Диссертация (1026120), страница 7
Текст из файла (страница 7)
При расчете использовались следующие данные:Сpkm = 2950 – скорость продольной волны в углепластике ВКУ-17КЭ0,1;Сpr =2330 – скорость продольной волны в призме;hpr = 20 мм – толщина призмы;h = 8,5 мм – толщина образца.ϕ – угол ввода в призме;α – угол ввода в образце.При изменении угла ϕ измерялись значения усиления дефектоскопа прикотором амплитуды эхо-сигналов от призмы, границы раздела призма-образец,45от донной поверхности радиусом R=h (первый и второй донный), а также отдвугранного угла (первый и второй отраженный) составляли 80±2% экрана дефектоскопа.
Проводилось вычисление разностей усилений дефектоскопа дляэхо-сигналов от торца призмы без установки ее на образец и после установки наобразец ΔGpr = Gpr1 - Gpr2 и разность усилений дефектоскопа для первого ивторого донных эхо-сигналов от цилиндрической поверхности образца ΔGdon =Gd1 - Gd2, а также величины дифракционных ослаблений Φ1 и Φ2. Затуханиерассчитывалось согласно формуле:Gdon Gpr 2 1 iiii1 i2 8.5,где i – угол ввода, 8,5 – толщина образца (пройденный путь до донной цилиндрической поверхности).
Результаты расчета представлены на графике Рис. 2.8.Рис. 2.8. Зависимость затухания ультразвуковой волны от угла вводаИз графика, представленного на Рис. 2.8, видно, что при контроле углепластиков ультразвуковым эхо-импульсным методом, как и в случае использования теневого метода, допустимыми являются углы ввода от 0˚ до 10˚, а использование наклонного ввода с большими углами ввода при контроле моно-46литных конструкций из углепластика не возможно, о чем говорит сильное искажение эхо-сигналов отраженных от донной поверхности образца и неработоспособность применяемых расчетных формул.2.2. Влияние укладки слоев препрега на прохождение ультразвуковыхволн в углепластике при нормальном вводеКак было сказано выше, при изготовлении монолитных конструкций изуглепластика для получения необходимых прочностные свойств выбирают различную схему укладки слоев препрега, которые образуют деталь.
В п.2.1 былоустановлено, что укладка слоев сильно влияет на амплитуду прошедшего (отраженного) сигнала при наклонном угле ввода ультразвуковых колебаний в материал. Для определения влияния укладки слоев на амплитуду прошедшего(отраженного) сигналов при нормальном вводе был поставлен и проведен эксперимент с использованием образцов № 3э и № 4э из углепластика ВКУ17КЭ0,1 толщиной 2,5±0,1 мм, изготовленных по автоклавной технологии изоднонаправленной углеродной ленты ЭЛУР и клеевого связующего ВК-36, сукладкой слоев преперега [0/0] и [0/90] соответственно.
Схема экспериментапредставлена на Рис. 2.9.Рис. 2.9. Схема проведения эксперимента по влиянию укладки слоевпрепрега на прохождение ультразвуковой волны через углепластик принормальном вводе47При одной и той же настройке дефектоскопа проводился замер усилениядефектоскопа, при котором амплитуда прошедшего ультразвукового сигналачерез образец от излучателя к приемнику составляла 80% экрана А-скана. Замер проводился в десяти точках по всей площади образцов, и рассчитывалосьсреднее значение на каждом образце, а также среднеквадратическое отклонение.
Данные измерений представлены в Таблице 1.Таблица 1.Результаты измерений усиления дефектоскопа в зависимости от укладкислоев углепластика№ измеренияУсилениедефектоскопаG1для образца №3э,дБУсилениедефектоскопа G2для образца №4э, дБРазностьсреднихзначенийусиленийG2-G1, дБ123456789103.33.53.53.53.63.33.43.23.03.03.94.04.13.83.74.03.93.84.04.0СреднеезначениеСКО3.330.2113.920.1230.59Анализ данных Таблицы 1 показывает, что укладка слоев препрега углепластика практически не влияет на прохождение ультразвуковой волны черезуглепластик при прозвучивании его по нормали относительно поверхностиввода.2.3.
Выводы главы 2Проведены исследования по распространению ультразвуковых волн вуглепластике, по результатам которых была установлена невозможность их48ввода в материал ОК под углами более 10 град. При углах более 10 град. продольные волны использовать нельзя, т.к. на границах слоев матрица-волокнопроисходят эффекты переотражения и рассеивания ультразвуковых колебаний,вследствие чего невозможно выделить полезный сигнал на фоне шумов структуры материала. Также установлено, что прохождение колебаний через углепластик под углами более 10 град.
