CN113324902A - 一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块及其制备方法 - Google Patents

一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块及其制备方法。本发明的对比试块，其人工缺陷是由上复合层板中的孔、或孔与孔中上下放置的两个不同厚度膜片构成，从而可以用来模拟两层之间分开的距离，根据敲击检测估计脱粘程度；将膜片放置于上复合层板的开孔中，可以防止膜片在温度、压力作用下发生位置错动，保证了人工缺陷设置定位精度。本发明对比试块的制备方法，采用先真空热压罐成型半成品对比试块，再真空压力成型对比试块的方法，除了便于设置人工缺陷，还避免了对比试块出现陶瓷破碎及错位、缝隙不均、各层出现受力不均及相对滑移等缺陷。另外，本发明方法还具有各层之间粘结强度一致，保证了对比试块抗弹性能的优点。

Description

一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块及其制备方法
技术领域
本发明专利属于复合材料检测技术领域，特别涉及一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块及其制备方法。
背景技术
当前两栖装甲、轻型装甲车采用的防护装甲体系中，陶瓷复合装甲是最有效的轻质防护装甲体系，它抗弹性能好，具有重量轻、防护水平高、工艺简单、可设计性好等优点。复合装甲板的性能对提高两栖装甲车辆的防护性能、浮力储备能力起到关键作用，是保障装甲车辆、士兵的战场生存能力的关键因素。一种复合装甲结构采用陶瓷/复合材料/铝合金多层对称结构设计而成。
陶瓷复合装甲板在生产、使用过程中会产生脱粘缺陷，脱粘缺陷严重影响装甲板的抗弹性能，降低装甲车辆的防护性和战斗力。敲击检测速度快、操作方便、设备便携，能够实现快速检测、原位检测、在役检测，在复合装甲脱粘缺陷快速检测方面实用性强。为满足生产设计、使用要求，复合装甲板在生产、服役阶段进行敲击检测以保证产品的质量。当前敲击检测方法尚无统一的检测标准，检测设备型号多、结检测果呈现方式不同，检测工艺和设备的综合性能验证都是按各自的产品要求设计进行的，为了保证敲击检测方法和敲击设备的可靠性、检测灵敏度、综合性能，必须预制敲击检测对比试块进行验证，在每次检测前使用对比试块对敲击检测设备、检测工艺和性能测试。对比试块制作中对缺陷、缺陷形态的模拟是一项关键技术，结合敲击检测特点，模拟自然脱粘缺陷的制作方法是一项难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种复合装甲板敲击检测对比试块及其制备方法，能够对不同型号敲击检测设备（系统）综合性能进行评价，对同一敲击检测设备采用不同检测工艺的检出能力、工艺可靠进行验证，同时可对脱粘程度进行估判，并对产品质量的完好性进行评价。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，包括上复合层板和上铝合金层板，上铝合金层板放置于上复合层板的上方，其特征在于：还包括半成品对比试块层和人工缺陷；所述半成品对比试块层，由从下往上依次放置的下铝合金层板、下复合层板及陶瓷层构成，位于上复合层板的下方；所述人工缺陷，不少于两组，其中一组人工缺陷为上复合层板厚度方向上的通孔，其余人工缺陷由上复合层板厚度方向上的通孔与该通孔内上下放置、厚度不同的两个膜片构成，其中，较厚膜片放置于下方，与半成品对比试块层上表面粘接固定。
本发明涉及的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述人工缺陷的通孔为孔径φ3 mm-φ20 mm的圆孔。
本发明涉及的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述不同组人工缺陷通孔的孔径不相同。
本发明涉及的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述每组人工缺陷都包含多个孔径不同的通孔。
本发明涉及的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述较厚膜片的厚度为0.6mm-1.2mm。
本发明涉及复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块的制备方法，其步骤如下：
1）上复合层板毛坯件制备
将经裁剪、下料、铺层及热压罐真空成型制备的复合层板取出后，机械加工成型人工缺陷通孔；烘干后，制备成上复合层板毛坯件；
2）半成品对比试块层毛坯件制备
将铝合金板，经裁剪、下料、铺层制成的复合层板，和陶瓷层从下往上依次放置，采用热压罐真空成型；取出后，经机械加工和烘干，制备成半成品对比试块层毛坯件；
