工業CT在樹脂基復合材料缺陷檢測中的應用

劉艷珍 王燕

摘 要：在二十世紀，我國進入到改革開放的進程以來，我國的經濟水平和科技水平都得到了飛速的發展，整體上呈現出一派欣欣向榮的景象，這對我國工業的發展和新型技術的研究是具有極大貢獻的。工業CT技術作為一種能夠直觀對工業構建或者其他材料進行檢測的主要手段，在樹脂基符合材料缺陷檢測中的應用變得越來越多，能夠有效檢測出產品內部的雜質含量、氣孔位置等，從而精確的研究出缺陷的尺寸和位置，以此提升對整個復合材料的改進。

關鍵詞：工業CT技術；樹脂復合材料；無損檢測；缺陷；層析成像

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.027

1 前言

工業CT技術作為一種有效的無損檢測方法，可以檢測從幾毫米的微小部件到數十米高的大型航天運載火箭等產品，對于樹脂基復合材料的缺陷檢測更是具有關鍵的作用。但是，對于工業CT技術來說，較小缺陷的識別與測量也是在實際操作過程中的一個難點問題。因此，本文分別從工業CT技術和復合材料的內涵概念入手，借助計算機研制出相應的軟件，對斷層掃描的圖像進行模型的建立，結合實際經驗，消除技術難點，對改進生產工藝具有指導意義。

2 工業CT技術和樹脂基復合材料的內涵解析

2.1 工業CT技術

工業CT技術是一種借助計算機斷層掃描技術對掃描物體進行三維模型的建立的技術手段，這種掃描成像的技術從根本上來說具有最終成像直觀、準確等特征。在實際的操作過程中，主要是應用于對工業構件的無損檢測。該技術最早的應用是在上世紀七十年代中后期，一開始僅僅只在醫學上使用，但是為了避免對人體造成損傷，所采取的放射源能量較低，穿透能力也具有與一定的限度。后期又在戰爭過程中使用，主要應對與針對飛機渦輪葉片及火箭發動機的檢測過程?，F階段，在科學技術的不斷進步過程下，工業CT技術得到了顯著的發展，已經能夠廣泛應用于社會發展的各個方面，例如航空航天、石油開采、電子設備、陶瓷及復合材料等[1]。

2.2 樹脂基復合材料

樹脂基復合材料是一種以有機聚合物為基體的纖維增強材料，其組成成分多為環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂，主要就是熱塑性樹脂。這種熱塑性樹脂能夠在有機溶劑的作用下發生溶解，或者在過熱的環境中，使其達到其融點，加熱時就會由于軟化和熔融的過程形成最終的粘性液體，為了打造成所需要的形狀，再經過冷卻凝固后變硬，形成最終的樹脂基復合材料。這一復合性強的材料也已經被廣泛的應用于社會發展的更方面，尤其是在氯堿工業、造紙工業、金屬表面處理工業等方面，具有顯著的實際操作意義。

3 工業CT在樹脂基復合材料缺陷檢測中的實驗研究

3.1 儀器設備準備和實驗環境營造

為了保證實驗的有效性和精確性，本次實驗采取的設備是德國依科視朗國際射線有限公司生產的工業 CT 系統。該種CT系統具有兩種優勢明顯的掃描系統，其一就是線陣掃描探測器，其二是面陣掃描探測器，這兩種探測器的空間分辨率極高，能夠達到4.0lp/mm，對于構建的檢測精確性能夠做出一定的保障[2]。

3.2 試樣選擇

主要選擇由高硅氧材料和碳纖維材料加工成型的復合材料制品。

3.3 技術手段選取

第一種可以采取的技術就是聲發射檢測技術（ Acoustic Emission） ，該種技術在實際的應用過程中，主要是通過對樹脂基復合材料的組成成分和結構的加載過程中產生的發射信號進行相應的檢測和分析，從而評價樹脂基復合材料的質量水平，以及存在的一些缺陷，便于在實際的應用過程中，能夠有效提升實驗的效率。第二種是采用射線檢測技術（ Radiographic Testing，即RT）是利用射線（ X 射線、γ 射線、中子射線等）穿過物體時的吸收和散射的特性，檢測其內部結構不連續性的技術。這種技術的應用主要針對于樹脂聚集與纖維聚集存在缺陷的地方，能夠才分層、分級的角度詳細探測出材料的缺陷問題。該種技術的優勢較為明顯，還能夠在穿透能量足夠的情況下，不受試件幾何結構限制。

4 工業CT在樹脂基復合材料缺陷檢測中的應用

首先要對實驗結果進行分析，在精確的數據分析之后，能夠結合不同缺陷的圖像特征進行判斷，從而便于缺陷的消除和完善。畫質最為明顯的就是氣孔缺陷的CT圖像。作為導致樹脂基復合材料質量不合格的重要因素，氣孔是在原本使用的材料還沒有經過一定時效的預熱過程后就直接投入使用，最終使得原材料中所含水分的含量變大，在后期的融化、固化過程中不僅不會排出水汽，而且還會由于氣體的進入導致更多的氣孔缺陷出現。這一點能夠在圖像上明確的看出來，一般來說，氣孔缺陷的影像圖片一般都會呈現出較多的圓形或者橢圓形、深黑色的黑色區域，整個氣孔的輪廓是光滑的，彼此之間有著明顯的邊界，這就能夠為分析人員提供精確的數據進行分析。另一種是分層缺陷檢測，分層的出現就意味著材料可能出現了嚴重的損傷，造成該現象的原因就是由于在纖維不連續的區域從而存在樹脂的流動和纖維的滑移而導致的，需要引起注意。

利用工業CT技術對樹脂基復合材料制品進行檢測和分析，能夠發現合理的利用工業CT技術，就能夠對樹脂基復合材料中的雜質、氣孔等缺陷問題做出精確性較高的靈敏度的檢測，從而有效優化復合材料制品的工藝技術，從某種程度上來說，能對提升樹脂基復合材料的質量具有較大促進作用，并且能夠大幅度提升工作效率。

5 結束語

綜上所述，在科學技術逐步發展的今天，工業CT技術的發展也在逐步進步，因此，借助工業CT技術對樹脂基復合材料制品進行缺陷檢測顯得十分重要。而且在長時間的實踐經驗中，大量的結果表明，工業CT技術對于樹脂基復合材料制品中的氣孔位置、分層缺陷、雜質分量等都能夠做出精確的檢測，而且還能夠有效缺陷的幾何尺寸。這就反映出工業CT技術對于樹脂基復合材料制品缺陷改造的意義，從而促進復合材料制品的生產工藝完善，提升經濟效益。

參考文獻：

[1]高佳佳，楚瓏晟.纖維增強樹脂基復合材料連接技術研究現狀與展望[J].玻璃鋼/復合材料，2018（02）：101-108.

[2]趙付寶，王從科，張霞，凡麗梅，李金鹿，鄭素萍.工業CT在樹脂基復合材料缺陷檢測中的應用[J].工程塑料應用，2013，41（11）：96-98.