專利名稱：一種復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料層合板制孔缺陷檢測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]在復(fù)合材料制孔工藝實(shí)驗(yàn)研究及工藝優(yōu)化中，孔壁分層損傷是衡量制孔質(zhì)量的主 要指標(biāo)之一，準(zhǔn)確、高效并且低成本地檢測(cè)出每個(gè)層間的分層情況，對(duì)降低實(shí)驗(yàn)研究成本、 驗(yàn)證工藝優(yōu)化方案的可行性有著重要意義。[0003]目前國(guó)內(nèi)外常用的復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)技術(shù)有SEM檢測(cè)法、光學(xué)顯微鏡 檢測(cè)法、超聲波C掃描檢測(cè)法、工業(yè)CT檢測(cè)法等。這些分層檢測(cè)方法都有其局限性。SEM檢 測(cè)法和光學(xué)顯微鏡檢測(cè)法只能檢測(cè)孔的進(jìn)出口分層情況，超聲波C掃描檢測(cè)得到的是整個(gè) 板厚的綜合分層情況，工業(yè)CT檢測(cè)一般得到的是若干個(gè)層間的綜合情況，都沒有得到每個(gè) 層間的分層情況；其次，這幾種檢測(cè)方法對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)成本比較高。[0004]文獻(xiàn)“張厚江，陳五一，陳鼎昌，碳纖維復(fù)合材料鉆孔分層的滲透檢測(cè)，航 空制造技術(shù)(2004)78— 80”公開了一種復(fù)合材料層合板制孔分層的氯化金(分子式 AuCl3 · HCl · 4H20)滲透液檢測(cè)法，用氯化金的乙醚溶液對(duì)孔壁進(jìn)行滲透染色，在保溫爐中 加熱破壞基體將層合板各層分別剝離并測(cè)量染色區(qū)域，該方法的檢測(cè)結(jié)果反映了各個(gè)層間 分層缺陷的具體情況，達(dá)到了較為理想的檢測(cè)效果。但由于氯化金熔點(diǎn)較低(250°C左右)， 基體破壞前氯化金已經(jīng)熔化，可能會(huì)在加熱過程中造成染色區(qū)域變化；另一方面氯化金含 金量較高(47. 8%以上)，價(jià)格較為昂貴，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本較高。[0005]綜上所述，常用SEM檢測(cè)法、光學(xué)顯微鏡檢測(cè)法、超聲波C掃描檢測(cè)法、工業(yè)CT檢 測(cè)法等無損檢測(cè)方法實(shí)驗(yàn)成本高，不能得到每個(gè)層間的分層情況；而氯化金滲透液檢測(cè)法 雖然能基本滿足實(shí)驗(yàn)中分層檢測(cè)要求，但存在著染色劑流動(dòng)和實(shí)驗(yàn)成本問題。因此有必要 發(fā)明一種新的方法，能夠準(zhǔn)確、高效并且低成本地檢測(cè)出復(fù)合材料層合板孔壁每個(gè)層間的 分層情況。發(fā)明內(nèi)容[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料層合板制孔分層染色剝離檢 測(cè)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出復(fù)合材料層合板制孔后每個(gè)層間的分層情況，建立孔壁分層損 傷立體模型，同時(shí)降低分層檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)成本。[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括納米級(jí)研磨平臺(tái)、超聲分散機(jī)、滲 透液涂覆平臺(tái)、數(shù)控恒溫爐和電耦合圖像傳感器和圖像處理器。納米級(jí)研磨平臺(tái)將無機(jī) 染色粉末制成納米級(jí)粉末，超聲分散機(jī)將納米級(jí)無機(jī)染色粉末均勻分散到乙醚中形成滲透 液，滲透液涂覆平臺(tái)將滲透液涂覆在孔壁上，數(shù)控恒溫爐將基體破壞，電耦合圖像傳感器將 分層的圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息并傳遞數(shù)據(jù)，圖像處理器完成分層數(shù)字信息的處理并生成 孔壁分層立體化模型。[0008]所述納米級(jí)研磨平臺(tái)由顆粒研磨機(jī)、納米級(jí)濾布、燒杯組成，顆粒研磨機(jī)將無機(jī)染色物質(zhì)研磨成粉末狀，粉末放置在納米級(jí)濾布中央，納米級(jí)濾布放置在燒杯上方，使得濾過 的粉末收集在燒杯中。[0009]所述超聲分散機(jī)包括超聲發(fā)射器和試管，試管置于超聲發(fā)射器覆蓋區(qū)，試管中裝 有乙醚和無機(jī)染色粉末的混合物。[0010]所述滲透液涂覆平臺(tái)包括蒸發(fā)皿及毛刷、玻璃杯，玻璃杯置于試板下方，用于支撐 試板并接收多余滲透液。