[发明专利]基于超声C扫的多层多界面功能涂层层间缺陷检测方法

说明书

本发明涉及无损检测技术领域，具体为基于超声C扫的多层多界面功能涂层层间缺陷检测方法，包括以下步骤：选用一定厚度的正方形铝板作为基体，在基体上喷涂四层不同厚度、不同组分以及不同功能的涂层；将基体等分成四个区域，四个区域内对应制作四组缺陷，每组缺陷包括若干个不同尺寸的缺陷，第一组缺陷位于第一区域内，第二组缺陷位于第二区域内，第三组缺陷位于第三区域内，第四组缺陷位于第四区域内，制作四组缺陷与喷涂四层涂层为交替进行；将耦合剂涂抹在基体表面，设定工艺参数。本发明可实现多层多界面变厚度复杂功能涂层层间缺陷的检测，无须将待测工件浸入水中即可得到缺陷分布图像，方便现场使用和检测结果分析。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体为基于超声C扫的多层多界面功能涂层层间缺陷检测方法。

背景技术

由多层多界面、多种材料构成的复杂体系功能涂层具有防止飞机蒙皮腐蚀受损、提高飞机生存能力和作战效能的功能，对其物理机械性能和使用可靠性有着较高的要求。然而复杂体系涂层在施工和服役过程中容易产生裂纹、分层、鼓泡和脱落等缺陷，裂纹、鼓泡和脱落等表观缺陷可用肉眼直观的检测出。而分层脱粘缺陷位于涂层之间，普通的检测技术无法检出其缺陷。涂层内部分层脱粘不仅会造成性能退化，更严重的是会引发涂层脱落，威胁飞行安全，因此必须进行复杂体系功能涂层层间缺陷检测。

超声C扫成像是一种常用的超声无损检测方法，将超声检测与微机控制、数据采集、存储、处理及图像显示集成在一起的系统。通过获取回波幅值信息来反映界面结合质量，从而广泛应用于涂层部件脱粘检测中。超声C扫成像的探头在工件表面做二维扫查，显示屏的二维坐标对应探头的扫查位置，将某一深度范围的信号特征值选出，用亮色或颜色代表信号的特征值大小，显示在对应位置上，则可得到某一深度范围缺陷的二维形状与分布。超声C扫成像显示能够以图像形式直观显示缺陷信息，具有图像存储、面积计算等功能，可以实现对涂层内部缺陷位置、大小进行定性定量的精确检测。

然而，对于多层多界面变厚度的涂层，超声信号进入涂层体系内会发生多重反射，回拨信号互相干扰，缺陷特征信号难以识别提取，并且每层涂层材料不同、厚度不同，形成的超声波波型不同，同时超声波穿过多层结构会产生波型转变，干扰缺陷特征被识别。因此，多层多界面涂层层间缺陷检测较为困难，需进行多层多界面变厚度复杂体系涂层层间缺陷检测研究。

中国专利CN209589934U(授权公告日为2019年11月5日)公开了一种涂层复合材料结构超声检测的对比试块，可用于超声检测方法与检测设备研制的验证。该发明存在以下几个缺点：(1)该发明设计制作的对比试块，仅可模拟涂层与复合材料之间，以及复材内部的缺陷，仅能验证涂层与复材之间，以及复材内部的缺陷检测效果，无法验证多层涂层之间缺陷的检测效果。(2)该发明设计的人工缺陷尺寸仅设置为3mm、10mm、19mm三个验证尺寸，梯度跨度较大，不能有效反映超声检测效果，并且超声检测最小检测尺寸在3～5cm之间，该方法设置的试验尺寸，无法测试出检测范围。另外验证10mm以上缺陷检测效果的意义较小。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了基于超声C扫的多层多界面功能涂层层间缺陷检测方法。填补了现有的多层多界面涂层层间缺陷检测方法、人工缺陷模拟试样设计制作以及检测效果验证的不足。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于超声C扫的多层多界面功能涂层层间缺陷检测方法，包括以下步骤：

(一)选用一定厚度的正方形铝板作为基体，在基体上喷涂四层不同厚度、不同组分以及不同功能的涂层；

(二)将基体等分成四个区域，四个区域内对应制作四组缺陷，每组缺陷包括若干个不同尺寸的缺陷，第一组缺陷位于第一区域内，第二组缺陷位于第二区域内，第三组缺陷位于第三区域内，第四组缺陷位于第四区域内，制作四组缺陷与喷涂四层涂层为交替进行；

(三)将耦合剂涂抹在基体表面，设定工艺参数，采用基于相控阵技术的超声C扫成像系统对基体上的四个区域依次进行扫描检测；