玻璃钢空气耦合超声设备检测与分析

纤维增强复合材料

谈到这里，我们不妨先了解一下关于玻璃钢的制备，简单概述就是将玻璃高温熔化后拉成很细的纤维丝，再与树脂结合形成了玻璃钢，得到了高强度的复合纤维增强材料（CFRP），玻璃纤维和碳纤维在复合材料大家族中都属于“扛把子”级别，它们硬度高、重量轻，在我国广泛用于飞机油箱和管道，救生艇以及汽车制造行业等。具相关数据统计，市面上80%的玻璃纤维都用于制作玻璃钢了，可想而知它在我国材料领域中有很大影响。

多种材料&玻璃纤维拉伸强度

“玻璃钢”｜名字的由来

从严格意义上来讲玻璃钢，不是玻璃，不是钢，它的本质就是一种塑料。之所以为什么叫做玻璃钢，时间将追溯于上世纪50年代，任命于重工业部副部长的赖际发同志，访问苏联时，偶然间看到受原子弹爆炸后高温烧蚀的坦克外壳竟然“毫发无伤”（外壳由玻璃钢制成）赖部长当时心想，我们中国也一定要做出这样的材料，于是在1958年，玻璃钢的的研制工作开始启动，在一遍又一遍的反复测试后，研制出我国第一块玻璃钢。

中国第一块玻璃钢

第一块玻璃钢研制成功赖际发兴奋地说：“国外把这种产品叫增强塑料”，我看它强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽，就叫玻璃钢吧。从此玻璃钢一词沿用至今中国复合材料工业也就此起步。

关于玻璃钢复合材料的发展，自1958年至今从未停止，上世纪80年代，玻璃钢走进千家万户，可以用作装修材料，成为日常生活所需；在污水处理设备池体上也大量使用玻璃钢材料，起到与外界隔离污染效果。因其良好的吸声隔热性能，在飞机雷达罩、卫星天线、以及高温管道等场景使用。因此，一些高校院所和科研单位，不惜投入花费大量时间和金钱去探索玻璃钢材料新工艺、新产品的质量如何？对复合材料领域发展与延伸具有重要意义。

空耦｜超声波技术

空气耦合超声设备”自问世以来，解决了不少特殊纤维复合材料检测难题，它是一种真正意义上非接触式无损检测，无需耦合剂，并完全消除接触式检测存在的影响。空耦检测也不是市面上唯一的非接触式检测，红外热成像也属于非接触检测，为什么选择前者呢？这时我们就要考虑材料跟本身的特性，复合材料玻璃钢本身密度低，利用大范围红外热成像检测，面对微小缺陷时很难实现检测，空耦超声作为一种低成本的非接触检测手段在玻璃钢检测中存在一定优势。

面对复合材料胶粘工艺、低密度、泡沫夹层等工艺制品来说，空耦超声是实现对特殊材料内部缺陷检测的有效手段。玻璃钢虽性能优异，但是在使用或生产阶段会极大影响材料的稳定性和安全性。玻璃钢属于纤维增强材料，具有平铺结构和各向异性，在应用于如航空级别复杂恶劣的环境中，冲击力的影响下容易形成内部分层、夹杂、孔洞、脱粘等缺陷，利用采声研发空耦超声设备检测生成C扫描图像，快速发现内部缺陷。

玻璃纤维板人工打孔缺陷超声C-Scan图像

空气耦合超声透射法利用两个空气耦合超声换能器进行缺陷扫描，空气耦合超声换能器位于被检材料两侧，两换能器的中心轴线重合，且与工件的上下表面垂直。可以快速判断出复合材料是否存在缺陷。与常规水浸超声技术相比，适用于无法使用耦合剂液体的特殊材质：纤维材料、泡沫材料、陶瓷材料、电池等。典型案例有：碳纤维脱胶分层检测、电池气泡缺陷检测、云母材料电芯外壳分层检测等。