是检测出蜂窝结构的弱粘与虚粘，为确定蜂窝夹层结构的粘接质量提供依据。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法，其特征在于：该方法的步骤是：

⑴在蜂窝夹层结构件上切取试样(6)，试样(6)切取垂直于蒙皮(1)的方向，即平行于蜂窝壁(2)，切取试样(6)的位置和数量应满足以下条件：

1．1厚度尺寸无变化的平板蜂窝夹层结构，分别在中间和边缘切取至少两个试样(6)；

1．2厚度尺寸变化的蜂窝夹层结构，分别在厚试最大和最小处切取至少两个试样(6)；

1．3蒙皮厚度变化的蜂窝夹层结构，在蒙皮厚度变化位置切取至少两个试样(6)；

1．4蜂窝拼接制成的蜂窝夹层结构，在蜂窝拼接位置切取至少两个试样(6)；

1．5曲面蜂窝夹层结构，在弧形曲率拐点的位置切取试样(6)，每个位置至少切取两个；

(2)磨制金相试样或冷镶嵌后磨制金相试样；

(3)在光学显微镜下，测量蜂窝壁(2)进入胶粘剂(3)的深度D、胶粘剂(3)在蜂窝壁(2)表面爬升的高度H、胶粘剂与蜂窝壁(2)的粘接界面(4)的长度L；

蜂窝壁(2)进入胶粘剂(3)的深度D是指蜂窝壁(2)埋入胶粘剂表面(5)以下的长度，胶粘剂表面(5)是胶粘剂(3)不与蜂窝壁(2)胶接处在固化后形成的界面；

胶粘剂(3)在蜂窝壁(2)表面爬升的高度H是指胶粘剂与蜂窝壁(2)的粘接界面(4)的最高点与胶粘剂表面(5)之间的长度；

胶粘剂与蜂窝壁(2)的粘接界面(4)的长度L是指蜂窝壁(2)两侧所有的蜂窝壁(2)进入胶粘剂(3)的深度D和胶粘剂(3)在蜂窝壁(2)表面爬升的高度H的和。

本发明方法不受被检蜂窝夹层结构形状与尺寸的限制，可根据检测需求在蜂窝夹层结构上切取试样(6)，或在制备蜂窝夹层结构时的随炉性能测试件上切取试样(6)，试样(6)应包含蒙皮、胶粘剂与蜂窝的三者的粘接界面。通过在金相显微镜下测量蜂窝壁进入胶粘剂的深度D、胶粘剂在蜂窝壁表面爬升的高度H、胶粘剂与蜂窝壁的粘接界面的长度L，确定蜂窝夹层结构界面的粘接质量。若蜂窝壁插入胶粘剂较深，且胶粘剂在蜂窝表面爬升较高，此时的界面粘接强度较高，粘接质量较好；若蜂窝壁插入胶粘剂内较深，胶粘剂在蜂窝表面未爬升，此时的粘接强度偏低，粘接质量较差，为弱粘接或虚粘接，主要是加热温度与加压时间控制不当导致的；若蜂窝壁插入胶粘剂内较浅或未插入，在蜂窝表面爬升较少或没有爬升，也为弱粘接或虚粘接，主要与固化过程中施加的压力不当有关。

本发明技术方案的优点是：

此方法不但可以确定弱粘与虚粘，还可给出影响粘接质量的主要影响因素，为工艺改进提供依据。此方法不受蜂窝夹层结构形状与尺寸的限制，可检测其它检测方法无法检测的复杂结构，弥补了目前常用的粘接质量检测方法（无损检测与力学性能检测）的不足。