[0011]所述數(shù)控恒溫爐包括恒溫爐和微型計(jì)算機(jī)，在恒溫爐中的溫度傳感器將溫度信號(hào) 傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的控制程序根據(jù)溫度信號(hào)生成控制指令傳遞給恒溫爐。[0012]所述圖像處理器是一個(gè)包含圖像處理軟件的計(jì)算機(jī)，圖像處理軟件可以實(shí)現(xiàn)圖像 閾值法分割、圖像輪廓提取、區(qū)域面積計(jì)算、最大直徑提取和圖像信息管理等功能。[0013]本發(fā)明工作時(shí)包括以下步驟[0014]( I)針對(duì)待檢測(cè)的復(fù)合材料層合板材料屬性，選擇無機(jī)染色物質(zhì)，要求無機(jī)染色物 質(zhì)的顏色為白色或亮黃色、熔點(diǎn)高于基體破壞溫度、基體破壞溫度下與環(huán)氧樹脂不反應(yīng)，一 般選擇硫酸鹽，包括硫酸鋇(BaSO4)和硫酸鉛(PbSO4)。[0015](2)將無機(jī)染色物質(zhì)研磨成粉末狀，篩選出納米級(jí)無機(jī)染色粉末。[0016](3)按照Ig納米無機(jī)染色粉末對(duì)應(yīng)20ml乙醚的比例，用超聲分散方法把無機(jī)染色 粉末均勻分散到乙醚中，形成無機(jī)染色滲透液。[0017](4)將無機(jī)染色滲透液均勻涂覆在試板的孔壁上，室溫放置10分鐘以上，再次涂 覆，重復(fù)涂覆操作5遍以上，室溫放置半小時(shí)以上，使乙醚自然揮發(fā)。[0018](5)將滲透好的試板保持合適溫度(比基體破壞溫度高50°C 100°C，低于纖維破 壞溫度)，待基體完全燃燒后將試板取出。[0019](6)分別進(jìn)行各層間的圖像數(shù)據(jù)采集。[0020](7)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)分析處理，采用閾值法分割圖像，并進(jìn)行圖像輪廓提取，計(jì)算并 存儲(chǔ)圖像輪廓的分層信息，包括最大直徑和輪廓面積。[0021]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明對(duì)設(shè)備要求低，系統(tǒng)所使用的設(shè)備都是常見儀器或 裝置，檢測(cè)成本低；可以檢測(cè)復(fù)合材料層合板每個(gè)層間的分層損傷情況，能夠建立立體化分 層模型。[0022]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。


[0023]圖1是復(fù)合材料層合板制孔分層染色剝離檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；[0024]圖2是分層染色區(qū)域示意圖；[0025]圖中，1-納米級(jí)研磨平臺(tái)；2_顆粒研磨機(jī)；3_納米級(jí)濾布；4-燒杯；5_超聲分散 機(jī)；6_超聲發(fā)射器；7-試管；8_滲透液涂覆平臺(tái)；9_蒸發(fā)皿及毛刷；10_試板；11_玻璃杯； 12-數(shù)控恒溫爐；13_恒溫爐；14_微型計(jì)算機(jī)；15_電耦合圖像傳感器；16_圖像處理器； 17-纖維束；18_孔；19-分層染色區(qū)域。
具體實(shí)施方式
[0026]本發(fā)明屬于復(fù)合材料層合板制孔缺陷檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)復(fù)合材料層合板制孔分層的染色剝離檢測(cè)方法及系統(tǒng)，適用于復(fù)合材料制孔工藝實(shí)驗(yàn)研究中的分層檢測(cè)。[0027]—個(gè)復(fù)合材料層合板制孔分層染色剝離檢測(cè)系統(tǒng)，包括納米級(jí)研磨平臺(tái)1、超聲分 散機(jī)5、滲透液涂覆平臺(tái)8、數(shù)控恒溫爐12、電耦合圖像傳感器15和圖像處理器16六個(gè)部 分。納米級(jí)研磨平臺(tái)I用于將硫酸鋇制成納米級(jí)粉末，超聲分散機(jī)5用于將硫酸鋇粉末均 勻分散到乙醚中形成滲透液，滲透液涂覆平臺(tái)8用于將滲透液涂覆在孔壁上，數(shù)控恒溫爐 12用于將基體破壞，電耦合圖像傳感器15用于將分層的圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息并傳遞 數(shù)據(jù)，圖像處理器16用于分層數(shù)字信息的處理并生成孔壁分層立體化模型。[0028]所述納米級(jí)研磨平臺(tái)I由顆粒研磨機(jī)2、納米級(jí)濾布3、燒杯4組成，納米級(jí)濾布3 放置在燒杯4上方，使得濾過的粉末收集在燒杯4中。[0029]所述超聲分散機(jī)5主要包括超聲發(fā)射器6和試管7，試管7置于超聲發(fā)射器6的超 聲覆蓋區(qū)，試管7中裝有乙醚和無機(jī)染色粉末的混合物。[0030]所述滲透液涂覆平臺(tái)8包括蒸發(fā)皿及毛刷9、玻璃杯11，玻璃杯11置于試板10下 方，用于支撐試板10并接收多余滲透液。