Диссертация (Разработка технологий неразрушающего контроля монолитных конструкций из углепластика с использованием ультразвуковых антенных решеток), страница 12

3.28 представлены результаты выявления искусственных несплошностей в виде фторопластовых пленок диаметром 8 мм и вставок из RTVсиликона длинной 7 мм и 9 мм, заложенных в радиусную зону Т-образного соединения стрингера с обшивкой.82Рис. 3.28. Результаты сканирования радиусных зон Т-образного соединениястрингера с обшивкой образцов стрингерных панелей № 1 и № 2Как видно из полученных результатов, все типы заложенных искусственных несплошностей с помощью секторной ФАР 5СС10.2-16-R1 и оправки сакваленом были выявлены, а представленные результаты дают наглядное представление о размерах выявленных дефектов.83Однако стоит здесь отметить один очень важный момент.

Размеры дефектов, отображающиеся на В-скане и на С-скане по оси индекса ФАР, отображаются заведомо больше истинных значений. В данном случае введено выражение, которое пересчитывает измеренные по экрану В-скана размеры дефекта внаиболее приближенные к истинным:Wист Wизм  r  d R,где Wизм – измеренное по экрану дефектоскопа значение ширины дефекта;R–радиус ФАР; r – внешний радиус контролируемой зоны; d – измеренная глубина залегания дефекта.На Рис. 3.29 иллюстрируется пояснение выражения пересчета измеренных координат несплошности в наиболее приближенные к истинным при использовании секторной фазированной решетки.Рис.

3.29. Пояснение выражения для пересчета измеренных координатобнаруженной несплошности в наиболее приближенные к истинным при контроле секторной ФАРНемного проще было предложено решение для контроля радиусных зонмонолитных конструкций из углепластика с использованием дефектоскопатомографа «А1550 IntroVisor». Здесь вместо иммерсионной ванны и оправки из84аквалена была изготовлена призма из полистирола (Рис. 3.30), которая приклеивалась к АР, а ее геометрические размеры соответствовали требованиям кстенкам оправки с акваленом.Рис. 3.30. Секторная АР с призмой из полистиролаВо внимание был принят тот факт, что радиус перехода полки стрингерав ребро, как правило, по всей длине конструкции остается постоянным.

Что касается приклеенной призмы к АР, разработчиком была реализована возможность быстрой и оперативной смены АР с призмой с контактным радиусом, соответствующим радиусу контролируемой поверхности из углепластика.Для определения возможности контроля радиусных зон конструкций изуглепластика с использованием АР с призмой М9062 4.0V0C(r)X10CL настрингерных панелях №1 и №2 проведены исследования с целью проверкиобеспечения стабильного акустического контакта и выявления искусственныхнесплошностей в образцах.Контроль осуществлялся путем сканирования по ОК и наблюдения в реальном масштабе времени за результатами контроля в виде томограммы, отображающейся на экране дефектоскопа (Рис. 3.31).85Рис. 3.31.

Томограмма на экране дефектоскопа «А1550 IntroVisor» приконтроле радиусной зоны Т-образного соединения стрингера с обшивкойКачество акустического контакта между АР и поверхностью ОК можнобыло оценивать по наличию отражения от стенок ребра стрингера и/или отповерхности обшивки. На Рис. 3.31 на томограмме отображено выявленияфторопластовой пленки диаметром 8 мм, заложенной между слоями препрега,образующими стрингер. Силиконовые вставки также выявляются про использовании секторной АР с призмой, несмотря на то, что амплитуда отраженныхэхо-сигналов от них меньше чем при отражении от фторопластовой пленки.При контроле радиусных зон с использованием секторных АР и ФАРнастройка временной регулировки чувствительности также как и при настройкеплоских панелей, осуществлялась с использованием плоских образцов с плоскодонными отражателями.

Хотя также опробовалась настройка ВРЧ по уголковым образцам разной толщины.863.4. Выводы главы 31. На основе анализа типичных конструкций из углепластика и основныхтипов дефектов, которые в них образуются, а также сложности их имитацииразработаны требования к монолитным образцам из углепластика, подобныхтиповым конструкциям авиационной техники простой и сложной формы, атакже способы получения в образцах искусственных дефектов для проведенияисследований. На основе разработанных требований созданы эскизы, и методами автоклавного и инфузионного формования изготовлен и метрологическиаттестован комплект рабочих стандартных образцов (РСО) из углепластиковВКУ-17КЭ0,1, КМУ-11Тр, УТ-900 /RТМ-4, представляющий собой набор из 4-хобразцов плоских панелей с искусственными дефектами в виде плоскодонныхотражателей, отфрезерованных после формования образцов.

Также разработаны эскизы и методом автоклавного формования изготовлены 2 стрингерные панели из углепластика, подобные монолитным интегральным конструкциям изуглепластика, с искусственными дефектами, имитирующими типичные дефекты ПКМ (расслоения, посторонние включения, ударные повреждения и отслоения).3. Исследованы образцы из углепластиков ВКУ-17КЭ0,1, КМУ-11Тр, УТ900 /RТМ-4, ВК-36РТ/Т-700 с использованием зарубежного и отечественногодефектоскопов с АР с целью выбора оптимальных параметров контроля монолитных конструкций из углепластика с использованием техники ультразвуковых АР.

