I. Визуальный осмотр
Визуальный осмотр является основным методом осмотра для осмотра в процессе эксплуатации. Большинство типов повреждений будут сжигать, загрязнять, вдавливать, проникать, истирать или скалывать поверхность композита, делая повреждение видимым. После обнаружения повреждения пораженный участок необходимо более внимательно осмотреть с помощью фонариков, луп, зеркал и трубчатых зеркал. Эти инструменты используются для увеличения дефектов, которые в противном случае могут быть не видны, и позволяют визуально осмотреть области, которые не так очевидны. Недостатки смолы, избытки смолы, морщины, пролеты клеевого слоя, изменение цвета (из-за перегрева, ударов молнии и т. д.), ударные повреждения по любой причине, посторонние предметы, пузыри и отслоение — все это различия, которые можно обнаружить с помощью визуального осмотра. Визуальный осмотр не может обнаружить внутренние дефекты в композитах, такие как расслоение (расслоение), объемное и матричное растрескивание. Для обнаружения этих типов дефектов требуются более сложные методы NDI.
II. Звуковое тестирование (простукивание металла)
Иногда называемый аудио, звуковым или постукиванием, этот метод использует частоты в слышимом диапазоне (от 10 Гц до 20 Гц). В руках опытного персонала тест постукивания является удивительно точным методом и, вероятно, наиболее распространенным методом, используемым для обнаружения расслоения и/или отслоения. Метод осуществляется путем постукивания по области проверки твердым круглым или легким устройством, похожим на молоток, и прослушивания реакции структуры на молоток. Как показано на рисунке 24, чистый, резкий, звенящий звук указывает на хорошо скрепленную структуру, в то время как глухой или похожий на удар звук указывает на области несоответствия.
Скорость постукивания должна быть достаточно высокой, чтобы производить достаточное количество звуков, чтобы ухо могло различать любые различия в тембре. Тест постукивания эффективен для тонких ламинатов, усиливающих линии склеивания, сотовых прослойок 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 вызывать изменения высоты тона, которые интерпретируются как дефекты, хотя на самом деле они появляются по замыслу. Этот осмотр должен проводиться в максимально тихом месте и опытным персоналом, знакомым с внутренней конфигурацией детали. Этот метод ненадежен для конструкций с более чем четырьмя слоями. Он часто используется для маркировки повреждений на тонких сотовых панелях. Как показано на рисунке 24.
Рисунок 24: Тест на удар коническим молотком
III. Автоматический тест на постукивание
Этот тест очень похож на ручной тест постукивания, поскольку в нем используется соленоид, а не молоток. Соленоид производит несколько ударов в одной области. Наконечник ударника имеет преобразователь, который регистрирует сигналы силы и времени от ударника. Величина силы зависит от ударника, энергии удара и механических свойств конструкции.
Длительность (период) удара нечувствительна к величине силы удара, однако эта длительность меняется в зависимости от жесткости конструкции. Поэтому для калибровки используется сигнал из бездефектной области, и любое отклонение от этого бездефектного сигнала указывает на наличие повреждения.
IV. Ультразвуковой контроль
Ультразвуковое исследование оказалось очень полезным инструментом для обнаружения внутренних расслоений, пустот или несоответствий в композитных сборках, которые в противном случае не могли бы быть распознаны визуальными или ударными методами. Существует множество ультразвуковых методов; однако каждый метод использует энергию звуковой волны на частотах выше слышимого диапазона. Как показано на РИС. 25, высокочастотные (обычно несколько мегагерц) звуковые волны вводятся в компонент и могут распространяться направленно к поверхности компонента, либо вдоль поверхности компонента, либо под заданным углом к поверхности компонента. Вам может потребоваться попробовать различные направленные потоки, чтобы сориентироваться. Затем введенный звук будет контролироваться, когда будет сделано какое-либо существенное изменение в его назначенном маршруте через деталь. Ультразвуковые волны по своей природе похожи на световые волны. Когда ультразвуковая волна ударяется о прерванный объект, волна или энергия либо поглощается, либо отражается обратно на поверхность. После того, как прерванная или ослабленная акустическая энергия улавливается, она принимается преобразователем и преобразуется в дисплей на осциллографе или самописце. Этот дисплей позволяет оператору оценивать различные показатели в сравнении с известными хорошими областями. Для целей сравнения были установлены эталонные стандарты, которые используются для калибровки ультразвукового оборудования.
Специалисты по техническому обслуживанию должны понимать, что концепции, изложенные здесь, хорошо работают в условиях повторяющегося производства, но их может быть сложнее реализовать в условиях технического обслуживания, где в самолетах со сравнительно сложными конструкциями установлено большое количество различных композитных компонентов. Справочный стандарт также должен учитывать изменения, которые происходят, когда композитные компоненты подвергаются воздействию среды использования в течение длительных периодов времени или подвергаются ремонтным работам или маневрам, подобным ремонту. Далее обсуждаются четыре наиболее распространенных метода ультразвуковой диагностики.
Рисунок 25: Методы ультразвукового контроля
4.1 Трансмиссионная ультрасонография
При трансмиссионной ультрасонографии используются два преобразователя, по одному с каждой стороны исследуемой области. Ультразвуковой сигнал передается от одного преобразователя к другому. Затем используется прибор для измерения потери мощности сигнала. Прибор выражает потерю в процентах или децибелах от исходной мощности сигнала. Потеря сигнала сравнивается с эталонным стандартом. Области, где потеря больше эталонного стандарта, указывают на дефектные области.
