Диссертация (1026120), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Опыт более ранних работ с металлическими образцами, содержащими указанное количество дефектов, показал, что его достаточно для построения достоверной кривой вероятности обнаружения. Поэтому можно с уверенностью сказать, что такого количества дефектов будет достаточно и для образцов из углепластика.Проанализированы основные типы производственных и эксплуатационных дефектов ПКМ, в особенности углепластиков, влияющих на прочностныехарактеристики готового изделия, и способы их получения. В качестве типичного объекта контроля были выбраны оребрённые панели, имеющие плоскиеучастки, зоны перехода толщины, рёбра и радиусные переходы. Такую конструкцию имеют панели кессона крыла и оперения самолёта МС-21, некоторыеуглепластиковые детали SSJ-100, фюзеляжи перспективных самолётов Boeing иAirbus. Основные производственные дефекты ПКМ – расслоения и посторонние включения.

Расслоения, всегда параллельные поверхности изделия, хорошоимитируются путем фрезерования плоскодонных отверстий. При формованииребристых панелей также наблюдаются полости в зоне Т-образного соединениястрингера с обшивкой, вызванные неправильной закладкой, непроформовкойили смещением жгута. Этот дефект было решено имитировать путём закладки взону жгута предварительно отформованных вкладок из RTV-силикона. Наиболее частым случаем включения, особенно при ручной выкладке, является попадание между слоями препрега кусков технологических (разделительных) плёнок. Такой дефект имитируется путём закладки в образцы фрагментов плёнкииз термостойких материалов. Было решено в качестве искусственных дефектов, имитирующих типичные производственные дефекты (расслоения и инородные включения), использовать фторопластовую пленку.Наиболее опасным эксплуатационным дефектом, выявление которогонеобходимо при ультразвуковом контроле, является ударное повреждение.

Такие дефекты могут быть трудно-обнаруживаемы при визуальном осмотре, приэтом они существенно снижают способность конструкции сопротивлятьсясжимающим нагрузкам, и склонны к росту в процессе эксплуатации. На разра-107ботанных образцах ударные повреждения были получены путем ударных воздействий с использованием копра.Другим типичным эксплуатационным дефектом, с которым в настоящеевремя столкнулись ведущие зарубежные авиастроительные компании, являются отслоения и трещины, в частности отслоения приформованного элементажесткости от панели. Этот дефект получался на образцах путем удара металлического клина с последующим его удалением в границу раздела монолитнойпанели и приформованной к ней полки стрингера.По результатам анализа научно-техническойинформации и с учетомразработанных методик по неразрушающему контролю монолитных конструкций из углепластика с использованием техники ультразвуковых АР разработаны и изготовлены образцы из углепластика, имитирующие фрагменты крупногабаритных конструкций с искусственными дефектами для оценки вероятностиобнаружения дефектов.

Созданы эскизы образцов (Приложение П.4) и по эскизам методом автоклавного формования изготовлено 5 образцов из углепластикаВКУ-17КЭ0,1 на основе связующего – клея ВК-36Р и наполнителя – однонаправленной углеродной ленты ЭЛУР-П:– плоский образец 7КМ-1-03-01 с габаритами 480×480×5 мм;– плоский образец 7КМ-1-03-02 с габаритами 480×480×8 мм;– ребристый образец 7КМ-1-03-03 с габаритами 480×480×50 мм с толщинами монолитной панели и ребер 4 мм (Рис. 5.1);Рис.

5.1. Образец 7КМ-1-03-03108– ребристый образец 7КМ-1-03-04 с габаритами 480×480×50 мм с толщинами монолитной панели и ребер 7 мм (Рис. 5.2);Рис. 5.2. Образец 7КМ-1-03-04– ребристый образец 7КМ-1-03-05 с габаритами 480×480×50 мм с толщинами монолитной панели и ребер 10 мм (Рис. 5.3).Рис. 5.3. Образец 7КМ-1-03-04Образцы 7КМ-1-03-01 и 7КМ-1-03-02 были порезаны на 18 образцов с габаритами 150×75×5 мм (образцы 7КМ-1-03-01-01…18) и 18 образцов 150×75×8мм (образцы 7КМ-1-03-02-01…18) соответственно (Рис. 5.4).109Рис. 5.4. Набор образцов 7КМ-1-03-01-01…18 и 7КМ-1-03-02-01…18На 4 получившихся образцах, по 2 из комплекта 7КМ-1-03-01-01…18 и7КМ-1-03-02-01…18, были произведены ударные воздействия с использованием копра Instron Ceast (Рис.

