I. Визуальный осмотр
Визуальный осмотр – это основной метод проверки при-эксплуатации. Большинство типов повреждений вызывают ожоги, загрязнение, вмятины, проколы, истирание или скалывание поверхности композита, что делает повреждение видимым. Как только повреждение обнаружено, пораженный участок необходимо осмотреть более внимательно, используя фонарики, лупы, зеркала и зеркала-трубы. Эти инструменты используются для увеличения дефектов, которые в противном случае не были бы легко видимы, и позволяют визуально осмотреть участки, которые не являются очевидными. Недостаток смолы, избыток смолы, складки, пролеты клеевых слоев, изменение цвета (из-за перегрева, ударов молнии и т. д.), повреждения от ударов по любой причине, посторонние предметы, вздутия и отслоения — все это различия, которые можно обнаружить при визуальном осмотре. Визуальный осмотр не позволяет выявить внутренние дефекты композитов, такие как расслоение (расслоение), объемное и матричное растрескивание. Для обнаружения дефектов такого типа необходимы более сложные методы NDI.
II. Звуковое тестирование (постукивание металла)
Этот метод, который иногда называют аудио, звуком или постукиванием, использует частоты в пределах слышимого диапазона (от 10 до 20 Гц). В руках опытного персонала испытание на постукивание является удивительно точным методом и, вероятно, наиболее распространенным методом, используемым для обнаружения расслоения и/или нарушения сцепления. Этот метод осуществляется путем постукивания по области проверки твердым круглым или легким устройством, похожим на молоток-, и прослушиванием реакции конструкции на молоток. Как показано на Рисунке 24, чистый, резкий, звонкий звук указывает на хорошую-скрепленную структуру, а глухой или глухой-звук указывает на области несоответствия.
Скорость постукивания должна быть достаточно высокой, чтобы произвести достаточное количество звуков, чтобы ухо могло различить любые различия в тембре. Тест на постукивание эффективен для тонких ламинатов, армирующих линии соединения, сотовых прослоек с тонкими панелями и даже вблизи поверхности толстых ламинатов, таких как опоры лопастей ротора. Опять же, этому методу присуща возможность того, что изменения во внутренних элементах конструкции могут привести к изменениям шага, которые интерпретируются как дефекты, хотя на самом деле они возникают в результате конструкции. Эту проверку следует проводить в максимально тихом месте опытным персоналом, знакомым с внутренней конфигурацией детали. Этот метод ненадежен для конструкций с числом слоев более четырех. Его часто используют для обозначения повреждений на тонких сотовых панелях. Как показано на рисунке 24.
Рис. 24. Испытание постукиванием коническим молотком.
III. Автоматический тест крана
Этот тест очень похож на тест ручным постукиванием, поскольку в нем используется соленоид, а не молоток. Соленоид производит несколько ударов в одной области. На кончике импактора имеется датчик, который записывает сигналы силы и времени, исходящие от импактора. Величина силы зависит от ударника, энергии удара и механических свойств конструкции.
Продолжительность (период) воздействия нечувствительна к величине силы удара; однако эта продолжительность зависит от жесткости конструкции. Поэтому для калибровки используется сигнал из области-без дефектов, и любое отклонение от этого сигнала-без дефектов указывает на наличие повреждения.
