新X光、中子成像技術為大型復合材料無損檢測帶來福音
2016-02-24 11:47:59
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由于無損檢測技術具有高精確性,非破壞性,全面性以及全程探測性等優點,因此被廣泛應用于軍工、醫療檢測和日常工業領域中。例如:
1、焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質量。
2、狀態檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。
3、內腔檢查。當某些產品(如蝸輪泵、發動機等)工作后,按技術要求規定的項目進行內窺檢測。
4、裝配檢查。當有要求和需要時,使用同三維工業視頻內窺鏡對裝配質量進行檢查;裝配或某一工序完成后,檢查各零部組件裝配位置是否符合圖樣或技術條件的要求;是否存在裝配缺陷。
5、多余物檢查。檢查產品內腔殘余內屑,外來物等多余物。
6、醫療檢測
難題?
難題?
就如同醫院或者診所中體型較大的病人安置在x光掃描床上接受CT(計算機斷層掃描)掃描是個難題一樣,當進行地面檢測時,要利用x光來檢測微小缺陷的大型、笨重的飛機復合材料組件也同樣不易。像機翼和直升機槳葉等較長的部件,還有機身組件等笨重部件,都根本不適合放入現有的x光NDT(無損檢測)掃描儀中。要捕捉許多平坦且長的航空航天部件的三維成像數據時,必須旋轉掃描儀中的零件,或者圍繞著該零件移動掃描儀獲得所有方向的圖像,而這些太過于笨重的部件根本無法實現。
新發現!!!
一個由英國政府支持,包含了南安普敦大學和倫敦大學學院(UCL)的研究人員,以及英國航空公司和X光設備的制造商的團體,正在試圖通過開發兩種新的能夠容納過大或笨拙組件的X光成像技術,這些新系統將提高我們在大型多層碳纖維復合材料部件中發現微小的生產缺陷-微米大小的空隙和夾雜物-的能力。同時,美國國防高級研究計劃局(DARPA)在研究用中子束來代替x光進行復合材料的無損檢測(NDT)。

研究計算機斷層掃描的南安普敦大學中心的副主任ThomasBlumensath說道“這些新系統將使我們在大型多層碳纖維復合材料部件中發現微小的生產缺陷--微米大小的空隙和夾雜物,具有更強查缺能力。這些部件在現在飛機上被越來越多的使用。這些能力將最終有助于生產和維護過程,并將有助于開發更環保的飛機,以及增強整個飛機安全性。”
層流斷層掃描法和x光背向散射法
該項目由CAN財團支持,并同時由兩個團隊研究著兩種不同的成像方法:層流斷層掃描法和x光背向散射法。
該項目由CAN財團支持,并同時由兩個團隊研究著兩種不同的成像方法:層流斷層掃描法和x光背向散射法。
南安普頓影像中心的研究員和英國德比的Nikon Metrology(尼康計量)公司將共同致力于研究計算斷層掃描(CL)的x光法來掃描和可視化大型平坦零件的內部。即使用層析成像系統和計算機算法來收集掃描數據并重建成三維的體積圖像,采用CL技術來克服常規CT技術針對大型平坦零件掃描的局限性。CL系統通常使用線性平移或有限角旋轉掃描零件。掃描儀將平行于平面運動,硬件和軟件將會發展到允許南安普頓的NiKon Metrology(尼康計量)225 / 450kV X射線掃描儀進行層析成像。
同時,在諾丁漢的Axi-Tek公司和倫敦大學(UCL)的研究人員將開發一種新的x光背向散射檢測技術用來研究大面積復合結構,如機翼、發動機整流罩和機身部件。基于背向散射的X光檢測系統,也稱“單邊”x光檢測系統,是將X光源和探測器在放在同一邊,已用于航空公司行李安檢。他們通常是利用一個恒電位X光源和一個旋轉的準直器來形成一個掃描射線,來掃描觀測對象的表面。專家們也正在開發X射線相位對比成像技術,就是當X射線穿過材料時,可以檢測x射線的相位變化。該方法依賴于材料將射線“相移”而不是吸收它們,從而能夠更好的檢測常規X射線系統通常看不到的特征。
緊湊型中子掃描儀
更好的了解密集物體的內部情況,例如檢測金屬機翼的腐蝕情況或者復合材料的制造缺陷,美國國防部高級研究計劃局官員計劃在新項目高強緊湊式中子源中開展研究項目(ICONS項目)。
相關研究人員表示,雖然X光照相術可以非常好的凸顯出較重的化學元素,如金屬元素,但它不能很好的成像較輕的元素,如氫元素和碳元素。相比之下,中子照相術擅長于復合材料中較輕元素的可視化,它使用中子束對物體成像,在某些情況下,它甚至可以確定一個物質的原子構成。但現有的中子源太大,不能像x光機那么便攜。ICONS可以使無損評估擁有比X射線更好的保真度,例如,它能揭露飛機機翼上隱藏的腐蝕或者小缺陷。
ICONS項目中正待解決的瓶頸問題是,一個成功的ICONS項目將提供一個具有重大應用的成像工具,中子裝置通常延伸到幾十米的長度,需要強大的能量源來產生中子束。研究人員正在尋找創新的設計和施工方法把中子加速器從10米以上縮小到1米以下,使它與現在的便攜式X射線管的尺寸相似。因此創造一個高收益同時又能封裝緊湊的定向的中子源是一個重大的挑戰。
知識點延伸:
無損檢測(NDT )是指在不損害或不影響被檢測對象使用性能,不傷害被檢測對象內部組織的前提下,采用射線、超聲、紅外、電磁等原理技術,利用材料內部結構異常或缺陷存在引起的熱、聲、光、電、磁等反應的變化,以物理或化學方法為手段,借助現代化的技術和設備器材,對試件內部及表面的結構、性質、狀態及缺陷的類型、性質、數量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進行檢查和測試的方法。
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