5.5), по результатам которых был определен диапазон энергий ударов, с которым необходимо производить ударные воздействияоставшейся партии образцов для получения ударных повреждений с размерами(3…100) мм2:– для образцов из комплекта 7КМ-1-03-01-01…18 энергия ударов должнанаходиться в диапазоне (5…6) Дж;– для образцов из комплекта 7КМ-1-03-02-01…18 энергия ударов должнанаходиться в диапазоне (8,5…18,5) Дж.Рис. 5.5. Получение в образцах из углепластика ударных поврежденийс использованием копра110С учетом определенных энергий ударов на оставшиеся образцы из комплектов 7КМ-1-03-01-01…18 и 7КМ-1-03-02-01…18 проведены ударные воздействия для получения ударных повреждений равномерно распределенных вдиапазоне (3…100) мм2.Ребристые образцы 7КМ-1-03-03, 7КМ-1-03-04 и 7КМ-1-03-05 изготовлены с закладкой в них искусственных дефектов в виде фторопластовых пленоктолщиной 40 мкм разных размеров (площадей), и силиконовых вставок, закладываемых в область жгутового соединения элемента жесткости (стрингера) смонолитной частью (Рис.

5.6).Рис. 5.6. Искусственные дефекты, заложенные в образцы 7КМ-1-03-03, 7КМ-103-04 и 7КМ-1-03-05В месте закладки вставки часть жгута удалялась. Размеры искусственныхдефектов были сгенерированы в программе MathCad (Таблица 4).111Таблица 4.Размеры искусственных дефектов в виде фторопластовой пленки№ дефекта12345678910Габариты, мм2×23×13×23×33×43×53×54×44×55×5Площадь, мм24369121515162025№ дефекта11121314151617181920Габариты, мм5×55×66×66×62×76×77×67×316×37×7Площадь, мм225303636144242214849№ дефекта21222324252627282930Габариты, мм8×78×48×88×28×83×910×59×8Площадь, мм2563264166427507212×5 10×86080После формования в каждом из образцов 7КМ-1-03-03, 7КМ-1-03-04 и7КМ-1-03-05 путем фрезерования было получено по 20 искусственных дефектов в виде плоскодонных отражателей диаметрами (2…10) мм, что эквивалентно площадям (3…78,5) мм2 (Рис.

5.7).Рис. 5.7. Полученные в образцах 7КМ-1-03-03, 7КМ-1-03-04 и 7КМ-1-03-05 искусственные дефекты в виде плоскодонных отражателей112Путем удара металлического клина с последующим его удалением в границу раздела монолитной панели и приформованной к ней полки стрингера получено 12 искусственных дефектов, имитирующих отслоение приформованного элемента жесткости от панели (эксплуатационный дефект) (Рис.

5.8).Рис. 5.8. Искусственный дефект, имитирующий отслоениеприформованного элемента жесткости от панелиТаким образом, разработаны и изготовлены образцы из углепластикаВКУ-17КЭ0,1, имитирующие фрагменты крупногабаритных конструкций с искусственными дефектами, имитирующими типичные производственные и эксплуатационные дефекты, для оценки вероятности обнаружения дефектов: 36плоских образцов с толщинами 5 мм и 8 мм с искусственными дефектами в виде ударных повреждений (всего 63 дефекта) и 3 ребристых образца с искусственными дефектами в виде заложенных между слоями препрега фторопластовых пленок (всего 30 дефектов), силиконовых вставок, заложенных в область жгутового соединения элемента жесткости (стрингера) с монолитной частью (всего 6 дефектов), плоскодонных отражателей (всего 60 дефектов) и отслоений (всего 12 дефектов).1135.3.

Получение статистических данных для проведения оценкивероятности обнаружения дефектов при ультразвуковом контролемонолитных деталей и конструкций из углепластика с использованиемтехники ультразвуковых антенных решетокС помощью дефектоскопа Omniscan PA128-16 (Olympus NDT), ФАРOlympus NDT 5L-64-NW1 с рабочей частотой 5 МГц и 5СС10.2-16-R1 с рабочей частотой 5 МГц, датчика пути и двухкоординатного X-Y сканера по разработанной технологии контроля ТР 1.2.2215-2011 «Ультразвуковой контрольконструкций из углепластика с использованием фазированных решеток» проведен ультразвуковой контроль специальных образцов из углепластика, содержащих искусственные дефекты, имитирующие типичные производственные иэксплуатационные дефекты ПКМ.