3）对比试块制备
将半成品对比试块层毛坯件、上复合层板毛坯件及上铝合金板毛坯件，从下往上依次放置，并利用胶黏剂相互粘接；其中，在放置上铝合金毛坯件之前，先在需放置膜片的通孔中，上下放置两个与通孔形状匹配、厚度不同的膜片，较厚膜片放置于下方，借助于胶黏剂与半成品对比试块层毛坯件粘接；采用真空压力成型；取出后，经机械加工，制备成对比试块。
本发明涉及复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块的制备方法，其特征在于：所述热压罐真空成型采用的是热熔胶膜。
本发明的对比试块，其人工缺陷是由上复合层板中的孔、或孔与孔中上下放置的两个不同厚度膜片构成，较厚膜片放置于下方与半成品对比试块固定连接，较薄膜片以上下不受限的状态放置于上方，用来模拟无分层及分层之间的距离，以此来通过敲击检测预估脱粘程度；本发明的对比试块采用在上复合层板开孔的方法固定膜片位置，可以防止膜片在温度、压力作用下发生位置错动，保证了人工缺陷设置定位精度。本发明对比试块的制备方法，首先采用真空热压罐一次成型，由下铝合金层、下复合层和陶瓷层组成的半成品对比试块，避免了对比试块出现陶瓷破碎、错位及缝隙不均等缺陷；然后采用真空压力成型，由半成品对比试块、上复合层和上铝合金层组成的对比试块，从而便于对比试块人工缺陷设置、防止各层出现受力不均及相对滑移等缺陷。另外，本发明方法还具有各层之间粘结强度一致，保证了对比试块抗弹性能的优点。
附图说明
图1是本发明对比试块结构示意图；
图2是半成品对比试块结构示意图；
图3是实施例1上复合层板结构示意图；
图4是实施例1人工缺陷结构示意图；
图5是实施例2人工缺陷结构示意图
图6是实例3人工缺陷结构示意图。
其中，1-半成品对比试块层，由下铝合金层板、下复合层板、陶瓷层三层一次成型制备而成；2-上复合层板；3-上铝合金层板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，然而本发明技术方案却不局限于以下所列举的具体实施方式。本领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改变和调整，均属于本发明的保护范围。
实施例一
本实例复合装甲板脱粘缺陷敲击检测对比试块，尺寸为250mm×320mm×9mm，包括半成品对比试块层1、上复合层板2、上铝合金层板3和膜片，如图1所示。
半成品对比试块层1包括从下往上依次放置的下铝合金层板、下复合层板及陶瓷层。下铝合金层板，为厚0.3mm的铝合金平板。下复合层板，厚1.2mm，由玻璃纤维增强复合材料制成。陶瓷层，厚6mm，由边长37.8mm的正六边形陶瓷块密室排列而成。如图2所示。
上复合层板2，厚1.2mm，由玻璃纤维增强树脂基复合材料制成。其沿厚度方向设置有三排五列圆形通孔。圆形通孔排的方向与上复合层板2长度方向一致，列的方向与上复合层板2宽度方向一致。中间排通孔圆心在上复合层板2宽度方向中线上，中间列通孔圆心在上复合层板2长度中线上，相邻排之间中心轴间距一致，都为40mm，每排圆形通孔从左到右通孔内径逐渐增大，依次为φ3mm、φ5mm、φ10mm、φ15mm、φ20m，每列圆形孔的孔径相同，第一列与第二列轴间距为24mm，第二列与第三列轴间距为27.5mm，第三列与第四列轴间距为32mm，第四列与第五列轴间距为37.5mm。如图3所示。
上铝合金层板3，为厚0.3mm的铝合金平板。
半成品对比试块层1位于最下方。其上方放置上复合层板2，上复合层板2的第一排圆形通孔中，每个都放置直径与通孔内径相同、厚分别为1.2mm和0.05mm两个膜片，1.2mm厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，0.05mm膜片放置于其上方，构成第一组人工缺陷；第二排圆形通孔中，每个都放置直径与通孔内径相同、厚分别为0.6mm和0.05mm两个膜片，0.6mm厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，0.05mm膜片放置于其上方，构成第二组人工缺陷。第三排圆形通孔，构成第三组人工缺陷。上铝合金层板3放置于最上方，如图4所示。
本实施例对比试块的制备步骤如下：
（1）上复合层板2毛坯件的制备
X1：下料、铺层
裁剪3层1000mm×2000mm的玻璃纤维织物，放置于80℃的烘箱内，烘干2h。裁剪10层1000mm×2000mm 的EVA胶膜。裁剪2块1500mm×2200mm的聚酯膜。裁剪1块1500mm×2500mm的真空膜，密封胶条若干，钢板1000mm×2000mm×12mm。
操作台上开始铺层，铺层顺序：一层聚酯膜，一层EVA胶膜、一层玻璃纤维织物、二层EVA胶膜、一层玻璃纤维织物、三层EVA胶膜、一层玻璃纤维织物、四层EVA胶膜、一层聚酯膜。