[0031]所述數(shù)控恒溫爐12包括恒溫爐13和微型計(jì)算機(jī)14，在恒溫爐13中的溫度傳感器 將溫度信號(hào)傳遞給微型計(jì)算機(jī)14，微型計(jì)算機(jī)14的控制程序根據(jù)溫度信號(hào)生成控制指令 傳遞給恒溫爐13。[0032]所述圖像處理器16是一個(gè)包含圖像處理軟件的計(jì)算機(jī)，圖像處理軟件可以實(shí)現(xiàn) 圖像閾值法分割、圖像輪廓提取、區(qū)域面積計(jì)算、最大直徑提取和圖像信息管理等功能。[0033]本發(fā)明工作時(shí)包括以下步驟[0034](I)待檢測(cè)CFRP試板材料為T300/E-44，尺寸為125mm X 30mm X 5mm，板中央位置有 直徑為6mm的孔，根據(jù)試板材料，選擇硫酸鋇(分子式BaSO4)作為染色物質(zhì)。[0035](2)在顆粒研磨機(jī)中將硫酸鋇(分子式BaSO4)研磨成粉末狀，用納米級(jí)濾布進(jìn)行篩 選，得到硫酸鋇納米級(jí)粉末。[0036](3)把Ig硫酸鋇粉末投入裝有20ml乙醚溶液的試管中，在超聲分散機(jī)中將硫酸鋇 均勻分散到乙醚中，形成硫酸鋇粉末滲透液。[0037](4)將硫酸鋇粉末滲透液涂覆在試板的孔壁上，放置十分鐘以上，再次涂覆，重復(fù) 涂覆操作5次以上，將試板置于通風(fēng)陰涼處一個(gè)小時(shí)。[0038](5)將滲透好的試板置于恒溫爐中加熱，保持400°C二十分鐘，待基體完全燃燒后 將試板取出。[0039](6)根據(jù)纖維的排列方式分辨每個(gè)纖維層，用鑷子依次剝開每一層，并分別進(jìn)行層 間的圖像數(shù)據(jù)采集。[0040](7)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)分析處理，計(jì)算分層區(qū)域面積、提取最大分層直徑、確定最大分 層直徑的角度，建立每層數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，存儲(chǔ)管理各層的分層數(shù)據(jù)，建立孔壁分層損傷立體模 型。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置，包括納米級(jí)研磨平臺(tái)、超聲分散機(jī)、滲透液涂覆平臺(tái)、數(shù)控恒溫爐和電耦合圖像傳感器和圖像處理器，其特征在于納米級(jí)研磨平臺(tái)將無機(jī)染色粉末制成納米級(jí)粉末，超聲分散機(jī)將納米級(jí)無機(jī)染色粉末均勻分散到乙醚中形成滲透液，滲透液涂覆平臺(tái)將滲透液涂覆在孔壁上，數(shù)控恒溫爐將基體破壞，電耦合圖像傳感器將分層的圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息并傳遞數(shù)據(jù)，圖像處理器完成分層數(shù)字信息的處理并生成孔壁分層立體化模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置，其特征在于所述的無機(jī)染色粉末選擇硫酸鹽，包括硫酸鋇和硫酸鉛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置，其特征在于所述納米級(jí)研磨平臺(tái)由顆粒研磨機(jī)、納米級(jí)濾布和燒杯組成，顆粒研磨機(jī)將無機(jī)染色物質(zhì)研磨成粉末狀，粉末放置在納米級(jí)濾布中央，納米級(jí)濾布放置在燒杯上方，使得濾過的粉末收集在燒杯中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置，其特征在于所述滲透液涂覆平臺(tái)包括蒸發(fā)皿及毛刷、玻璃杯，玻璃杯置于試板下方，用于支撐試板并接收多余滲透液。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種復(fù)合材料層合板制孔分層檢測(cè)的染色剝離裝置，納米級(jí)研磨平臺(tái)將硫酸鋇制成納米級(jí)粉末，超聲分散機(jī)將硫酸鋇粉末均勻分散到乙醚中形成滲透液，滲透液涂覆平臺(tái)將滲透液涂覆在孔壁上，數(shù)控恒溫爐將基體破壞，電耦合圖像傳感器將分層的圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息并傳遞數(shù)據(jù)，圖像處理器完成分層數(shù)字信息的處理并生成孔壁分層立體化模型。本實(shí)用新型對(duì)設(shè)備要求低，系統(tǒng)所使用的設(shè)備都是常見儀器或裝置，檢測(cè)成本低；可以檢測(cè)復(fù)合材料層合板每個(gè)層間的分層損傷情況，能夠建立立體化分層模型。
文檔編號(hào)G01N1/30GK202854047SQ20122037583
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者張開富, 齊振超, 程暉, 孟慶勛, 李原 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)