Контроль образцов проводился независимо5-ю контролерами путем сканирования образцов фазированными решетками исохранения данных контроля в виде С-скана с последующим его анализом. Дляполучения статистических данных измерялась максимальная амплитуда откаждого искусственного дефекта в образце. В итоге было получено 5 наборовстатистических данных по обнаружению дефектов в образцах из углепластикапри УЗК с использованием фазированных антенных решеток.С целью сравнения вероятности обнаружения дефектов при ультразвуковом контроле ПКМ с использованием ФАР и традиционных методов УЗК с помощью ультразвукового дефектоскопа Epoch 1000 (Olympus NDT) и одноэлементного преобразователя Olympus V609 (Panametrix-NDT) с рабочей частотой5МГц по ТР 1.2.1942-2009 «Ультразвуковой контроль панелей из углепластика»проведен ультразвуковой контроль специальных образцов эхо-импульсным методом.

Получено 2 набора статистических данных по обнаружению дефектов вобразцах из углепластика при УЗК с использованием одноэлементных преобразователей.После проведения ультразвукового контроля проведена оценка реальныххарактеристик полученных в образцах искусственных дефектов с помощью высокоразрешающего ультразвукового оборудования (с использованием фокуси-114рующего преобразователя и роботизированной установки), растровой микроскопии и капиллярного метода НК.Оценка реальных размеров площадей искусственных дефектов в образцахс помощью высокоразрешающего оборудования проводилась с использованиемдефектоскопа Omniscan PA128-16 (Olympus NDT), высокочастотного ультразвукового преобразователя Olympus NDT V327 на частоту 10 МГц с фокуснымрасстоянием 2.4 дюйма и робототехнического комплекса Puma PM-01 (Nokia).Настройка дефектоскопа осуществлялась в зависимости от толщины образца, вкотором оценивалась площадь искусственного дефекта:–дляоценкиплощадейискусственныхдефектоввобразцах7КМ-1-03-01-01…18-15.08-611 настройка временной регулировки чувствительности (ВРЧ) осуществлялась на образце 7КМ-1-03-01-01-15.08-611 по отфрезерованным в нем трем контрольным отражателям (КО) диаметром 5 мм с глубиной залегания 0.4 мм , 2.4 мм и 4.5 мм от поверхности ввода ультразвуковыхколебаний в образец;–дляоценкиплощадейискусственныхдефектоввобразцах7КМ-1-03-02-01…18-15.08-611 настройка ВРЧ осуществлялась на образце7КМ-1-03-02-01-15.08-611 по отфрезерованным в нем трем КО диаметром 5 ммс глубиной залегания 0.5 мм , 4.55 мм и 8.15 мм от поверхности ввода ультразвуковых колебаний в образец;–дляоценкиплощадейискусственныхдефектоввобразцах7КМ-1-03-03 и 7КМ-1-03-04 настройка ВРЧ осуществлялась на образце 7КМ-103-02-01-15.08-611 по отфрезерованным в нем трем КО диаметром 5 мм с глубиной залегания 0.5 мм , 4.55 мм и 8.15 мм от поверхности ввода ультразвуковых колебаний в образец и дополнительно на образце 7КМ-1-03-05 по КО диаметром 5 мм глубиной залегания 12.85 мм от поверхности ввода ультразвуковых колебаний в образец.–дляоценкиплощадейискусственныхдефектоввобразцах7КМ-1-03-05 настройка ВРЧ осуществлялась на образце 7КМ-1-03-02-01-15.08-115611 по отфрезерованным в нем трем КО диаметром 5 мм с глубиной залегания0.5 мм , 4.55 мм и 8.15 мм от поверхности ввода ультразвуковых колебаний вобразец и с помощью дополнительно отфрезерованного в образце 7КМ-1-03-05КО диаметром 5 мм с глубиной залегания 12.85 мм от поверхности ввода ультразвуковых колебаний в образец.Исследуемые образцы помещали в иммерсионную ванну, заполненнуюнеобходимым количеством дистиллированной воды, для системы управленияшарнирами робототехнической установки на ЭВМ писалась специальная программа для сканирования, и проводилось сканирование областей образцов, вкоторых располагались искусственные дефекты.

Характеристики

Список файлов диссертации