X2：密封、热压罐真空成型
将密封胶条粘接在真空膜四周，距离真空膜边缘约50mm，将真空膜放置已经铺好层的材料表层上，材料在真空膜内，将操作台、真空膜采用人工施压方式通过密封胶条粘结密封，防止漏气。钢板放置密封膜表面。
将操作台整体吊装、推入真空罐内热压成型。升温：从室温升至130℃，压力0MPa；升温加压：从130℃升至190℃，压力0 Mpa升至1MPa，时间40min；保温保压：温度175℃-190℃，压力1MPa，时间130min；降温保压：温度降至室温，压力1MPa，时间60min；卸压：温度室温，压力1MPa降至0MPa，时间30min；调整出罐：温度室温，压力0MPa，时间30min。在成型过程中真空度保持在-0.08Mp至0.095MPa。
X3：机械加工
将1000mm×2000mm×1.2mm复合层毛坯板机械加工成330mm×400mm×1.2mm小块复合层毛坯板，在小块复合层毛坯板上，沿厚度方向机械加工三排五列圆形通孔。
X4：烘干
将成型的复合层置于50℃的烘箱中，烘干12h，制成上复合层板2的毛坯件。
（2）半成品对比试块层1毛坯件制备
Y1：下料、预处理
裁剪3层玻璃纤维织物1000mm×2000mm，放置80℃的烘箱内，烘干2h；裁剪12层热熔胶膜1000mm×2000mm，裁剪2块聚酯膜 1500mm×2200mm，1块真空膜1500mm×2500mm，密封胶条。
正六边形陶瓷块，边长37.8mm，高6mm，340-360块，在盛有处理液容器中浸泡15min，浸泡2-4min时轻轻反搅1-2次，避免损伤陶瓷边角，陶瓷块错位摆放，25℃烘干3小时或自然干燥6小时。
1张铝合金板1000mm×2000mm×0.3mm，将合金板经磨砂一侧用处理液擦拭，自然干燥20min。
Y2：铺层
操作台上铺层，铺层顺序：一层聚酯膜，铝合金板，其处理面朝上；四层热熔胶膜；一层玻璃纤维织物；三层热熔胶膜；一层玻璃纤维织物；二层热熔胶膜；一层玻璃纤维织物；二层热熔胶膜；陶瓷块层，一层热熔胶膜；一层聚酯膜。
Y3：密封、热压罐真空成型
将铺层材料用密封膜和密封胶条与操作台密封，将钢板放置密封膜表面上方。
操作台整体吊装，推入真空罐内热压成型；升温：从室温升至130℃，压力0MPa；升温加压：从130℃升至190℃，压力0 Mpa升至1MPa，时间40min；保温保压：温度175℃-190℃，压力1MPa，时间130min；降温保压：温度降至室温，压力1MPa，时间60min；卸压：温度室温，压力1MPa降至0MPa，时间30min；调整出罐：温度室温，压力0MPa，时间30min；成型过程中真空度保持在-0.08Mp以上。
Y4：机械加工
将1000mm×2000mm×1.2mm毛坯板加工成330mm×400mm×1.2mm小块毛坯板。
Y5：烘干
将小块半毛坯板在50℃的烘箱中，烘干12h，制成半成品对比试块层1毛坯件。
（3）对比试块制备
Z1：下料、预处理
将1000mm×2000mm×0.3mm铝合金板机械加工成330mm×305mm×0.3mm，将铝合金板经磨砂一侧用处理液擦拭，自然干燥20min，制成上铝合金层3毛坯件。将330mm×400mm上复合层板2毛坯件和半成品对比试块层1毛坯板，在50℃的烘箱中，烘干12h。
J628胶黏剂：A B组合，按质量配比A:B=100：35-40，均匀搅拌，约配置100g。上复合层板2毛坯件两侧均匀施加胶黏剂。
Z2：铺层及设置人工缺陷
操作台上开始铺层，铺层顺序：从下往上依次放置一层聚酯膜、半成品对比试块层1毛坯件、上复合层2毛坯件、上铝合金层3毛坯件以及一层聚酯膜。在放置上复合层板2毛坯件后，其第一排圆形通孔中，每个都放置直径与通孔内径相同、厚分别为1.2mm和0.05mm两个膜片，1.2mm厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1毛坯件上表面粘接，0.05mm膜片放置于其上方，构成第一组人工缺陷；第二排圆形通孔中，每个都放置直径与通孔内径相同、厚分别为0.6mm和0.05mm两个膜片，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1毛坯件上表面粘接，0.05mm膜片放置于其上方，构成第二组人工缺陷。第三排圆形通孔，构成第三组人工缺陷。放置上铝合金层3毛坯件时，其处理面朝下。
Z3:密封，真空成型
将密封胶条粘接在真空膜四周，距离真空膜边缘50mm，将真空膜放置已铺好材料的表层上，全部铺层材料在真空膜内，将操作台、真空膜、采用人工施压方式通过密封胶条粘结密封，防止漏气。
室温下真空成型，抽真空至-0.1Mp，保压30min； 降压至-0.08Mp，保压48小时；卸压至0MPa。
Z4：机械加工
将对比试块毛坯件机械加工成250mm×320mm×9mm，制成所需的对比试块。
