CC BY
311
УДК 678
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОПТИЧЕСКИМИ И УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ МЕТОДАМИ
М. А. Дектярева Научный руководитель - Е. А. Жирнова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: dektyareva_marina@mail.ru
Приводится сравнительный анализ оптического и ультразвукового методов для контроля качества полимерных композиционных материалов.
Ключевые слова: оптический метод, ультразвуковой метод.
QUALITY CONTROL OF POLYMERIC COMPOSITES BY OPTICAL AND ULTRASONIC TECHNIQUES
M. A. Dektyareva Scientific Supervisor - E. A. Zhirnova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: dektyareva_marina@mail.ru
The comparative analysis of optical and ultrasonic methods for quality control of polymeric composites.
Keywords: optical technique, ultrasonic method.
В мировой практике неразрушающего контроля существует тенденция повышения информативности методов дефектоскопии и точности результатов контроля как за счет использования все более сложных методов и алгоритмов обработки информации, так и применения новых методических приемов, базирующихся на традиционно используемых в практике неразрушающего контроля.
Дефектоскопические методы исследования образцов композитов и изделий из них являются неразрушающими методами, позволяющими выявить макро- и микро- дефекты структуры композита. Эти методы не определяют значения параметров материалов, а используются для выявления дефектов, возникших при изготовлении детали из-за нарушения технологии или обусловленные этой технологией. Также эти методы применяют для выявления дефектов возникших в процессе эксплуатации детали. Наиболее распространены методы ультразвуковой диагностики, однако в последние годы разрабатывается и ведется активное внедрение более современных методов неразрушающей диагностики композитов.
В настоящее время для неразрушающей дефектоскопии используют:
- ультразвуковые методы;
- вибрационные методы;
- тепловые методы;
- методы акустико-эмиссионной диагностики;
- оптико-акустические методы (компьютерную томографию).
Как правило, ультразвуковая диагностика применяется на предприятиях, выпускающих изделия из композитов, однако другие методы также применимы и сравнение данных всех методов позволяют выявить картину распространения дефектов в материале. Эти методы также не всегда стандартизованы, но желательны, особенно как методы контроля технологического процесса и при разработке новых композиционных материалов и новых типов изделий из них [1].
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
Ультразвуковая дефектоскопия - метод, основанный на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 0,5-25 МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования - ультразвукового дефектоскопа [2].
К главным преимуществам ультразвукового контроля (УЗК) качества металлов относятся:
- высокая точность и скорость исследования, а также его низкая стоимость;
- безопасность для человека (в отличие, к примеру, от рентгеновской дефектоскопии);
- возможность проведения ультразвукового контроля (в отдельных случаях) на действующем объекте, т. е. на время проведения УЗК не требуется выведения контролируемой детали/объекта из эксплуатации;
- при проведении УЗК исследуемый объект не повреждается;
К основному недостатку УЗК можно отнести невозможность дать ответ на вопрос о реальных размерах дефекта, так как размер дефекта определяется его отражательной способностью и поэтому по результатам контроля дается эквивалентный размер дефекта (например: имеющиеся в изделии два реальные дефекта одного размера и формы, расположенные на одной глубине, но один из которых заполнен воздухом, а другой шлаком будут давать отраженные импульсы различной амплитуды и, соответственно оценены как дефекты, имеющие различные размеры). Следует отметить, что, некоторые дефекты в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля практически невозможно выявить ультразвуковым методом. Кроме того, затруднителен контроль деталей небольшой размера и толщины, а также деталей, имеющих сложную форму с криволинейными и сферическими поверхностями малого радиуса. Кроме того, при проведении ультразвукового контроля в отличие от радиографического, как правило, невозможно однозначно охарактеризовать дефект (шлаковое включение, пора, вольфрамовое включение и др.) [3].
Оптический контроль - неразрушающий контроль, основанный на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом контроля. Оптические методы неразрушающего контроля (МНК) основаны на регистрации и анализе параметров, присущих взаимодействующему с объектом оптическому излучению (к нему относятся электромагнитные волны длиной от 10-5 до 10-3 мкм) [4].
С помощью оптических МНК обнаруживают пустоты, поры, расслоения, трещины, инородные включения, геометрические отклонения и внутренние напряжения в объектах контроля. Информационными параметрами методов являются интегральные и спектральные фотометрические характеристики излучения.
Наружный оптический контроль может применяться относительно объектов из любых материалов. Обнаружение внутренних дефектов (неоднородностей, напряжений) возможно только применительно к прозрачным объектам. Для контроля диаметров и толщины используют оптические методы, основанные на явлении дифракции, для контроля шероховатости и сферичности - на явлении интерференции.
Оптический контроль может выполняться методами, представленными на рисунке собственного, отраженного и прошедшего излучения [5].
иъш ИШНЕ
Схемы испытаний оптическими МНК: 1 - источник излучения; 2 - объект контроля; 3 - приемное устройство
Тем не менее, несмотря на все возрастающий объем использования акустических методов дефектоскопии для контроля изделий из ПКМ, проблемам автоматизации этих методов, в том числе комплексного контроля, в производственных условиях, исследованиям повышения их достоверности, информативности и т. п. посвящено относительно небольшое количество работ. Поэтому, учитывая упомянутые преимущества, общую тенденцию развития методов и средств неразрушающего контроля, а также недостаточную степень автоматизации, не позволяющую реализовать все их достоинства, представляется весьма актуальным создание метода и программно-аппаратных средств автоматизированного акустического неразрушающего контроля, обеспечивающего высокую производительность контроля, информативность и достоверность результатов.
Библиографические ссылки
1. URL: http ://tekhnosfera.com/ultrazvukovoy-beskontaktnyy-metod-i-programmno-apparatnye-sredstva-avtomatizirovannogo-nerazrushayuschego-kontrolya-kache#ixzz3XLPZYRxT (дата обращения: 13.04.2015).
2. ГОСТ 23667-85. Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые. Методы измерения основных параметров. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
3. URL: http://www.zaopkti.spb.ru/services07_46.html (дата обращения: 14.04.2015).
4. ГОСТ 24521-80. Контроль неразрушающий оптический. Термины и определения. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
5. URL: http://www.devicesearch.ru/article/metody_nerazrushayuschego_kontrolya (дата обращения: 15.04.2015).
© Дектярева М. А., 2015
