CN113866266A - 一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法 - Google Patents

一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法 Download PDF

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Abstract

一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，特别是利用超声波在橡胶中明显的衰减特性进行火工品用圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷检测的方法。本发明采用的超声探头具有窄脉冲、高频率(10MPa)、小晶片尺寸(Φ6)的特点，可实现较高精度的脱粘缺陷检测(Φ3)。本发明采用无水乙醇作为耦合介质，可避免采用水或者油作为耦合污染工件。本发明端部为贴合工件形状的硅橡胶材质的柔性耦合套设计，可实现耦合剂注入式耦合，且可适配多种直径(Φ100～Φ300)薄壳胶粘组件胶皮脱粘检测，便于实现自动扫查检测。

Description

一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法
技术领域
本发明涉及一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，特别是利用超声波在橡胶中明显的衰减特性进行火工品用圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷检测的方法。
背景技术
航天火工品固体小火箭通常会在圆柱薄壳(≤1.5mm)表面粘接厚度较小(≤0.5mm)的主要成分为橡胶的绝热胶片，以提高该类火工品的耐烧蚀性能。该薄壳胶粘组件往往会存在脱粘缺陷，而采用外观检查难以发现此类缺陷。由于一方面超声直探头存在检测盲区，低次回波会被淹没在发射脉冲中；另一方面圆柱薄壳及胶皮都很薄，即使在高次回波中也难以将各自的回波区分开；故采用通常的超声直探头反射回波法，也难以有效识别和定位缺陷。
“一种有涂层钢板与橡胶粘接质量的超声波检测方法”(CN102998366A)一文中通过运用CTS-23脉冲反射式超声探伤仪进行水平逐行扫描检测，以超声检测仪显示屏幕水平第10格处回波幅度达到或者超过纵刻度10％为准，根据超声检测仪屏幕波形变化判断带有树脂涂层的钢板与橡胶之间的粘接质量。
但该方法主要存在以下不足：
(1)所用超声探头是5MHzΦ20的普通直探头(脉冲较宽)，可实现带有涂层的2mm厚钢板与橡胶最小Φ10的脱粘缺陷检测。不能实现厚度≤1.5mm圆柱薄壳与厚度≤0.5mm胶皮所组成的薄壳胶粘组件的较小尺寸脱粘缺陷(如Φ3)的检测。
(2)所用超声探伤仪显示器显示脱粘缺陷波形时，由于超声探伤仪经过信号处理，导致回波并不是幅度为0处开始，一旦回波未处在波形闸门内容易造成脱粘缺陷误判。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，克服直接接触式超声探头在扫查过程中与圆柱面耦合不良的问题，进而实现圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷自动扫查检测。
本发明的技术解决方案是：一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统，包括超声探头、耦合套、耦合剂液槽、超声探伤仪、示波器和液体蠕动泵；
所述超声探伤仪、示波器分别与超声探头通过同轴电缆连接；
耦合剂液槽中盛放的耦合剂通过液体蠕动泵注入到耦合套，实现超声探头与薄壳胶粘组件耦合；
所述的耦合套端部切割为与圆柱薄壳外圆面相贴合的形状，且为硅橡胶材质，实现将耦合套内充入的耦合剂限制在耦合套内部；
所述的超声探头在扫查移动过程中所造成的部分耦合套内流失的耦合剂由液体蠕动泵及时泵入补充；
