最近在一篇文章发表在开放获取期刊科学报告,研究人员讨论了非破坏性方法评估质量的高分子金属分层利用数字全息vibrometry和兰姆波。
研究:非破坏性技术使用数字全息vibrometry和羊肉质量测定高分子金属复合材料。图片来源:约书亚桑德森媒体/ Shutterstock.com
背景
高分子金属复合材料已成为近年来越来越普遍。越来越多的汽车制造商试图减轻他们的产品以提高运营效率和降低生产成本。层压材料亚博网站下载的两个合作伙伴应选用基于某些特征。
这些天,两个组件的装配是直接加工过程中完成,而不需要任何进一步的阶段,使用标准的注塑技术用金属插入。然而,聚合物的关节的匆匆生产周期缺陷可能导致连接。
虽然高分子金属复合材料的生产过程越来越普遍,一个重要的担忧仍然脆弱隐藏的发展或几乎没有明显的缺陷。而内部缺陷等材料,这可能产生重大影响的存在在成品的强度,是具亚博网站下载有挑战性的探测、表面缺陷等材料可以很简单。无损检测(NDT)是一种有用的技术检查各个部分的任何潜在的隐藏的缺陷。对大对象和高刺激频率,传统和著名的无损检测技术应用利用兰姆波。
侧面图样本的一个缺陷显示;尺寸在毫米。图片来源:Nowak-Grzebyta J et al .,科学报告
关于这项研究
在这项研究中,作者采用非破坏性技术数字全息vibrometry(干热河谷)找到分层脱胶黑点由铝和聚合物。振动的振幅和相位模式样本的同时记录了金属和聚合物的层压板在低频率使用A0 30千赫的兰姆波。这些模式被用来定位分层脱胶黑点。常规的兰姆波的频率范围被认为,兰姆波的振幅和频率相关兰姆波传播速度都是研究关于传输品质较低频率。
团队证明,层压板缺陷表现时,这些属性也改变了。可以确定一个示例基于兰姆波的行为损坏了即使没有本地化的问题。方法是扩大和反对称A0兰姆波在层压铝样品的不同振动频率由三种不同的聚合物被观察到,他们的行为被用来寻找隐藏的缺陷。100千赫以上的高频率,兰姆波传播的各向同性介质是定义良好的。分层和相对低频范围的30千赫,事实并非如此。
研究人员集中在缺陷的影响对复合材料在低频范围内振动发生在日常生活中,例如,在经常使用的设备如超声波动物驱虫剂或洗衣机,以及在火车站等公共场所或库。数字全息vibrometry(干热河谷)来跟踪同时兰姆波传播层压板的金属和聚合物。尤其是复合材料,它遵守双方非常有益。通过这种方式,结合的有效性分层由聚合物和铝合金混合形成的评估。
波顿的一个示例使用的两种类型的压电trandsucers位置:1:样品,2:压电换能器;左:KingState kpe - 827,右:πp - 010.00 - p;尺寸在毫米。图片来源:Nowak-Grzebyta J et al .,科学报告
观察
蓝姆波频率观测范围(LFOR)的层压板缺陷可以看到更多的是依赖缺陷的大小比聚合物使用的类型。兰姆波传播在随后的聚合物在所有完美的aluminum-polymer的金属复合材料。这显示了两层之间的附着力强,展示了使用任何聚合物的可行性研究创建一个健壮的层压板。提出设置需要访问以来双方的样品同时被观察金属和聚合物表面。有各种方式,结合故障可以显现。在每个实例中,缺陷降低了LFOR。
反对称A0羊肉波速和频率曲线也显著改变。在频率大于10 kHz,曲线之间的差异的金属和半晶状的聚合物是明显的。的聚合物部分聚偏二氟乙烯(PVDF) Al D层压板的缺陷有羊肉波速大约40% 15 kHz的频率低于铝层。对于半晶状的聚合物,层压板缺陷之间的差距扩大振动振幅的金属和聚合物。
这种差异从40 - 50%增加为PVDF Al为PVDF Al D 60 - 70%,尤其是对PVDF,至少表现出振动传播的调查材料。亚博网站下载然而,即使对于分层缺陷,几乎没有区别的振动振幅无定形PC。因此,对于复合材料与聚合物有良好的振动传输测试范围的低频率,振幅标准不是有用的。
兰姆波相速度的比较纯粹的聚合物和铝样品。图片来源:Nowak-Grzebyta J et al .,科学报告
结论
总之,本研究两个半晶状的聚合物和一个非晶态聚合物用于层压制品的发展。
作者提到了测试样本测试使用提出了额外的强度测试技术适当的尺寸。这是有利于标准组件测试在实验室环境以及工业生产的设置。
团队强调,在这项研究中所述的无损检测方法需要一个短的时间来评估两种复合材料连接。亚博网站下载他们强调,这是一个典型的层压板的有用扩展测试,也可以在完成生产线采用干热河谷检测兰姆波。
引用
Nowak-Grzebyta, J。Stachowska E。,梅耶尔,F。,等。(2022)非破坏性技术使用数字全息vibrometry和羊肉质量测定高分子金属复合材料。科学报告,12,p . 18041。https://www.nature.com/yabo214articles/s41598 - 022 - 22853 - 2
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