[实用新型]一种复合材料层合板制孔分层检测的染色剥离装置

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料层合板制孔缺陷检测领域。

背景技术

在复合材料制孔工艺实验研究及工艺优化中，孔壁分层损伤是衡量制孔质量的主要指标之一，准确、高效并且低成本地检测出每个层间的分层情况，对降低实验研究成本、验证工艺优化方案的可行性有着重要意义。

目前国内外常用的复合材料层合板制孔分层检测技术有SEM检测法、光学显微镜检测法、超声波C扫描检测法、工业CT检测法等。这些分层检测方法都有其局限性。SEM检测法和光学显微镜检测法只能检测孔的进出口分层情况，超声波C扫描检测得到的是整个板厚的综合分层情况，工业CT检测一般得到的是若干个层间的综合情况，都没有得到每个层间的分层情况；其次，这几种检测方法对设备要求严格，实验成本比较高。

文献“张厚江，陈五一，陈鼎昌，碳纤维复合材料钻孔分层的渗透检测,航空制造技术(2004)78—80”公开了一种复合材料层合板制孔分层的氯化金（分子式AuCl₃·HCl·4H₂O）渗透液检测法，用氯化金的乙醚溶液对孔壁进行渗透染色，在保温炉中加热破坏基体将层合板各层分别剥离并测量染色区域，该方法的检测结果反映了各个层间分层缺陷的具体情况，达到了较为理想的检测效果。但由于氯化金熔点较低（250℃左右），基体破坏前氯化金已经熔化，可能会在加热过程中造成染色区域变化；另一方面氯化金含金量较高（47.8%以上），价格较为昂贵，导致实验成本较高。

综上所述，常用SEM检测法、光学显微镜检测法、超声波C扫描检测法、工业CT检测法等无损检测方法实验成本高，不能得到每个层间的分层情况；而氯化金渗透液检测法虽然能基本满足实验中分层检测要求，但存在着染色剂流动和实验成本问题。因此有必要发明一种新的方法，能够准确、高效并且低成本地检测出复合材料层合板孔壁每个层间的分层情况。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复合材料层合板制孔分层染色剥离检测系统，能够准确地检测出复合材料层合板制孔后每个层间的分层情况，建立孔壁分层损伤立体模型，同时降低分层检测的实验成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括纳米级研磨平台、超声分散机、渗透液涂覆平台、数控恒温炉和电耦合图像传感器和图像处理器。纳米级研磨平台将无机染色粉末制成纳米级粉末，超声分散机将纳米级无机染色粉末均匀分散到乙醚中形成渗透液，渗透液涂覆平台将渗透液涂覆在孔壁上，数控恒温炉将基体破坏，电耦合图像传感器将分层的图像信息转换成数字信息并传递数据，图像处理器完成分层数字信息的处理并生成孔壁分层立体化模型。

所述纳米级研磨平台由颗粒研磨机、纳米级滤布、烧杯组成，颗粒研磨机将无机染色物质研磨成粉末状，粉末放置在纳米级滤布中央，纳米级滤布放置在烧杯上方，使得滤过的粉末收集在烧杯中。

所述超声分散机包括超声发射器和试管，试管置于超声发射器覆盖区，试管中装有乙醚和无机染色粉末的混合物。

所述渗透液涂覆平台包括蒸发皿及毛刷、玻璃杯，玻璃杯置于试板下方，用于支撑试板并接收多余渗透液。

所述数控恒温炉包括恒温炉和微型计算机，在恒温炉中的温度传感器将温度信号传递给计算机，计算机的控制程序根据温度信号生成控制指令传递给恒温炉。

所述图像处理器是一个包含图像处理软件的计算机，图像处理软件可以实现图像阈值法分割、图像轮廓提取、区域面积计算、最大直径提取和图像信息管理等功能。

本发明工作时包括以下步骤：

（1）针对待检测的复合材料层合板材料属性，选择无机染色物质，要求无机染色物质的颜色为白色或亮黄色、熔点高于基体破坏温度、基体破坏温度下与环氧树脂不反应，一般选择硫酸盐，包括硫酸钡（BaSO₄）和硫酸铅（PbSO₄）。

（2）将无机染色物质研磨成粉末状，筛选出纳米级无机染色粉末。

（3）按照1g纳米无机染色粉末对应20ml乙醚的比例，用超声分散方法把无机染色粉末均匀分散到乙醚中，形成无机染色渗透液。

（4）将无机染色渗透液均匀涂覆在试板的孔壁上，室温放置10分钟以上，再次涂覆，重复涂覆操作5遍以上，室温放置半小时以上，使乙醚自然挥发。

（5）将渗透好的试板保持合适温度（比基体破坏温度高50℃~100℃，低于纤维破坏温度），待基体完全燃烧后将试板取出。

（6）分别进行各层间的图像数据采集。