附图说明

图1为蜂窝夹层结构的粘接界面结构示意图

图2为平板蜂窝夹层结构与取样位置示意图

图3为厚度尺寸变化的蜂窝夹层结构与取样位置示意图

图4为蒙皮厚试变化的蜂窝夹层结构与取样位置示意图

图5为蜂窝拼接制成的蜂窝夹层结构与取样位置示意图

图6为曲面蜂窝夹层结构与取样位置示意图

图7为蜂窝与胶粘剂粘接较好结构的照片

图8为加压时间控制不当或温度过低导致的弱粘接结构的照片

图9为压力不足导致的弱粘接结构的照片

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

参见附图1～6所示，一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法，其特征在于：该方法的步骤是：

⑴在蜂窝夹层结构件上切取试样6，试样6切取垂直于蒙皮1的方向，即平行于蜂窝壁2，切取试样6的位置和数量应满足以下条件：

1．1厚度尺寸无变化的平板蜂窝夹层结构，分别在中间和边缘切取至少两个试样6；

1．2厚度尺寸变化的蜂窝夹层结构，分别在厚试最大和最小处切取至少两个试样6；

1．3蒙皮厚度变化的蜂窝夹层结构，在蒙皮厚度变化位置切取至少两个试样6；

1．4蜂窝拼接制成的蜂窝夹层结构，在蜂窝拼接位置切取至少两个试样6；

1．5曲面蜂窝夹层结构，在弧形曲率拐点的位置切取试样6，每个位置至少切取两个；

(2)磨制金相试样或冷镶嵌后磨制金相试样；

(3)在光学显微镜下，测量蜂窝壁2进入胶粘剂3的深度D、胶粘剂3在蜂窝壁2表面爬升的高度H、胶粘剂与蜂窝壁2的粘接界面4的长度L；

采用的设备为能够放大10-100×的光学显微镜；

蜂窝壁2进入胶粘剂3的深度D是指蜂窝壁2埋入胶粘剂表面5以下的长度，胶粘剂表面5是胶粘剂3不与蜂窝壁2胶接处在固化后形成的界面；

胶粘剂3在蜂窝壁2表面爬升的高度H是指胶粘剂与蜂窝壁2的粘接界面4的最高点与胶粘剂表面5之间的长度；

胶粘剂与蜂窝壁2的粘接界面4的长度L是指蜂窝壁2两侧所有的蜂窝壁2进入胶粘剂3的深度D和胶粘剂3在蜂窝壁2表面爬升的高度H的和。

以玻璃纤维增强复合材料蒙皮、NOMEX蜂窝与胶膜制备的蜂窝夹层结构，采用本发明方法制备的金相试样在光学显微镜下的图像，参见附图7～9所示，由于蜂窝夹层架构在材料、尺寸及结构上的差异，结果分析中应以粘接质量较好的试样为基准。图7中蜂窝壁进入胶粘剂的深度D与胶粘剂在蜂窝壁表面爬升的高度H较大，L较长，粘接质量较好；图8中蜂窝壁进入胶粘剂的深度D较大，但胶粘剂在蜂窝壁表面爬升高度H较小，L值较小，粘接质量较差，为弱粘接或虚粘接，主要是加热温度或加压时间控制不当导致的；图9中胶粘剂在蜂窝壁表面爬升的高度H较大，但蜂窝进入胶粘剂的深度D较小，几乎为零，L值也较小，为弱粘接或虚粘接，粘接质量较差，主要与固化过程中施加的压力不当有关。本方法也适用于其它材料制备的蜂窝夹层结构。

与现有技术相比，本发明方法不受试样形状与尺寸的影响，可以检测蜂窝夹层结构的粘接质量，并可确定影响粘接质量的影响因素，为工艺改进提供依据，具有实际应用价值。

Claims (1)

1.一种蜂窝夹层结构的粘接界面的金相检测方法，其特征在于：该方法的步骤是：

(1)在蜂窝夹层结构件上切取试样(6)，试样(6)切取垂直于蒙皮(1)的方向，即平行于蜂窝壁(2)，切取试样(6)的位置和数量应满足以下条件：

1．1厚度尺寸无变化的平板蜂窝夹层结构，分别在中间和边缘切取至少两个试样(6)；

1．2厚度尺寸变化的蜂窝夹层结构，分别在厚试最大和最小处切取至少两个试样(6)；

1．3蒙皮厚度变化的蜂窝夹层结构，在蒙皮厚度变化位置切取至少两个试样(6)；

1．4蜂窝拼接制成的蜂窝夹层结构，在蜂窝拼接位置切取至少两个试样(6)；

1．5曲面蜂窝夹层结构，在弧形曲率拐点的位置切取试样(6)，每个位置至少切取两个；

(2)磨制金相试样或冷镶嵌后磨制金相试样；

(2)在光学显微镜下，测量蜂窝壁(2)进入胶粘剂(3)的深度D、胶粘剂(3)在蜂窝壁(2)表面爬升的高度H、胶粘剂与蜂窝壁(2)的粘接界面(4)的长度L；

蜂窝壁(2)进入胶粘剂(3)的深度D是指蜂窝壁(2)埋入胶粘剂表面(5)以下的长度，胶粘剂表面(5)是胶粘剂(3)不与蜂窝壁(2)胶接处在固化后形成的界面；

胶粘剂(3)在蜂窝壁(2)表面爬升的高度H是指胶粘剂与蜂窝壁(2)的粘接界面(4)的最高点与胶粘剂表面(5)之间的长度；

胶粘剂与蜂窝壁(2)的粘接界面(4)的长度L是指蜂窝壁(2)两侧所有的蜂窝壁(2)进入胶粘剂(3)的深度D和胶粘剂(3)在蜂窝壁(2)表面爬升的高度H的和。

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