CN112684007A - 一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料圆柱壳体自动化无损检测装置，包括底座、转盘、连接组件和检测组件，待检测复合材料圆柱壳体固定在底部转盘并随转盘匀速转动，通过伸缩杆调节楔块与测试样件的距离使其与测试样件完全贴合，楔块在绕测试样件扫描时发射声波信号，通过反馈的回波信号确定是否存在损伤以及损伤大小及所在位置信息，调节楔块竖直方向的位置，可以实现测试样件的全方位检测。本发明解决了现有复合材料圆柱结构超声检测技术难以准确跟踪圆柱面曲率的问题；解决了现有检测技术中手动检测速度不可控，通过更换转盘及楔块实现不同尺寸圆柱结构的无损检测，适用范围广、操作简单、可重复使用并且拆卸方便，同时提高了检测效率和准确性。

Description

一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置

技术领域

本发明涉及复合材料检测技术领域，具体涉及一种复合材料圆柱耐压壳体缺自动无损检测装置。

背景技术

复合材料圆柱结构由于其低密度、高强度、高模量、耐疲劳性、耐腐蚀性和较好的可设计性等优异性能，在水下航行器等装备的耐压构件上具有良好的应用前景，但真实的复合材料圆柱结构在加工制造过程以及服役中很容易出现分层、树脂聚积、纤维断裂、孔洞等缺陷，缺陷的出现将直接影响结构的强度及稳定性，造成严重后果。目前，复合材料无损检测领域中最常用的检测技术是超声检测技术。超声检测技术对于平面结构的复合材料的检测已经十分成熟，但是由于曲面结构曲率难以跟踪，楔块与结构表面难以贴合等技术问题，针对一些大型圆柱结构的往往检测困难。公告号为CN110057914A的中国发明专利，公开了“一种复合材料曲面结构的自动化无损检测装置与方法”，此种装置能够实现一般曲面结构的无损检测，但其所设计滚轮结构跟踪圆柱曲率困难，检测路径无法精确控制，因此圆柱结构的无损检测实现困难。综上所述，有必要设计一种复合材料圆柱壳体自动化无损检测装置。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有复合材料圆柱结构超声检测技术难以准确跟踪圆柱面曲率的问题，为了解决现有检测技术中手动检测速度不可控，检测路径不精确，容易重复检测、漏检的问题，本发明提出一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，通过更换转盘及楔块实现不同尺寸圆柱结构的无损检测，适用范围广、操作简单、可重复使用并且拆卸方便，同时提高了检测效率和准确性。

技术方案

一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于包括楔块、螺栓、螺母、固定连杆、伸缩杆、转盘和底座，所述固定连杆开有长条形通槽；所述螺栓一端穿过固定连杆的长条形通槽，并通过螺母固定在固定连杆上，另一端与楔块连接；所述的楔块的一侧为与测试样件曲率相同的曲面；所述伸缩杆两端分别与固定连杆和底座连接；所述转盘固定在底座上。

所述螺母的直径大于固定连杆长条形通槽的最大宽度。

所述楔块材料为有机玻璃。

所述转盘上设有螺纹孔，用以固定测试样件，从而带动测试样件按照需求速度匀速转动。

所述转盘可根据需求进行拆卸更换。

所述底座内装有电机，为转盘旋转提供动力，并安装开关调速旋钮用来启动转盘和调节转速。

所述固定连杆和伸缩杆采用铝合金材料。

有益效果

本发明提出的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其中所设计超声检测所用的曲面楔块，实现了复合材料圆柱结构的无损检测。通过螺栓和伸缩杆调节楔块水平和竖直方向的位置，能够对复合材料圆柱结构进行全方位的检测。通过底部转盘带动测试样件旋转，实现了复合材料圆柱结构自动检测，提高了检测效率和准确性。通过更换转盘和楔块，实现不同尺寸复合材料圆柱结构的无损检测。

附图说明

图1为本发明的结构组成图。

图2为楔块的三维结构图。

图3为固定连杆和伸缩杆的三维结构图。

图4为螺栓和螺母的三维结构图。

图5为本发明的应用范例。

图6为检测结果。

1-楔块、4-固定连杆、2-螺栓、3-螺母、5-伸缩杆、6-转盘、7-底座、8-螺纹孔、9-长方形通槽、10-测试样件、11-开关调速旋钮。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明提供一种复合材料圆柱壳体自动化无损检测装置，其特征在于，包括：楔块1，固定连杆4，螺栓2，螺母3，伸缩杆5，转盘6，底座7。

如图2所示，所述楔块1采用有机玻璃材料，上方开有螺纹孔8可与螺栓2装配，下方加工曲率与待测试复合材料圆柱壳体曲率保持一致，保证其与壳体表面完全贴合。

如图3所示，所述固定连杆4采用铝合金材料，其上开有长条形通槽9，下端与伸缩杆5连接。

如图4所示，所述螺栓2穿过固定连杆4通槽后与楔块1装配，通过拧紧螺母3固定其在竖直方向位置，且螺母3的直径大于固定连杆4的长条形通槽9的最大宽度。

如图5所示，以长400mm，直径200mm，铺层厚度5mm的碳纤维复合材料圆柱壳体为例。首先根据测试样件10结构尺寸，选取与之匹配的转盘6和楔块1；随后将测试样件10固定于转盘6，在其表面均匀涂抹超声耦合剂后，通过伸缩杆5调整楔块1的水平位置使其与测试样件10表面完全贴合；然后调节螺栓2将楔块1置于测试样件竖直方向的最低处后，拧紧螺母3；最后启动转盘6，使测试样件跟随转盘匀速转动，在此过程中超声检测仪通过反馈的回波信号确定是否存在损伤以及损伤大小及所在位置信息；根据楔块尺寸对试验件从下到上进行N次扫描，N＝H/h，其中H为试验件长度，h为楔块长度，扫描路径为绕测试样件一周，直至完成测试样件全方位的检测；部分扫描结果如图6所示，未发现明显缺陷。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于包括楔块(1)、螺栓(2)、螺母(3)、固定连杆(4)、伸缩杆(5)、转盘(6)和底座(7)，所述固定连杆(4)开有长条形通槽(9)；所述螺栓(2)一端穿过固定连杆(4)的长条形通槽，并通过螺母(3)固定在固定连杆(4)上，另一端与楔块(1)连接；所述的楔块(1)的一侧为与测试样件曲率相同的曲面；所述伸缩杆(5)两端分别与固定连杆(4)和底座(7)连接；所述转盘(6)固定在底座(7)上。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于所述螺母(3)的直径大于固定连杆(4)长条形通槽的最大宽度。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于所述楔块(1)材料为有机玻璃。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于所述转盘(6)上设有螺纹孔，用以固定测试样件(10)，从而带动测试样件按照需求速度匀速转动。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于所述转盘(6)可根据需求进行拆卸更换。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于所述底座(7)内装有电机，为转盘(6)旋转提供动力，并安装开关调速旋钮(11)用来启动转盘(6)和调节转速。

7.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置，其特征在于所述固定连杆(4)和伸缩杆(5)采用铝合金材料。

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