所述的超声探伤仪采用单探头自发自收工作方式，同时采用示波器接收回波信号。
进一步地，所述薄壳胶粘组件包括胶粘的圆柱薄壳和胶皮；圆柱薄壳和胶皮之间嵌有聚四氟乙烯薄片，且在嵌入部位不涂抹胶液，用于模拟胶皮脱粘缺陷。
进一步地，所述耦合套包括耦合套壳体、宝塔嘴接头、密封环；
密封环与耦合套壳体通过胶粘固定；
宝塔嘴接头通过螺纹连接于耦合套壳体。
进一步地，所述耦合套还包括O形圈；O形圈表面涂抹润滑脂后放置于超声探头锥面上，耦合套壳体从上向下自超声探头锥面端套入并通过螺纹拧紧，实现O形圈与耦合套壳体内孔面及台阶挡板下表面紧密接触，达到密封液体耦合剂的目的。
根据所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统实现的火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，包括如下步骤：
步骤，安装示波器、超声探伤仪、超声探头、耦合套；
步骤，选择相关检测参数；
步骤，示波器参数调整；
步骤，进行脱粘缺陷检测；
进一步地，所述步骤具体包括：
将超声探头与耦合套组装后，将超声探头用同轴电缆分别与超声探伤仪及示波器连接；
将耦合套用内径为Φ3的硅橡胶管与液体蠕动泵的出液口连接，液体蠕动泵的进液口与自耦合剂液槽引出的硅橡胶管的另一端连接；
在耦合剂液槽中注入无水乙醇，通过液体蠕动泵工作将无水乙醇泵入到耦合套中，以实现超声探头端部与薄壳胶粘组件外圆面声耦合。
进一步地，所述检测参数包括：
超声探伤仪型号选用CTS-9006；
超声探伤仪工作方式为单探头自发自收；
超声探伤仪关闭抑制；
耦合剂为无水乙醇；
超声探头类型选用窄脉冲直探头；
超声探头频率设为10MHz；
超声探头晶片直径选用Φ6；
超声探头端部直径选用Φ8。
进一步地，所述示波器参数包括：
所用示波器型号为泰克TBS2000，通过调节水平及竖直位置旋钮，将与探头连接的通道波形调整至显示屏中央；
将超声探头与完全脱粘的薄壳胶粘组件耦合，通过调节标度旋钮，将此时的Y轴负半轴的回波波形调整至Y轴负半轴显示屏的约80％。
进一步地，所述步骤包括：
将超声探头分别置于具有完全脱粘人工缺陷、Φ6脱粘人工缺陷、Φ3脱粘人工缺陷和无脱粘缺陷的薄壳胶粘组件下方，并进行检测；当完全脱粘人工缺陷薄壳胶粘组件回波包络峰约占显示屏80％时，具有Φ6脱粘人工缺陷回波约占显示屏40％，Φ3脱粘人工缺陷回波约占显示屏30％，而无脱粘缺陷回波约占显示屏15％。
一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法的步骤。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)采用的超声探头具有窄脉冲、高频率(10MPa)、小晶片尺寸(Φ6)的特点，可实现较高精度的脱粘缺陷检测(Φ3)。
(2)采用无水乙醇作为耦合介质，可避免采用水或者油作为耦合污染工件。
(3)端部为贴合工件形状的硅橡胶材质的柔性耦合套设计，可实现耦合剂注入式耦合，且可适配多种直径(Φ100～Φ300)薄壳胶粘组件胶皮脱粘检测，便于实现自动扫查检测。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
图2为本发明超声探头与工件耦合示意图；
图3为本发明薄壳胶粘组件人工脱粘缺陷示意图；
图4为本发明完全脱粘人工缺陷薄壳胶粘组件回波波形图；
图5为Φ6脱粘人工缺陷薄壳胶粘组件回波波形图；
图6为Φ3脱粘人工缺陷薄壳胶粘组件回波波形图；
图7为无脱粘缺陷薄壳胶粘组件回波波形图；
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法做进一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1～7所示)：示波器、数字超声探伤仪、耦合套、超声探头、液体蠕动泵及耦合剂液槽。示波器、数字超声探伤仪分别与超声探头通过同轴电缆连接，耦合剂液槽中盛放的无水乙醇通过液体蠕动泵注入到耦合套，实现超声探头与薄壳胶粘组件耦合。所述的耦合套端部切割为与圆柱薄壳外圆面相贴合的形状，且为硅橡胶材质，可以实现将耦合套内充入的无水乙醇尽量地限制在耦合套内部。所述的超声探头在扫查移动过程中所造成的部分耦合套内流失的无水乙醇由液体蠕动泵及时泵入补充。所述的数字超声探伤仪采用单探头自发自收工作方式，同时采用示波器接收回波信号。由于薄壳胶粘组件所用胶液和胶皮主要成分为橡胶，其声衰减系数大，超声在粘接良好的薄壳胶粘组件内传播能量会迅速衰减，而在具有脱粘缺陷处传播时则会产生明显的多次回波。
