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应用说明

判断粘接完整性的常规超声振铃检测

判断粘接完整性的振铃检测

应用

超声检测技术可以辨别外层的高阻抗材料，如：金属或陶瓷，与内层的低阻抗材料，如：塑料、复合材料或橡胶，之间是否存在脱粘情况。这项技术还可以应用于很多金属与金属胶合的检测应用中。

背景

当具有相似声阻抗（密度乘以声速）的材料被接合在一起时，如：被焊接或钎焊在一起的金属，或被熔接在一起的塑料，通常可以通过来自两种材料交界处的第一个回波的波幅判断粘接是否缺失的情况。一般来说，来自粘接与脱粘界面的反射信号的波幅会有极大的不同。不过，如果两种材料的声阻抗有很大的差异，例如：粘接在一起的金属与聚合物，则即使两种材料的机械粘接质量很好，它们在声学阻抗上的差异也会使在材料的交界处生成的反射信号具有很高的波幅。从粘接界面和脱粘界面生成的回波波幅的差别可能会很小，不易察觉，特别是在探头的耦合条件不一致的情况下。在使用环氧树脂或其它低阻抗黏合剂将一种金属粘接到另一种金属时，也会出现同样的情况。即使在粘接完好的情况下，除非黏合剂层特别薄，否则将形成一个会产生很大反射信号的低阻抗粘接线。

注意：如果低阻抗材料在外侧，或者工件的几何形状只可使探头在粘接的低阻抗材料上耦合，则我们建议使用辨别相位的检测程序进行检测。这个检测程序在奥林巴斯的应用注释《通过辨别常规超声信号相位的变化核查材料粘接的完整性》中有述。

如果检测必须从粘接的高阻抗材料进行，则本应用注释中说明的振铃技术通常是最好的检测方法。使用振铃技术进行检测时，检测人员要观察来自两种材料交界处的一系列多重反射信号，并寻找连续回波的波幅，或振铃包络，在变化速率方面的差异，以判断粘接和脱粘两种情况。当声波在金属或其它高阻抗材料中多次反射时，波幅在每次反射时会成倍变化。例如：在脱粘和粘接部位所分别反射的第一个回波之间的波幅差可能为难以察觉的5 %，而在第五个回波上所表现的差异会成为25 %，在第十个回波上则会达到50 %。两个单个回波之间的变化可能很小，但是一系列回波所表现出来的总和变化则会大得多，且更加易于辨别。在典型的粘接检测中，粘接和脱粘部位会分别生成各自不同的振铃信号模式。

设备

这种检测可以使用任何标准的超声探伤仪完成，如：EPOCH 650或EPOCH 6LT探伤仪。还可以使用超声脉冲发生器/接收器。所用探头通常是频率范围在2.25 MHz到20 MHz之间的普通延迟块探头，如：V207-RB、V206-RB、V202-RM或V208-RM。为具体检测应用选择特定探头时要考虑到材料的厚度、几何形状和声学特性等因素。

检测程序

设置增益，使来自粘接完好的参考样件的第一个底面回波达到80%满屏高，设置屏幕的宽度范围，使一系列底面回波都出现在屏幕上。在下面的第一个波形图中，第一个波峰是来自延迟块界面的回波，接下来的几个峰值是来自2.5毫米厚的钢材料与塑料内衬的粘接界面的多重底面回波。在这个示例中，因为金属被粘接到背衬层材料，而钢材料底面上粘接的聚合物的作用相当于一个机械阻尼机制，因此回波会衰减得相对快一些。使用DAC功能划出一条曲线会有助于完成检测，因为这条曲线标出了来自已知合格粘接界面的振铃包络。

来自粘接金属的变化缓慢的振铃图形，DAC曲线被设为参考：

如果这两种材料之间发生脱粘，就不会存在这种阻尼效果，而波峰就会变得更大，并超出参考曲线，如下面的第二张图所示。

来自脱粘金属的振铃图形，峰值超出了参考曲线：

请注意：多重回波的相对波幅向着屏幕右侧增长的速度更快。虽然粘接和脱粘的界面在振铃图形上所表现的确切差异取决于两种材料的相对声阻抗，以及衰减系数，但是从原则上说，这种检测方式适用于任何一种高阻抗材料与任何一种低阻抗材料的粘接检测。将代表两个参考标准试块特性的两张图形记录下来，并将来自被测样件的波形与它们进行比较，可以判断被测样件的粘接存在或粘接缺失情况。

必须要记住这类检测只能测出材料是否处于粘接或脱粘的情况，而不能测出粘接的质量程度。此外，材料必须由胶粘剂或类似的粘合剂粘接才会获得具有声学特性的粘合效果。没有粘合剂而只靠压力，几乎不足以产生具有声学特性的粘接效果。

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判断粘接完整性的常规超声振铃检测

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背景

设备

检测程序

来自粘接金属的变化缓慢的振铃图形，DAC曲线被设为参考：

来自脱粘金属的振铃图形，峰值超出了参考曲线：

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