IV. Ультразвуковой контроль
Ультрасонография оказалась очень полезным инструментом для обнаружения внутренних расслоений, пустот или несоответствий в композитных конструкциях, которые иначе невозможно было бы распознать визуальными или перкуссионными методами. Существует множество ультразвуковых методов; однако каждый метод использует энергию звуковых волн на частотах выше слышимого диапазона. Как показано на фиг.. 25, звуковые волны высокой-частоты (обычно несколько мегагерц) вводятся в компонент и могут распространяться направленно к поверхности компонента, либо вдоль поверхности компонента, либо под заданным углом к поверхности компонента. Возможно, вам придется попробовать разные направления потоков, чтобы сориентироваться. Внесенный звук затем будет отслеживаться при любых существенных изменениях в назначенном маршруте через деталь. Ультразвуковые волны по своей природе аналогичны световым волнам. Когда ультразвуковая волна попадает на прерванный объект, волна или энергия либо поглощаются, либо отражаются обратно на поверхность. После того как прерванная или ослабленная акустическая энергия улавливается, она принимается преобразователем и преобразуется в изображение на осциллографе или самописце. Этот дисплей позволяет оператору оценивать различные показатели по сравнению с известными хорошими областями. В целях сравнения были установлены эталонные стандарты, которые используются для калибровки ультразвукового оборудования.
Специалисты по техническому обслуживанию должны признать, что концепции, изложенные здесь, хорошо работают в условиях повторяющегося производства, но их может быть сложнее реализовать в условиях технического обслуживания, когда в самолетах с относительно сложной конструкцией установлено большое количество различных композитных компонентов. Справочный стандарт также должен учитывать изменения, которые происходят, когда составные компоненты подвергаются воздействию окружающей среды в течение длительных периодов времени или являются объектом ремонтных работ или маневров,-подобных ремонту. Далее обсуждаются четыре наиболее распространенных метода ультразвукового исследования.
Рисунок 25: Методы ультразвукового контроля
4.1 Трансмиссионное УЗИ
При трансмиссионном ультразвуковом исследовании используются два датчика, по одному на каждой стороне обследуемой области. Ультразвуковой сигнал передается от одного датчика к другому. Затем используется прибор для измерения потери мощности сигнала. Прибор выражает потери в процентах или децибелах от исходной мощности сигнала. Потери сигнала сравниваются с эталонным стандартом. Области, где потери превышают эталонный стандарт, указывают на дефектные участки.
4.2 Импульсное-эхо УЗИ
Одностороннее-ультразвуковое исследование можно выполнить с помощью метода импульсного-эхо. В этом методе один поисковый блок работает как передающий и принимающий преобразователь, возбуждаемый импульсами высокого-напряжения. Каждый электрический импульс активирует преобразовательный элемент. Этот элемент преобразует электрическую энергию в механическую энергию в виде ультразвука. Акустическая энергия поступает в испытательную секцию через контактный наконечник из тефлона (Teflon)® или метакрилата. В тестовой секции генерируется сигнал, который улавливается элементом преобразователя. Любое изменение амплитуды принимаемого сигнала или времени, необходимого для возвращения эха к преобразователю, указывает на наличие дефекта. Импульсно-эхо-тестирование используется для обнаружения расслоений, трещин, пористости, воды и отслоения склеенных деталей. Импульсное эхо не выявило разрывов связей или дефектов между оболочкой сэндвича и сотовым заполнителем. Как показано на рисунке 26.
Рисунок 26. Оборудование для испытания эхо-импульсных-эхосигналов.
4.3 Ультразвуковой тестер сцепления
Низко- и высокочастотные тестеры связи используются для ультразвукового контроля композитных конструкций. В этих тестерах сцепления используются контрольные датчики с одним или двумя преобразователями. Высокочастотный тестер сцепления используется для обнаружения расслоений и пустот. Он не обнаруживает отслоение поверхности-от-ячеистой сердцевины или пористость. Он может обнаружить дефекты размером до 0,5 дюйма в диаметре. Этот низкочастотный тестер для проверки связи использует два датчика для обнаружения расслоения, пустот и отслаивания сотового заполнителя. Этот метод проверки не определяет, какая сторона детали повреждена, и не может обнаружить дефекты размером менее 1,0 дюйма. Как показано на рисунке 27.
Рисунок 27: Тестер склеивания
4.4 Проверка фазированной решетки
Контроль фазированной решетки — один из новейших методов ультразвукового контроля для обнаружения структурных дефектов в композитах. Он работает по тому же принципу, что и импульсное-эхо, но использует одновременно 64 преобразователя, что ускоряет процесс проверки. Как показано на рисунке 28.