在本申请实施例所提供的方案中，如图1所示，本发明的一种圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法的各装置连接图，主要包括：薄壳胶粘组件1、超声探头2、耦合套3、耦合剂液槽4、超声波探伤仪5、示波器6、液体蠕动泵7。
如图2所示，超声探头与工件耦合示意图，薄壳胶粘组件1由圆柱薄壳11和胶皮12胶粘而成。耦合套3包括耦合套壳体31、宝塔嘴接头32、O形圈33、密封环34。密封环34与耦合套壳体31通过胶粘固定，宝塔嘴接头32通过螺纹连接于耦合套壳体31。进一步地，将O形圈33表面涂抹润滑脂后放置在超声探头2锥面上，耦合套壳体31从上向下自超声探头2锥面端套入并通过螺纹拧紧，实现O形圈33与耦合套壳体31内孔面及台阶挡板下表面紧密接触，达到密封液体耦合剂的目的。
如图3所示，通过制作直径为Φd，厚度为0.1mm的若干聚四氟乙烯薄片。在进行圆柱薄壳11和胶皮12粘接时，将聚四氟乙烯薄片嵌入其中，且在嵌入部位不涂抹胶液，以此模拟胶皮脱粘缺陷。所述的直径Φd包括有Φ3及Φ6两种规格。
在本发明的实现步骤如下：
1、如图1所示，安装好示波器6、数字超声探伤仪5、超声探头2、耦合套3。将超声探头2与耦合套3组装后，将超声探头2用同轴电缆分别与数字超声探伤仪5及示波器6连接。将耦合套3用内径为Φ3的硅橡胶管与液体蠕动泵7的出液口连接，液体蠕动泵7的进液口与自耦合剂液槽4引出的硅橡胶管的另一端连接。并在耦合剂液槽4中注入无水乙醇，通过液体蠕动泵7工作将无水乙醇泵入到耦合套3中，以实现超声探头2端部与薄壳胶粘组件1外圆面声耦合。
2、选择相关检测参数。数字超声探伤仪5型号：CTS-9006；数字超声探伤仪5工作方式：单探头自发自收；数字超声探伤仪5抑制：关；耦合剂：无水乙醇；超声探头2类型：窄脉冲直探头；超声探头2频率：10MHz；超声探头2晶片直径：Φ6；超声探头2端部直径：Φ8。
3、示波器参数调整。所用示波器6型号为泰克TBS2000，通过调节水平及竖直位置旋钮，将与探头连接的通道波形调整至显示屏中央。将超声探头2与完全脱粘的薄壳胶粘组件耦合，通过调节标度旋钮，将此时的Y轴负半轴的回波波形调整至Y轴负半轴显示屏的约80％，如图4所示。
4、脱粘缺陷检测效果验证。将超声探头2分别置于具有完全脱粘人工缺陷、Φ6脱粘人工缺陷、Φ3脱粘人工缺陷和无脱粘缺陷的薄壳胶粘组件下方，并进行检测。当完全脱粘人工缺陷薄壳胶粘组件回波包络峰约占显示屏80％时，具有Φ6脱粘人工缺陷回波约占显示屏40％，Φ3脱粘人工缺陷回波约占显示屏30％，而无脱粘缺陷回波约占显示屏15％。可以看到，根据示波器6显示的回波包络，可以区分各规格的人工缺陷。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统，其特征在于：包括超声探头(2)、耦合套(3)、耦合剂液槽(4)、超声探伤仪(5)、示波器(6)和液体蠕动泵(7)；
所述超声探伤仪(5)、示波器(6)分别与超声探头(2)通过同轴电缆连接；
耦合剂液槽(4)中盛放的耦合剂通过液体蠕动泵(7)注入到耦合套(3)，实现超声探头(2)与薄壳胶粘组件(1)耦合；
所述的耦合套(3)端部切割为与圆柱薄壳外圆面相贴合的形状，且为硅橡胶材质，实现将耦合套(3)内充入的耦合剂限制在耦合套(3)内部；
所述的超声探头(2)在扫查移动过程中所造成的部分耦合套(3)内流失的耦合剂由液体蠕动泵(7)及时泵入补充；
所述的超声探伤仪(5)采用单探头自发自收工作方式，同时采用示波器(6)接收回波信号。
