Диссертация (1026120), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Проведённые исследования показали, что данная технология может применяться дляизготовления крупногабаритных и высоконагруженных конструкций из ПКМ.Так NASA провело успешную научно-исследовательскую работу по созданиюкрыла самолёта MD-90, выполненного из углепластика способом пропиткиплёночным связующим [34]. Компания Airbus изготавливает по технологии RFIзадний гермошпангоут самолёта A-380 [35]. Компания Boeing производитуказанным способом предкрылки самолёта 787 Dreamliner [36].1.3.

Дефекты полимерных композиционных материаловПри изготовлении и эксплуатации деталей и конструкций из ПКМ имеетместо большое число факторов, при которых в материале возникают дефекты.19Возникновение дефектов в ПКМ в процессе их производства во многомопределяется вязкостью связующего, степенью пропитки армирующего материала, температурой технологического оборудования, температурой входящегоармирующего материала, скоростью протягивания арматуры, ее напряжением,давлением обжатия армирующего материала, сушкой армирующего материала,липкостью, содержанием летучих и растворимых веществ, плотностью полуфабриката, скоплением связующего наполнителя и способом его укладки [37], атакже ошибками выбора режимов формования и сбоями оборудования и технологической оснастки в процессе формования.Характерными производственными дефектами ПКМ [39,40] для методовоткрытого формования являются пористость, расслоения, участки неполногоотверждения, изменение толщины, низкое значение физико-механическихсвойств, неравномерное распределение связующего наполнителя, складки.

Длязакрытого формования характерными дефектами являются трещины, расслоения, посторонние включения, локальная пористость, неравномерное распределение связующего наполнителя и участки его локальной ориентации, нарушения ориентации наполнителя, внутренние остаточные напряжения, обрывы нитей и волокон.

Из всей этой группы дефектов стоит выделить наиболее опасные, такие как:– пористость;– расслоения;– посторонние включения.Помимо производственных дефектов в процессе эксплуатации готовыхизделий могут образоваться эксплуатационные дефекты. Наиболее опаснымэксплуатационным дефектом ПКМ является ударное повреждение (Рис. 1.7).20Рис.

1.7. Ударное повреждение в углепластикеДефект данного типа может возникать в частности из-за попадания посторонних тяжелых предметов (камней, града и т.п.), а также при ударе молниив воздушное судно при его взлете, во время полета и посадке. Такие дефектымогут быть трудно обнаруживаемы при визуальном осмотре, при этом они существенно снижают способность конструкции сопротивляться сжимающимнагрузкам, и склонны к росту в процессе эксплуатации. Другим типичным эксплуатационным дефектом ПКМ, с которым в настоящее время столкнулись ведущие зарубежные авиастроительные компании, являются отслоения приформованных элементов жесткости к обшивкам и трещины.1.4. Анализ методов неразрушающего контроля качества монолитныхдеталей и конструкций из полимерных композиционных материаловВ связи с быстрым увеличением объема применения ПКМ в ответственных деталях и конструкциях планеров, строительных конструкций и других сооружений возникает острая необходимость разработки новых средств и технологий НК качества выпускаемой продукции.Целью МНК является определение и измерение отклонений от нормысвойств материала и обнаружение его скрытых дефектов без разрушения изделия.

МНК играют важную роль при создании конструкционных материалов,21помогая определить их целостность, надежность и безопасность при эксплуатации готового изделия.К основным МНК ПКМ можно отнести акустические методы, тепловизионные и радиационные. Каждый из методов контроля имеет как свои преимущества, так и недостатки. Однако для решения задачи контроля монолитныхдеталей и конструкций из ПКМ в большей степени используют акустическиеметоды. При неразрушающем контроле ПКМ используют следующие акустические методы [40, 41, 123]:– импедансный метод;– акусто-топографический метод;– ультразвуковой резонансный метод;– велосиметрический метод;– локальный метод свободных колебаний;– ультразвуковой метод прохождения (теневой метод);–ультразвуковой эхо-импульсный метод с использованием одноэлементных пьезоэлектрических преобразователей;– ультразвуковой эхо-импульсный метод с лазерным возбуждением ультразвуковых колебаний;– ударно акустический метод;– эхо-импульсный метод с использованием ультразвуковых антенныхрешеток.Из всех этих методов наибольшее применения при НК ПКМ нашли теневой, эхо-импульсный с использованием одноэлементных пьезоэлектрическихпреобразователей, эхо-импульсный с лазерным возбуждением ультразвуковыхколебаний, импедансный, реверберационно-сквозной и эхо-импульсный с использованием ультразвуковых АР.Для акустических МНК, в особенности для эхо-импульсного, определяющими являются следующие параметры контроля: чувствительность контроля,приповерхностная мертвая зона, придонная мертвая зона, производительностьконтроля, информативность и достоверность.221.4.1.