В результате проведенных исследований были выбраны оптимальныепараметры ультразвукового контроля монолитных деталей и конструкций изуглепластика с использованием техники АР. Установлено, что за счет применения многоэлементных преобразователей удается поводить ручной УЗК ПКМ спроизводительностью от 7 м2/ч до 22 м2/ч, что в 3…10 раз выше чем при контроле традиционными методами с использованием одноэлементных преобразователей. Выявляются все основные и наиболее опасные дефекты ПКМ с чувствительностью, эквивалентной выявлению контрольного отражателя диаметром от 5 мм до 7 мм, что выше, чем чувствительность при контроле традицион-87ными методами с использованием одноэлементных преобразователей в 1,5…2раза. Сохранение и анализ данных контроля в виде В- и С-скана, а также томограммы, существенно упрощает интерпретацию результатов контроля.4.

Исследованы образцы из углепластика ВКУ-17КЭ0,1, имитирующихмонолитные интегральные конструкций из углепластика сложной формы, с использованием ультразвуковых АР и ФАР. По результатам проведенных исследований было установлено, что с использованием техники АР есть возможность контролировать монолитные детали и конструкции из углепластика скриволинейными поверхностями, а также радиусные зоны Т-образных соединений стрингера с обшивкой стрингерных панелей, которые не контролируются при использовании традиционных методов с использованием одноэлементных преобразователей. Для обеспечения акустического контакта между антенными решетками шириной 96 мм (128 элементов) и ОК с выпуклой поверхностью радиусом кривизны от 350 мм до 1100 мм необходимо применять специальные оправки из эластомерных материалов (аквалена) и водной акустическойлинии задержки.

Для создания акустического контакта между секторной антенной решеткой и радиусной зоной Т-образного соединения стрингера с обшивкой стрингерных панелей (вогнутой поверхностью с радиусом кривизны от 2мм до 10 мм) необходимо применять оправки в виде корпуса из оргстекла и аквалена или в виде призмы из полистирола.88ГЛАВА 4.РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ НЕРАЗРУШАЮЩЕГОКОНТРОЛЯ МОНОЛОТНЫХ ДЕТАЛЕЙ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗУГЛЕПЛАСТИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМТЕХНИКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ АР4.1. Разработка технологии ультразвукового неразрушающего контролямонолитных деталей и конструкций из ПКМ, применяемых в ближнесреднемагистральном самолете семейства МС-21ВРоссиивысокимитемпамиидетразработкаближне-среднемагистрального самолета семейства МС-21, в конструкциях которого содержится до 20 % ПКМ.

Так, для силовых конструкций агрегатов крыла и хвостового оперения планируется применение высокопрочных углепластиков наоснове современных углеродных наполнителей, с применением высоко деформативных связующих, обеспечивающих получение отвержденных конструкцийпо автоклавному и без автоклавному (методом пропитки под давлением связующим сухих преформ, RTM и SC-RTM технологии) методам. Для средненагруженных конструкций планируется применение материалов на основе клеевых композиций. Данные материалы планируются к применению в агрегатахмеханизации крыла, хвостового оперения, залонжеронной части крыла и стабилизатора имеющую трехслойную конструкцию с сотовым заполнителем. Возможно применение данных материалов в углепластиковых конструкциях обтекателей закрылков, пилона навески двигателя, зашивках хвостовой части крылаи залонжеронных обшивках агрегатов хвостового оперения.В связи с этим необходима разработка технологии высокопроизводительного, мобильного, информативного и достоверного неразрушающего контролядеталей и агрегатов из ПКМ, как на стадии их производства, так и в процессеэксплуатации готового изделия.89В рамках государственного контракта «Композит», направленного наразработку материалов и технологий для ближне-среднемагистрального самолета семейства МС-21 во ФГУП «ВИАМ» была проведена работа и разработана технологическая рекомендация (ТР) 1.2.2215-2011 «Ультразвуковой контроль конструкций из углепластика с использованием фазированных решеток».Технологическая рекомендация является руководством при проведении ручного ультразвукового контроля крупногабаритных элементов конструкций из углепластика на основе расплавных, в том числе клеевых препрегов с использованием дефектоскопа на фазированных антенных решетках и линейных и вогнутых радиусных ФАР.

Контроль по разработанной ТР решает задачу НК таких конструкции из углепластика в самолете МС-21, как монолитных панелей(деталей с плоскопараллельными поверхностями) и панелей с выпуклой поверхностью с радиусом кривизны не менее 250 мм, элементов жесткости(стрингеров, ребер), монолитные зон трёхслойных сотовых панелей.Поисковый контроль согласно разработанной технологии контроля проводится путем сканирования всех контролируемых зон ОК с одной стороны(Рис. 4.1) и с возможностью сохранения данных контроля в виде С-скана с последующим их анализом на ЭВМ с использованием специального программного обеспечения (ПО).Рис. 4.1.

Сканирование конструкций с элементами жесткости ультразвуковымиФАР90Признаком обнаружения дефекта является срабатывание АСД при проведении операции сканирования, а также наблюдение образов на С-скане, изображенных цветом, соответствующим амплитуде сигнала, превышающего уровень строба автоматической сигнализации дефекта (АСД). Дефектной считаетсязона, в которой амплитуда эхо-сигнала превышает заданный пороговый уровень.Для определения размера обнаруженного дефекта в ОК согласно разработанной ТР в соответствии с руководством по эксплуатации (РЭ) специализированного ПО необходимо в программе провести анализ С-скана на отношениесигнал/шум и оценить размеры по шкале осей координат С-скана (Рис.