实施例二
与实施例一不同之处在于：本实例的复合装甲板脱粘缺陷敲击检测对比试块，设置五组人工缺陷：上复合层板2，碳纤维增强树脂基复合材料制成，沿宽度方向的中心线，开5个内径相同，都为φ3mm的通孔。第一个通孔中，不放置膜片，为第一组人工缺陷；第二个通孔中，放置厚分别为0.6mm和0.05mm两个膜片，其中，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，薄膜片放置于其上方，构成第二组人工缺陷；第三个通孔中，放置厚分别为0.9mm和0.05mm两个膜片，其中，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，薄膜片放置于其上方，构成第三组人工缺陷；第四个通孔中，放置厚分别为 1.1mm和0.05mm两个膜片，其中，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，薄膜片放置于其上方，构成第四组人工缺陷；第五个通孔中，放置厚分别为1.2mm和0.05mm两个膜片，其中，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，薄膜片放置于其上方，构成第五组人工缺陷。如图5所示。
实施例三
与实施例一不同之处在于：本实例复合装甲板脱粘缺陷敲击检测对比试块，设置三组人工缺陷：上复合层板2，沿宽度方向的中心线，开3个内径相同，都为φ20mm的通孔。第一个通孔中，不放置膜片，为第一组人工缺陷；第二个通孔中，放置厚分别为0.6mm和0.05mm两个膜片，其中，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，薄膜片放置于其上方，构成第二组人工缺陷；第三个通孔中，放置厚分别为1.2mm和0.05mm两个膜片，其中，厚膜片底面借助胶粘剂与半成品对比试块层1上表面粘接，薄膜片放置于其上方，构成第三组人工缺陷。如图6所示。

Claims (7)

1.一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，包括上复合层板和上铝合金层板，上铝合金层板放置于上复合层板的上方，其特征在于：还包括半成品对比试块层（1）和人工缺陷；所述半成品对比试块层（1），由从下往上依次放置的下铝合金层板、下复合层板及陶瓷层构成，位于上复合层板（2）的下方；所述人工缺陷，不少于两组，其中一组人工缺陷为上复合层板（2）厚度方向上的通孔，其余人工缺陷由上复合层板（2）厚度方向上的通孔与该通孔内上下放置、厚度不同的两个膜片构成，其中，较厚膜片放置于下方，与半成品对比试块层（1）上表面粘接固定。
2.根据权利要求1所述的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述人工缺陷的通孔为孔径φ3 mm-φ20 mm的圆孔。
3.根据权利要求2所述的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述不同组人工缺陷通孔的孔径不相同。
4.根据权利要求2所述的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述每组人工缺陷都包含多个孔径不同的通孔。
5.根据权利要求1所述的一种复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块，其特征在于：所述较厚膜片的厚度为0.6mm-1.2mm。
6.一种权利要求1所述复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块的制备方法，其步骤如下：
1）上复合层板（2）毛坯件制备
将经裁剪、下料、铺层及热压罐真空成型制备的复合层板取出后，机械加工成型人工缺陷通孔；烘干后，制备成上复合层板（2）毛坯件；
2）半成品对比试块层（1）毛坯件制备
将铝合金板，经裁剪、下料、铺层制成的复合层板，和陶瓷层从下往上依次放置，采用热压罐真空成型；取出后，经机械加工和烘干，制备成半成品对比试块层（1）毛坯件；
3）对比试块制备
将半成品对比试块层（1）毛坯件、上复合层板（2）毛坯件及上铝合金板（3）毛坯件，从下往上依次放置，并利用胶黏剂相互粘接；其中，在放置上铝合金（3）毛坯件之前，先在需放置膜片的通孔中，上下放置两个与通孔形状匹配、厚度不同的膜片，较厚膜片放置于下方，借助于胶黏剂与半成品对比试块层（1）毛坯件粘接；采用真空压力成型；取出后，经机械加工，制备成对比试块。
7.根据权利要求6所述复合装甲板脱粘缺陷敲击检测用对比试块的制备方法，其特征在于：所述热压罐真空成型采用的是热熔胶膜。
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