WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |

Способы оценки работоспособности изделий из композиционных материалов методом компьютерной томографии

-- [ Страница 5 ] --

Визуальный метод НК применяется для контроля геометрической формы и линейных размеров ОК. С его помощью можно обнаружить видимые поверхностные дефекты с размерами более 0,2 мм на поверхностях, которые доступны для проведения непосредственного осмотра. К дефектам, обнаружение которых возможно с помощью визуального осмотра, можно отнести трещины, задиры, локальные вмятины, оборванные нити, складки и полосы, появляющиеся при нарушении технологии укладки поверхностных монослоёв.

Визуально-оптический метод основан на использовании различных усиливающих оптических средств и применяется для выявления дефектов поверхности, имеющих линейные размеры менее 0,2мм, а также для определения вида и характера дефектов поверхности изделия, которые были выявлены при проведении НК с помощью иных методов. При визуально-оптическом осмотре контролируемая поверхность ОК тщательно очищается и исследуется с помощью вспомогательных оптических устройств – линз, микроскопов, зеркал. Для осмотра поверхностей внутренних полостей изделий возможно проведение визуально-оптического контроля с помощью устройств с волоконной оптикой – эндоскопов.

Контроль с помощью визуального и визуально-оптического осмотра проводится в отраженном и рассеянном свете. Визуальный и визуально-оптический метод контроля закладываются для всех ответственных элементов изделия и проводятся до применения остальных назначенных методов НК. В частности, при оптическом контроле изделий из стеклопластиков непроклеи и межслоевые расслоения между монослоями в приповерхностной зоне обнаруживаются в виде светлых пятен. Более точное положение и размеры дефектов данной области возможно получить, применяя более совершенные методы НК.

Конструкция ОК должна обеспечивать свободный доступ оптических приборов и источников освещения к контролируемым поверхностям, микронеровности рельефа поверхности контролируемого соединения не должны превышать 1/3 наименьшего размера дефекта, подлежащего выявлению методами оптического контроля.

Основные положения, область применения, требования к аппаратуре контроля, порядок подготовки, проведения оптического контроля и оформления его результатов, требования безопасности при применении оптических методов НК регламентированы ГОСТ 23479.

Акустические методы НК применяются для выявления дефектов внутренней структуры конструкций, изготовленных из металлов, сплавов и КМ на полимерной матрице - стекло-, угле-, базальто- и органопластиков. Контроль акустическими методами допустим для изделий, изготовленных из различных по своей природе и структуре материалов, а также имеющих в своём составе заполнители – соты, пенопласты и пр.

Акустическими методами контроля выявляются наружные (царапины, задиры и пр.) и внутренние дефекты – непроклеи и расслоения между монослоями структуры. Минимальные размеры выявляемых дефектов внутренней структуры КМ вида«непроклей»составляют площадь порядка 0,8 - 1,0 см2. Величина обнаруживаемого дефекта при использовании акустических методов НК зависит от структуры материала, сочетания соединяемых материалов, физикомеханических свойств ОК, глубины залегания повреждения, шероховатости и чистоты поверхности.

Возможность варьирования частоты возбуждаемых акустических колебаний ультразвукового диапазона позволяет исследовать внутреннюю структуру образцов, деталей и конструкций как из традиционных материалов (металлы и сплавы), так и из КМ на полимерных матрицах. Однако, ввиду значительного затухания колебаний в полимерных КМ, рекомендуемая частота колебаний составляет менее 106 Гц, что накладывает определенные ограничения по толщинам исследуемых ОК, а также по чувствительности и разрешающей способности ультразвуковой диагностики.

В рамках акустических методов НК существует несколько разновидностей методов, применение которых позволило расширить номенклатуру контролепригодных изделий из слоистых пластиков, в том числе имеющих заполнитель (трехслойные, пятислойные и многослойные конструкции). Основными из этих методов являются импедансный метод, велосиметрический метод и метод свободных колебаний.

Импедансный метод акустического контроля Импедансный метод акустического НК основан на определении разности акустических импедансов – произведения скорости звука в среде на плотность среды. Дефекты вида «расслоение» имеют большое различие с основным материалом конструкции по акустическим импедансам, что позволяет идентифицировать дефект по изменению акустического импеданса изделия в зове возбуждения его датчиком-преобразователем.

При отсутствии дефектов в исследуемой зоне изделия значение импеданса определяется колебаниями всей системы монослоёв конструкции из КМ, колеблющейся как единое целое. В зоне дефекта вида «расслоение» и «непроклей» отдельный монослой на границе контакта с дефектом колеблется самостоятельно, что приводит к значительному изменению величины акустического импеданса и определяющих его параметров колебаний – фазе и её сдвигу, частоте колебаний, амплитуде изгибных колебаний звуковых частот.

Импедансный метод НК широко применяется для контроля многослойных конструкций, в том числе трехслойных с металлическими и неметаллическими обшивками и заполнителями на основе стеклянных, арамидных, металлических и иных видов сот и пенопластов между ними. Метод актуален для контроля качества клеевых соединений между обшивками и монослоями, а также для выявления дефектов вида «расслоение» в изделиях из КМ. Данный метод позволяет выявить относительно неглубоко лежащие дефекты, например, для слоистых пластиков глубина обнаружения расслоения составляет не более 4 – 4,5 мм. В частности, подобные характеристики имеет акустический импедансный дефектоскоп ИД-91М, общий вид которого представлен на рис. 3.





