航空航天，铁路及交通运输领域

复合材料表面涂层厚度测量

 

复合材料在航空航天和交通运输领域的应用具有诸多优势，例如显著减轻重量（轻量化）、提高强度，以及易于成型为金属难以实现的复杂形状。这类复合材料包括碳纤维增强塑料（CFRP）、纤维增强塑料（FRP）和玻璃纤维增强塑料（GRP）。

波音787飞机约50%的结构由碳纤维增强复合材料（CFRP）等复合材料构成，仅约35%的机身采用铝合金和钛合金等金属材料。空客A350的结构中复合材料占比同样达到约50%。这些材料使两款飞机均具备燃油消耗降低、客舱增压水平提升等优势，从而为乘客提供更舒适的乘机体验。

 

图1 波音787

 

在铁路应用领域，从短途轻轨到高速列车，复合材料凭借其减重特性、降低车轮与轨道磨损的优势以及卓越的耐腐蚀性，实现了显著的节能效果。此外，复合材料兼具高强度特性，且能轻松塑造成复杂形状。许多高速列车动力车采用复合材料鼻锥，正是因为这些复杂结构难以用钢材或铝材制造。

高速列车车厢上的复合外饰件或面板通常至少包含两到三层结构。底漆层用于平整表面瑕疵，干膜厚度范围为100至150微米。底漆层或面漆层厚度范围为50至100微米。防涂鸦层的干膜厚度最低要求为150微米，最高不超过225微米。

涂层厚度测量的意义

对于飞机复合材料表面的涂层，过厚的漆层会导致额外重量增加，并降低防雷击系统的效能。在交通运输应用中，对于铁路机车面漆层不足会削弱涂层的耐候性、抗紫外线能力和抗腐蚀能力，从而缩短防护涂层的使用寿命。

对于公共交通车辆而言，验证防涂鸦涂层厚度至关重要。凭借其多层测量能力，PELT超声波测量仪既能验证新设备上的防涂鸦涂层是否符合制造商规格要求，又能监测在役车辆涂层的厚度。

高速铁路应用包括复合材料鼻锥和前端面、顶板及其他复合部件的涂层检测，这些部件无法通过磁感应或涡流检测方法进行测量。

 

图2 高速铁路

多涂层超声测量

BYK-PELT超声波技术可为航空航天及交通运输领域中遇到的几乎所有基材提供无损分层厚度测量的能力，最多可测量5层。适用基材包括玻璃纤维、碳纤维等复合材料，以及塑料、钛、钢和铝等金属材料。PELT涂层厚度测量仪采用高频换能器技术与超声波原理，实现高精度、高分辨率的测量。

 

图3 复合基材涂料系统在铁路系统的应用实例

标准与文献

[1] ASTM E797：手持式超声脉冲回波接触法测厚标准实践