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塑料探傷

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一、塑料的聲學(xué)特性

塑料的聲速一般在1400^-3000米/秒之間，如下所列。

各種塑料的聲速、密度和聲阻抗之間的關(guān)系表：

材料名稱(chēng)：縱波速度（米/秒）： 密度（克/cm3）： 聲阻抗（克/厘米2秒）

樹(shù)脂 1420 1.32 0.91×10^6

聚四氟乙烯 1450 2.17 0.32×10^6

聚乙烯 2160 0.91 0.20×10^6

聚苯乙烯 2450 1.05 0.26×10^6

尼龍6-6 2620 1.11 0.29×10^6

烯酸樹(shù)脂 2670 1.18 0.32×10^6

酚醛樹(shù)脂 3400 1.30 0.4×10^6

超聲波在硬塑料及沒(méi)有填充物的塑料中衰減相對(duì)來(lái)講比較小，如烯酸樹(shù)脂(塑膠玻璃)，鑄型樹(shù)脂、聚苯乙烯、聚酰胺及聚四氟乙烯等;而在軟塑料中的衰減最大，如聚乙烯、聚異丁烯等。在各種增強(qiáng)塑料、玻璃鋼和樹(shù)脂陶瓷合成物等中，超聲波的衰減也較大。超聲波的衰減還隨頻率的升高而增大。圖一所示為幾種塑料的衰減曲線。塑料的聲速和衰減往往與塑料的某些重要牲能有關(guān)，因此通過(guò)聲速或衰減的測(cè)量就可測(cè)出這些性能。一般來(lái)說(shuō)，塑料強(qiáng)度與超聲波傳播速度成正比，與衰減成反比，如圖二所示。

塑料的彈性、均勻性和含濕量等都可用超聲波方法來(lái)測(cè)定。彈性模量可從測(cè)得的聲速和密度來(lái)計(jì)算。均勻性可憑同一材料，在各處測(cè)得的聲速或衰減是否相同來(lái)衡量。當(dāng)一種塑料的含濕量改變時(shí)，其聲速和衰減都隨著發(fā)生變化乙烯探測(cè)儀，只要事先對(duì)這種塑料作好標(biāo)準(zhǔn)曲線，就能用以測(cè)定.塑料的含濕量。

衰減技術(shù)往往采用簡(jiǎn)易的多次脈沖反射法，即將探頭置于塑料塊上，觀察其底波的反射次數(shù)，次數(shù)愈多，表示衰減愈小酒精報(bào)警器，采用這種方法必須保持探頭和試塊之間有恒定不變的聲禍合，否則測(cè)得數(shù)據(jù)的重復(fù)性差。

二、塑料中缺陷的探測(cè)

塑料中的主要缺陷有氣孔、夾雜、分層、粘合不良等。用超聲波探測(cè)缺陷時(shí)，因橫波衰減大，一般采用縱波乙烯探測(cè)儀，探測(cè)頻率常用0.5~1兆赫，當(dāng)塑料衰減很小或測(cè)試厚度較薄時(shí)，也可用2~5兆赫。一般多用脈沖反射法探測(cè)。

探測(cè)塑料半成品的氣泡時(shí)(如聚酞胺、聚四氟乙烯等塑料棒)，直徑在100毫米以上的，頻率可用1~2兆赫甲苯報(bào)警器，以機(jī)油或水作藕合劑，用接觸法探測(cè)。對(duì)于塑料(如聚四氟乙烯)管壁的氣泡，頻率可用1兆赫，用聚焦探頭傾斜入射以液浸法探測(cè)。對(duì)塑料板中分層缺陷和焊縫中缺陷的探測(cè)方法，基本與探測(cè)金屬相同。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的固體燃料合成物及炸藥中裂紋，一般用低頻率(如250千赫)液浸穿透法探測(cè)。超聲波除了能探測(cè)塑料固體燃料外，火箭及宇宙工程中的塑料也可探測(cè)。

三、粘接強(qiáng)度的測(cè)量

不少工業(yè)部門(mén)在需用輕質(zhì)堅(jiān)固的材料時(shí)，往往采用玻璃鋼和其他材料的多層粘接結(jié)構(gòu)或蜂窩式粘接結(jié)構(gòu)等。對(duì)于這些結(jié)構(gòu)，不僅可用超聲方法定性地探測(cè)缺陷乙烯探測(cè)儀，往往還可定量地測(cè)定粘接強(qiáng)度。

利用阻抗法測(cè)量粘接強(qiáng)度。當(dāng)換能器是空載時(shí)，換能器將在兩個(gè)固定的共振頻率處分別出現(xiàn)阻抗最大值和最小值。如換能器藕合到被測(cè)構(gòu)件的表面上，則在換能器之下的那一部分構(gòu)件對(duì)于換能器的作用是提供了一個(gè)聲阻抗(相當(dāng)于在換能器等效電路的串聯(lián)支路上添加了一個(gè)阻抗)。構(gòu)件中的粘接處有不同的粘接強(qiáng)度時(shí)，這聲阻抗中的阻抗的部分就有明顯的變化。換能器將在與原來(lái)不同的頻率上出現(xiàn)阻抗的極值。逐漸改變施加到換能器上的交變電流的頻率(或采用掃頻電路)時(shí)，就能測(cè)得出現(xiàn)阻抗極值時(shí)的共振頻率。

該共振頻率值將隨枯接強(qiáng)度而變，如果對(duì)某些材料的某種粘接結(jié)構(gòu)事先作好粘接強(qiáng)度和共振頻率之間的定標(biāo)曲線，那么在實(shí)測(cè)時(shí)就可利用這些曲線，從測(cè)得的共振頻率求出構(gòu)件等處的粘接強(qiáng)度。

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