4.2 Импульсная эхо-ультрасонография
Односторонняя ультрасонография может быть выполнена с помощью метода импульсного эха. В этом методе один поисковый блок работает как передающий и принимающий преобразователь, возбуждаемый импульсами высокого напряжения. Каждый электрический импульс активирует элемент преобразователя. Этот элемент преобразует электрическую энергию в механическую энергию в форме ультразвука. Акустическая энергия поступает в испытательную секцию через контактный наконечник из тефлона (Teflon)® или метакрилата. В испытательной секции генерируется волна, которая улавливается элементом преобразователя. Любое изменение амплитуды полученного сигнала или времени, необходимого для возврата эха к преобразователю, указывает на наличие дефекта. Тестирование импульсным эхом используется для обнаружения расслоения, трещин, пористости, воды и отслоения склеенных деталей. Импульсное эхо не обнаружило отслоения или дефектов связи между сэндвич-оболочкой и сотовым сердечником. Как показано на рисунке 26.
Рисунок 26: Оборудование для импульсно-эхо испытаний
4.3 Ультразвуковой тестер прочности сцепления
Низкочастотные и высокочастотные тестеры прочности соединения используются для ультразвукового контроля композитных конструкций. Эти тестеры прочности соединения используют контрольные зонды с одним или двумя преобразователями. Высокочастотный тестер прочности соединения используется для обнаружения расслоения и пустот. Он не обнаруживает отслоение или пористость поверхностного слоя сотового сердечника. Он может обнаруживать дефекты диаметром до 0.5 дюймов. Этот низкочастотный тестер прочности соединения использует два датчика для обнаружения расслоения, пустот и отслаивания сотового сердечника. Этот метод контроля не определяет, какая сторона детали повреждена, и не может обнаружить дефекты размером менее 1.0 дюйма. Как показано на рисунке 27.
Рисунок 27: Тестер сцепления
4.4 Проверка с помощью фазированной решетки
Фазированная решетка — один из новейших методов ультразвуковой инспекции для обнаружения структурных дефектов в композитах. Он работает по тому же принципу, что и импульс-эхо, но использует 64 преобразователя одновременно, что ускоряет процесс инспекции. Как показано на рисунке 28
Рисунок 28: Испытательное оборудование для фазированной решетки
V. Методы рентгенографического контроля
Радиография, часто называемая рентгеновскими лучами, является очень полезным методом NDI, поскольку она по сути позволяет получить доступ к виду внутренней части детали. Этот метод проверки включает в себя пропускание рентгеновских лучей через испытываемую деталь или сборку с регистрацией поглощения лучей на чувствительной к рентгеновскому излучению пленке. Экспонирование пленки после проявления позволяет инспектору анализировать изменения непрозрачности экспозиции, записанные на пленке, по сути, создавая визуализацию взаимосвязи деталей внутри компонента. Поскольку метод регистрирует изменения общей плотности по ее толщине, он не является предпочтительным методом для обнаружения дефектов, таких как расслоение в плоскости, перпендикулярной направлению лучей. Однако это наиболее эффективный метод для обнаружения дефектов, параллельных центральной линии рентгеновского луча. Внутренние аномалии, такие как расслоение в углах, раздавленные сердцевины, сломанные сердцевины, вода в ячейках сердцевины, пустоты в пенопластовых клеевых соединениях и относительное положение внутренних деталей можно легко увидеть с помощью рентгеновской пленки. Большинство композитов почти прозрачны для рентгеновских лучей, поэтому необходимо использовать низкоэнергетические лучи. По соображениям безопасности их непрактично использовать около самолетов. Операторы всегда должны быть защищены соответствующими свинцовыми экранами, поскольку возможен прямой контакт либо с рентгеновской трубкой, либо с рассеянным излучением. Соблюдение минимального безопасного расстояния от источников рентгеновского излучения имеет важное значение.
VI. Термоплавкий контроль
Тепловой контроль включает в себя все методы измерения изменения температуры испытываемой детали с помощью термочувствительного устройства. Основной принцип теплового контроля заключается в измерении или измерении температуры поверхности по мере того, как тепло выходит, входит или проходит через испытываемый объект. Все методы тепловизионной съемки основаны на разнице в теплопроводности между нормальными, бездефектными областями и дефектными областями. Обычно для повышения температуры испытываемой детали при наблюдении эффектов нагрева поверхности используется источник тепла. Поскольку области без дефектов проводят тепло более эффективно, чем области с дефектами, количество поглощенного или отраженного тепла указывает на качество соединения. Типы дефектов, которые влияют на тепловые характеристики, включают склеивание, растрескивание, ударное повреждение, истончение панели и попадание воды в композиты и сотовые заполнители. Тепловой метод является наиболее эффективным методом обнаружения тонкой фанеры или дефектов вблизи поверхности.
VII. Нейтронная радиография
Нейтронная радиография — это неразрушающий метод визуализации, который визуализирует внутренние характеристики образца. Перенос нейтронов через среду зависит от нейтронного сечения ядер в среде. Дифференциальный распад нейтронов через среду можно измерить, построить график и затем визуализировать. Полученное изображение можно использовать для анализа внутренних характеристик образца. Нейтронная радиография — это дополнительный метод к рентгеновской радиографии. Оба метода визуализируют затухание через среду. Главным преимуществом нейтронной радиографии является ее способность обнаруживать легкие элементы, такие как водород, содержащийся в едких веществах и воде.
VIII. Детекторы влажности
Гигрометр может использоваться для обнаружения влаги в сэндвич-сотовой структуре. Гигрометр измеряет потерю мощности ВЧ, вызванную наличием воды. Влагомеры обычно используются для обнаружения влаги в головном обтекателе. сравнение испытательного оборудования NDI, как показано на рис. 29/30.
Рисунок 29: Оборудование для испытания на влажность
Рисунок 30: Сравнение оборудования для обнаружения NDI