2.根据权利要求1所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统，其特征在于：所述薄壳胶粘组件(1)包括胶粘的圆柱薄壳(11)和胶皮(12)；圆柱薄壳(11)和胶皮(12)之间嵌有聚四氟乙烯薄片，且在嵌入部位不涂抹胶液，用于模拟胶皮脱粘缺陷。
3.根据权利要求1所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统，其特征在于：所述耦合套(3)包括耦合套壳体(31)、宝塔嘴接头(32)、密封环(34)；
密封环(34)与耦合套壳体(31)通过胶粘固定；
宝塔嘴接头(32)通过螺纹连接于耦合套壳体(31)。
4.根据权利要求3所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统，其特征在于：所述耦合套(3)还包括O形圈(33)；O形圈(33)表面涂抹润滑脂后放置于超声探头(2)锥面上，耦合套壳体(31)从上向下自超声探头(2)锥面端套入并通过螺纹拧紧，实现O形圈(33)与耦合套壳体(31)内孔面及台阶挡板下表面紧密接触，达到密封液体耦合剂的目的。
5.根据权利要求1所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测系统实现的火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，安装示波器(6)、超声探伤仪(5)、超声探头(2)、耦合套(3)；
步骤(2)，选择相关检测参数；
步骤(3)，示波器参数调整；
步骤(4)，进行脱粘缺陷检测。
6.根据权利要求5所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：
将超声探头(2)与耦合套(3)组装后，将超声探头(2)用同轴电缆分别与超声探伤仪(5)及示波器(6)连接；
将耦合套(3)用内径为Φ3的硅橡胶管与液体蠕动泵(7)的出液口连接，液体蠕动泵(7)的进液口与自耦合剂液槽(4)引出的硅橡胶管的另一端连接；
在耦合剂液槽(4)中注入无水乙醇，通过液体蠕动泵(7)工作将无水乙醇泵入到耦合套(3)中，以实现超声探头(2)端部与薄壳胶粘组件(1)外圆面声耦合。
7.根据权利要求5所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，其特征在于，所述检测参数包括：
超声探伤仪(5)型号选用CTS-9006；
超声探伤仪(5)工作方式为单探头自发自收；
超声探伤仪(5)关闭抑制；
耦合剂为无水乙醇；
超声探头(2)类型选用窄脉冲直探头；
超声探头(2)频率设为10MHz；
超声探头(2)晶片直径选用Φ6；
超声探头(2)端部直径选用Φ8。
8.根据权利要求5所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，其特征在于，所述示波器参数包括：
所用示波器(6)型号为泰克TBS2000，通过调节水平及竖直位置旋钮，将与探头连接的通道波形调整至显示屏中央；
将超声探头(2)与完全脱粘的薄壳胶粘组件耦合，通过调节标度旋钮，将此时的Y轴负半轴的回波波形调整至Y轴负半轴显示屏的约80％。
9.根据权利要求5所述的一种火工品圆柱薄壳胶粘组件脱粘缺陷的超声检测方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：
将超声探头(2)分别置于具有完全脱粘人工缺陷、Φ6脱粘人工缺陷、Φ3脱粘人工缺陷和无脱粘缺陷的薄壳胶粘组件下方，并进行检测；当完全脱粘人工缺陷薄壳胶粘组件回波包络峰约占显示屏80％时，具有Φ6脱粘人工缺陷回波约占显示屏40％，Φ3脱粘人工缺陷回波约占显示屏30％，而无脱粘缺陷回波约占显示屏15％。
10.一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5～权利要求9任一所述方法的步骤。
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