碳纤维复合材料红外热波成型的应用分析

  复合材料是多种不同性质的材料通过物理或化学的方法,在宏观上组成的具有新性能的材料。不同材料在性能上相互取长补短,产生协同效应,使得复合材料的综合性能优于原组成材料的。复合材料已广泛应用于航空航天、军工、船舶、体育用品、工业等领域。

  由于复合材料的非均质性和各项异性,受生产工艺、环境控制和一些随机因素的影响,复合材料中会不可避免地存在一些缺陷,而复合材料在,制造、装配和服役的过程中,又可能因机械加工、外力冲击、碰撞和刮擦等而出现损伤。复合材料产生的缺陷很大一部分都在材料内部,属于内部缺陷。这些缺陷和损伤很难通过目视的方法发现,对结构的承载能力有很大的影响,成为威胁结构安全性的主要隐患。

  为了能够有效地发现缺陷并及时排除隐患,工程技术人员通常需要选用合适的无损检测技术对特定类型的缺陷进行安全有效的检测,以保证复合材料构件的安全服役,因而发展了多种无损检测手段对这些缺陷进行检测,目前影响比较大的有射线检测技术、超声检测技术、涡流检测技术、红外热波成像检测技术等。

  红外热波成像技术足一种新型的无损检测技术,近年来取得了快速发展。1994年,美国韦恩州立大学工业制造研究所使用红外热波成像技术对碳纤维增强环氧薄板中的冲击损伤进行了检测。研究人员使用闪光灯激励红外热波成像技术对飞机雷达罩复合材料、新型战机垂尾结构玻璃纤维复合材料进行检测,检测出了试件的缺陷面积和深度;采用闪光灯激励红外无损检测技术对固体火箭发动机玻璃纤维复合材料进行检测,该检测方法能够快速、直观、准确地检测出复合材料中的分层脱黏、夹杂等缺陷。

  采用红外热波成像检测方法对CFRP(碳纤维增强复合材料)层板缺陷进行检测,采用POD(检测概率)曲线完成了对红外锁相热波成像技术检测能力的评价。以上几例检测结果表明,红外热波成像技术不仅具有检测复合材料缺陷的能力,还能够给出缺陷深度方面的信息。