Рис. 3. Общий вид акустического импедансного дефектоскопа ИД-91М При контроле конструкций из КМ с помощью импедансного метода НК применяют серийные дефектоскопы, работающие в диапазоне частот 1 – 8, кГц и позволяющие реализовать два варианта метода – по анализу изменения амплитуды и фазы колебаний звуковой волны соответственно. При контроле данным методом трехслойных конструкций с сотовым или пенопластовым заполнителем степень определения расслоений на границе обшивки и сотового заполнителя зависит от размеров сот, при этом чувствительность метода падает с увеличением размера ячейки заполнителя. Размеры зоны определяемого расслоения или непроклея варьируются от 5 до 20 мм в диаметре.

Велосиметрический метод акустического контроля Ультразвуковой велосиметрический метод НК основан на определении влияния дефектов внутренней структуры на скорость распространения упругих волн в ОК, а также изменении длины пути упругой волны между излучателем и приемником упругих волн при появлении дефекта в зоне контроля. Для данного метода характерно применение пьезовибраторов с малым разбросом резонансных частот, что позволяет обнаружить более глубоко расположенные дефекты внутренней структуры слоистых КМ, нежели при традиционном методе акустических импедансов.

Приборы контроля, реализующие велосиметрический метод НК, работают в диапазоне частот 15 – 75 кГц, по своему назначению подразделяются на односторонние и двусторонние. В одностороннем варианте излучатель и приемник расположены по одну сторону поверхности ОК, в двустороннем – по разные.

Велосиметрический метод позволяет выявить дефекты внутренней структуры в толщинах до 27-30 мм, при этом минимальная площадь выявляемого дефекта вида «расслоение» составляет около 200мм2.

Одной из модификаций ультразвукового велосиметрического метода НК является т.н. «временной велосиметрический метод», основанный на применении импульсного излучения упругих волн взамен непрерывного излучения.

Преимущества данной модификации основаны на увеличении длины пути упругой ультразвуковой волны при огибании внутреннего дефекта на 60-70%, что приводит к задержке импульса при подходе к приемнику и позволяет более четко идентифицировать внутренние дефекты материала. Глубина залегания дефектов, близких по форме и размерам, мало влияет на время прохождения импульса ультразвукового диапазона, поскольку с увеличением глубины дефекта скорость волны в зоне над дефектом растет, а под дефектом снижается, при этом суммарное время прохождения волны сквозь толщу материала практически не меняется.

Величина частоты ультразвукового импульса при использовании временного велосиметрического метода НК должна быть в пределах 20-75кГц, что обусловлено следующими факторами:

При частотах ниже 20 кГц наблюдается появление помех от фрикционных шумов, возникающих при движении приемника из-за шероховатости поверхности ОК;

При работе на частотах выше 75 кГц наблюдается сильное затухание частот в слоистом КМ.

Еще одним из акустических методов НК является метод свободных колебаний, называемый также спектральным методом. Он основан на анализе спектра волнового импульса, ударно возбужденного в ОК. В качестве ударного возбудителя упругих колебаний в структуре материала ОК применяют механические, электромагнитные и пьезоэлектрические приборы. Приемниками импульса служат микрофоны и пьезоэлектрические акселерометры.

Диапазон применяемых частот для данного метода составляет 1-20 кГц, метод позволяет выявить дефекты вида «расслоение» с минимальной площадью около 2 см2 на глубинах от 0,2 - 0,4мм (приповерхностный дефект) до 25 - 30мм в зависимости от применяемых компонент материала. В настоящее время распространение получил дефектоскоп АД-60К, использующий в своей работе метод свободных колебаний.

Тепловые методы НК изделий из КМ на полимерных матрицах актуальны к применению для конструкций, у которых обращенные к источникам нагрева поверхности имеют коэффициент черноты не менее 0,7.

Область применения тепловых методов НК определена в соответствии с ГОСТ 23483-79, выбор способа нагрева регламентируется в соответствии с ОСТ 1-42107-89. Применение методов активного теплового контроля позволяет выявить дефекты внутренней структуры материала вида «непроклей», а также расслоения и трещины, ориентированные в структуре монослоя КМ, т.е в плоскости армирования слоёв.

Тепловой метод НК характерен необязательностью контакта датчиков контроля с поверхностью ОК, соответственно его применение более актуально для поверхностей, имеющих неровности и шероховатости и затрудняющих использование иных методов НК, в частности, акустических. Основные методы теплового контроля – по прошедшему излучению, отраженному излучению, собственному тепловому излучению (температурному полю ОК).

Достаточно широкое распространение получил метод визуализации тепловых полей, основанный на появлении неравномерностей тепловых потоков в материале ОК при образовании в нем дефектов внутренней структуры различной природы. Дефектные зоны будут иметь отличную от бездефектных зон температуру, что позволит выявить и идентифицировать поврежденную область. Ограничения по применению данного метода связаны с температурой деструкции связующего (70-90°С для полиэфирных, 170-180°С для эпоксидных) и термостойкостью волокнистой структуры (до 270-300°С для арамидов, до 400°С для стеклянного, около 500°С для углеродного и до 900-950°С для базальтового типов волокон).

Одним из перспективных методов теплового НК изделий из КМ является метод ИК-термоскопии, который основан на анализе изменения внутреннего температурного поля детали или узла в зоне дефектов, имеющих различную природу. Кривая изменения температурного поля от времени при наличии внутренних дефектов типа «расслоение монослоёв» будет располагаться выше кривой охлаждения для бездефектного изделия. В то же время, для инородных включений в матрице, обладающих высокой теплоёмкостью, кривая изменения температуры будет идти ниже кривой охлаждения изделия в бездефектной зоне, что показано на рис.4.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |
 









 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.