Ультразвуковой метод прохождения (теневой метод)Теневой метод ультразвукового контроля (УЗК) позволяет контролировать как монолитные панели, так и конструкции с сотовым заполнителем, атакже клеевые соединения любых ПКМ [40, 42-44]. Для создания акустического контакта используются множество способов: обычный контактный (с контактной смазкой), струйный контакт, «сухой» с эластичным протектором, «сухой» с роликовыми преобразователями, бесконтактный («воздушный ввод»). Сиспользованием теневого метода возможен контроль деталей довольно большого диапазона толщин, но чувствительность (обычно эквивалентна выявлениюконтрольного отражателя диаметром 15…25 мм) падает с увеличением толщины. К преимуществам теневого метода контроля ПКМ можно отнести:– контроль панели из любых ПКМ, в том числе с плохими акустическимисвойствами (высоким затуханием);– одно и то же оборудование может использоваться для монолитных исотовых конструкций;–выявляются трещины в монолитных ПКМ, ориентированные подбольшими углами относительно поверхности ввода ультразвуковых колебанийв объект контроля;– отсутствуют приповерхностные и придонные мёртвые зоны;– возможен контроль до удаления жертвенного слоя;– возможен сухой контакт;– возможна настройка приборов без использования стандартных образцов (применяются накладные имитаторы дефектов).Недостатками же теневого метода является требование не только одновременного доступа к обеим поверхностям панели, но и точного соосного взаимного расположения приёмного и передающего преобразователей с противоположных сторон контролируемого изделия, для чего при ручном контролетребуется применение специальных оправок – скоб (Рис.

1.8). Также невозмож-23но определение глубины залегания и типа дефекта, плохо выявляются посторонние включения.Скоба с роликовымипреобразователямиСкоба с преобразователями соструйным контактомРис. 1.8. Специальные оправки (скобы) для позиционирования приемного и излучающего преобразователей при ручном теневом контролеТеневой метод УЗК ПКМ используется как в ручном, так и в автоматизированном варианте. Контроль с использованием ручного теневого метода УЗКПКМ широко применяется в России (при производстве и в эксплуатации) и зарубежом (в эксплуатации), однако имеет сравнительно низкую производительность контроля и достаточно высокое влияние человеческого фактора.

Автоматизированный теневой контроль широко применяется для УЗК ПКМ при производстве за рубежом и имеет высокую производительность, высокую достоверность результатов контроля и низкую трудоёмкость. Однако невозможенконтроль в эксплуатации и ремонте (необходимо снятие агрегата с изделия) истоимость оборудования очень высокая в сравнении с оборудованием для ручного контроля. В качестве способа создания акустического контакта при автоматизированном теневом контроле, как правило, применяется струйный контакт с использованием большого количества водопроводной воды, что не всегда допустимо.241.4.2. Ультразвуковой эхо-импульсный метод сиспользованием одноэлементных пьезоэлектрических преобразователейДолгое времяэхо-импульсный метод использовался исключительнотолько для контроля металлов и их сплавов, и только в последние 20 лет сталшироко применяться для НК ПКМ [46].Также как и теневой метод, эхо-импульсный метод используется как при контроле монолитных панелей изПКМ, так и панелей с сотовым заполнителем.

Однако при контроле сотовыхпанелей этот метод используется в основном только для контроля обшивок.Возможности этого метода контроля очень сильно зависят от затухания в материале, поскольку ультразвуковая волна дважды проходит через объект контроля, а ПКМ обладают достаточно высоким уровнем затухания ультразвуковой волны в отличие от металлических материалов.Эхо-импульсный метод УЗК ПКМ позволяет контролировать монолитные детали толщиной от 3 мм до 25 мм. К преимуществам метода можно отнести:– осуществление контроля с односторонним доступом (не требует доступа к обеим сторонам детали);– высокая чувствительность (эквивалентна выявлению плоскодонногоотражателя диаметром 10 мм), не зависящая от глубины залегания дефекта;– есть возможность измерения толщины детали и глубины залегания обнаруженного дефекта.– при доступе к нижней поверхности сотовой панели, возможно обнаружение воды в сотах и измерение её количества.К недостаткам же метода относится:–необходимость использования контактной жидкости, что не всегдавозможно до нанесения лакокрасочных покрытий (ЛКП) на деталь из ПКМ;–контроль необходимо проводить после удаления жертвенного слоя,который кладут при формовании на внешние слои углепластика для получениянеобходимой шероховатости поверхности, что вызывает ряд неудобств;25– имеются неконтролируемые приповерхностные и придонные мертвыезоны, на углепластике 0,5-0,7 мм, на стеклопластике до 2 мм, что делает бессмысленным контроль тонких деталей;– реагирует на изменение акустических свойств материала, в связи с чем,контроль углепластика с довольно высокой объёмной долей пористости практически невозможен;– плохо выявляются дефекты, не параллельные к поверхностям.Как и теневой метод УЗК, эхо-импульсный метод для НК ПКМ используется как в ручном, так и в автоматизированном варианте.

Характеристики

Список файлов диссертации