сильно зависит и от схемы укладки слоевпрепрега. Поперечные объемные волны при контроле углепластиков использовать невозможно, поскольку их вообще невозможно идентифицировать. Такжеустановлено, что схема укладки слоев препрега в монолитных конструкциях изуглепластика не оказывает существенного влияния на распространение ультразвуковых колебаний при их нормальном вводе.49Глава 3ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА СИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХАНТЕННЫХ РЕШЕТОК3.1.
Изготовление образцов из углепластика для проведения исследованийДля разработки и внедрения новых технологий НК качества материаловнеобходимо проведение экспериментальных исследований. Для проведения исследований были разработаны и изготовлены специальные образцы из углепластика, подобные типичным монолитным конструкциям из углепластика простой и сложной формы, и содержащие искусственные дефекты, имитирующиетипичные производственные и эксплуатационные дефекты ПКМ (расслоения,посторонние включения, ударные повреждения, отслоения).3.1.1. Образцы для проведения неразрушающих исследований и выбораоптимальных параметров контроля простых конструкций из углепластикас использованием техники ультразвуковых антенных решетокАкустические свойства материала образца (коэффициент затухания ультразвука и амплитуда шумов обратного рассеяния) существенно влияют на качество контроля (величину неконтролируемых приповерхностных «мертвых»зон, чувствительность) и на выбор основных параметров контроля, в первуюочередь, частоту УЗ-колебаний.
В частности, материалы с высокой пористостью и неравномерным распределением наполнителя и связующего в объёмематериала может быть вообще нецелесообразно контролировать таким методом, так как величины мертвых зон могут оказаться слишком большой по сравнению с общей толщиной материала из-за необходимости использовать низкиечастоты. На указанные выше акустические свойства углепластиков влияет технология получения этих материалов. Поэтому для проведения исследований50были выбраны 2 наиболее перспективных технологии изготовления образцов изуглепластика: автоклавное формование и формование инфузией по процессуRТМ (пропитки под давлением). Так как технология с использованием ультразвуковых АР применяется в эхо-импульсном режиме и использует односторонний доступ к объекту контроля, в качестве искусственных дефектов внастроечных образцах было решено использовать плоскодонные отверстия, получаемые фрезерованием в окончательно отформованных образцах.
Эти дефекты, в отличие от получаемых закладкой технологических пленок между слоямипрепрега при выкладке пакета, проще и точнее измеряются по всем геометрическим параметрам, что необходимо для последующей метрологической аттестации контрольных образцов. Принимая во внимание, что для оценки эффективности выявления плоскодонных отражателей расположенных на разныхглубинах, необходимо, чтобы в зону активной апертуры антенной решетки попадал только один отражатель, расстояние между плоскодонными отражателями должно выбираться равным или более половины активной области решетки.В соответствие с ОСТ 1-02765-96 и СТО 1-595-22-390-2008 выпущены эскизы(Приложение П.1) и изготовлено 4 образца из углепластика.Образец №1 (Рис.
3.1) размером 240×240×6 мм изготовлен из углепластика ВКУ-17КЭ0,1 (из клеевого препрега КМКУ-3.150.Э0Д.45, полученного изоднонаправленной углеродной ленты ЭЛУР-П и клея ВК-36) методом автоклавного формования со схемой выкладки слоев [0°/90°].Рис. 3.1. Фото образца №1 с искусственными дефектами51Формование собранного из слоев преперга пакета проводилось в автоклаве SCHOLZ с использованием специальных режимов формования.В отформованном образце отфрезеровано 18 плоскодонных отверстий(искусственных дефектов) диаметром 5 мм , 7 мм и 10 мм, засверленных наразные глубины, в основном ближе к поверхностям. Образец предназначен дляпроведения исследований, связанных с определением неконтролируемых приповерхностных мёртвых зон.Ступенчатый образец №2 (Рис.
3.2) размером 240×480×10 мм изготовленавтоклавным формованием из углепластика КМУ-11Тр (из препрега на основеравноосной углеродной ленты УТ-900 и связующего ЭДТ-69Н) со схемой выкладки [0°]. Как в случае образца №1 формование также проводилось в автоклаве SCHOLZ.Рис.
3.2. Фото образца №2 с искусственными дефектамиОбразец содержал 2 ступени 5 мм и 10 мм. На каждой из ступеней в отформованном образце было отфрезеровано по 9 плоскодонных отражателейдиаметром 5 мм, 7 мм и 10 мм. Образец главным образом предназначен дляоценки акустических свойств материалов этого класса.Два образца №3 и №4 (Рис. 3.3) размером 180×180 мм с толщинами 5 мми 10 мм изготовлены по технологии RТМ из равноосной углеродной лентыУТ-900 и связующего RТМ-4, со схемой выкладки [0°] и [0°/45°] соответственно. Изготовление проводилось с использованием гидравлического пресса сручным приводом (марка ПГ-10) на 10 тонн разработки ВИАМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