Рисунок 28: Оборудование для испытаний фазированных решеток
V. Методы рентгенографического контроля
Рентгенография, часто называемая рентгеновскими лучами, является очень полезным методом неразрушающего контроля, поскольку она, по сути, позволяет получить доступ к внутренней части детали. Этот метод контроля включает пропускание рентгеновских лучей через испытываемую деталь или узел с одновременной записью поглощения лучей на пленке, чувствительной к рентгеновским лучам. Экспонирование пленки при проявлении позволяет инспектору анализировать изменения непрозрачности экспозиции, записанные на пленке, фактически создавая визуализацию взаимоотношений деталей внутри компонента. Поскольку этот метод фиксирует изменения общей плотности по толщине, он не является предпочтительным методом обнаружения дефектов, таких как расслоение, в плоскости, перпендикулярной направлению лучей. Однако это наиболее эффективный метод обнаружения дефектов, параллельных центральной линии рентгеновского луча. Внутренние аномалии, такие как расслоение в углах, раздавленные сердцевины, сломанные сердцевины, вода в ячейках сердцевины, пустоты в клеевых соединениях пенопласта и взаимное расположение внутренних деталей, можно легко увидеть на рентгеновской пленке. Большинство композитов почти прозрачны для рентгеновских лучей, поэтому необходимо использовать лучи низкой-энергии. По соображениям безопасности их нецелесообразно использовать вблизи самолетов. Операторы всегда должны быть защищены соответствующими свинцовыми экранами, так как возможен прямой контакт с рентгеновской трубкой или рассеянным излучением. Крайне важно соблюдать минимальное безопасное расстояние от источников рентгеновского-излучения.
VI. Проверка термосварки
Термический контроль включает в себя все методы измерения изменения температуры испытуемой детали с помощью термочувствительного устройства. Основной принцип термического контроля заключается в измерении или измерении температуры поверхности по мере того, как тепло течет из, в или через объект испытаний. Все методы тепловидения основаны на разнице теплопроводности нормальных,-бездефектных и дефектных участков. Обычно источник тепла используется для повышения температуры испытуемой детали при наблюдении эффектов нагрева поверхности. Поскольку участки без дефектов проводят тепло более эффективно, чем участки с дефектами, количество поглощенного или отраженного тепла указывает на качество соединения. Типы дефектов, которые влияют на тепловые характеристики, включают склеивание, растрескивание, ударные повреждения, утончение панели и попадание воды в композиты и сотовые заполнители. Термический метод является наиболее эффективным методом обнаружения тонкой фанеры или дефектов вблизи поверхности.
VII. Нейтронная радиография
Нейтронная радиография – это не-метод неразрушающей визуализации, позволяющий визуализировать внутренние характеристики образца. Транспорт нейтронов через среду зависит от нейтронного сечения ядер в среде. Дифференциальный распад нейтронов в среде можно измерить, построить график и затем визуализировать. Полученное изображение можно использовать для анализа внутренних характеристик образца. Нейтронная рентгенография является дополнительным методом рентгеновской радиографии. Оба метода визуализируют затухание в среде. Основным преимуществом нейтронной радиографии является ее способность выявлять легкие элементы, такие как водород, содержащиеся в коррозионно-активных веществах и воде.
VIII. Детекторы влажности
Гигрометр можно использовать для обнаружения влаги в сэндвич-сотовой конструкции. Гигрометр измеряет потери радиочастотной мощности, вызванные присутствием воды. Влагомеры обычно используются для обнаружения влаги в головном обтекателе. сравнение испытательного оборудования NDI, как показано на рис. 29/30.
Рисунок 29: Оборудование для проверки влажности
Рисунок 30: Сравнение оборудования обнаружения NDI