CS258580B1 - Způsob hodnocení kvality lepených spojů a zaHzenf k prováděnitohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob hodnocení kvality lepených spojů akustickou přenosovou metodou pomocí vysílací a přijímací piezoelektrické sondy. Vysílací sondou se pomocí přenosu ultrazvukového vlnění o frekvenci 0,5 až 3 MHz generuje ve spoji napětové vlnění, které se registruje přijímací sondou umístěnou ve vzdálenosti 25 až 200 mm od vysílací sondy, a ze změny intenzity přijímaného vlnění se určí kvalita lepeného spoje a jeho rozsah, popřípadě rozsah nespojení.

Description

Vynález se týká způsobu hodnocení kvality lepených spojů akustickou přenosovou metodou a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Lepené spoje nacházejí stále širší uplatnění v soudobé spojovací technologii, nebot umožňují rovnoměrnější přenos namáhání, zvětšují únavovou životnost a snižují hmotnost konstrukcí. Tyto vlastnosti jsou zvláště důležité u vysoce namáhaných leteckých komponent obsahujících např. spojení kovového potahu s voštinovým jádrem, spojení polyuretanové vrstvy s kovovými nebo kompozitními potahy apod. Jedním z hlavních problémů při využívání lepených konstrukcí je v hodnocení kvality lepeného spoje.

Ze známých způsobů nedestruktivní kontroly materiálů se používá především metoda ultrazvuková, která je založena na detekcj. ultrazvukového vlnění odraženého na rozhraní dvou prostředí s rozdílnou akustickou impedancí. Základní jednosondovou ultrazvukovou metodu je možno aplikovat pouze v některých případech, protože její využití je podmíněno vhodnou geometrickou konfiguraci lepených součástí a tlouštkou spojovaných vrstev.

Rovněž produktivita kontroly je při tomto způsobu nižší, nebot je nutno kontrolovat spoj bod po bodu. Dále při kontrole těžko prozvučitelných materiálů, kdy spoj je přístupný pouze z jedné strany, jsou výsledky kontroly nulové, tj. nepodávají žádanou informaci.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob hodnocení kvality lepených spojů akustickou přenosovou ’metodou podle vynálezu a zařízení pro provádění tohoto způsobu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se na spoj působí ultrazvukovým vlněním o frekvenci 0,5 až 3 MHz, napětové vlnění generované ve spoji se registruje, a ze změny intenzity přijímaného vlnění se určí kvalita lepeného spoje a jeho rozsah, případně rozsah nespojení. Podstata zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že je tvořeno vysílací sondou, která se umistuje nad libovolně zvoleným místem zkoušeného spoje, a přijímací sondou,,umístěnou ve vzdálenosti 25 až 200 mm od vysílací sondy.

Vysílací sonda je impulsně buzena ve frekvenčním rozsahu 0,5 až 3 MHz. Frekvence vysílaného vlnění se volí podle konkrétních podmínek, tj. typu spoje, materiálu a tlouštce adherěndů, požadavků na přesnost určení kvality spoje. Obdobná kritéria platí i pro volbu vzdálenosti obou sond, která se pohybuje mezi 25 až 200 mm. Elektrický signál vznikající vybuzením piezoelektrického měniče přijímací sondy se zesiluje a vyhodnocuje bud podle počtu impulsů za časoVou jednotku pomocí čítače a nebo podle amplitudy signálu zobrazené na stínítku osciloskopu.

Vzhledem k tomu, že se zkouší v pásech odpovídajících vzdálenosti sond, je produktivita kontroly vyšší než u jednosondového způsobu. Dále v některých případech energie odraženého ultrazvukového signálu nepostačuje pro detekci, avšak energie prošlá do kovového nebo kompozitového podkladu lepeného spoje je postačující ke generaci napětového vlnění ve spodním adherendu, z něhož je potom vlnění detekováno.

Jedná se především o ty případy, kdy není přístup ke spodnímu adherendu z opačné strany a přitom spodní adherend vystupuje na stejný povrch, na němž je umístěna budoucí sonda.

V případě slepení je generované napětové vlnění detekováno pouze v blízkosti přechodu horního adherendu do spodního, do vzdálenosti asi 3 cm. Kolmým pohybem budicí sondy, na rozhraní se zvyšující se vzdáleností od rozhraní, se detekovaný signál snižuje. V případě neslepenl se napětí negeneruje, takže je detekován nulový signál.

Výhoda způsobu kontroly podle vynálezu spočívá zejména v tom, že produktivita kontroly je podstatně vyšší než u způsobu jednosondového nebo souosého průchodového způsobu, protože se zkouší integrálně v pásech. Způsob zjištování kvality lepeného spoje podle vynálezu dále umožňuje kontrolu spojů nízkoprozvučitelných materiálů, např. polyuretanu s kovovým sendvičovým skeletem, kdy není přístup k opačnému povrchu. Způsob zjištování kvality lepeného spoje podle vynálezu je blíže osvětlen na následujících příkladech a na přiložených vyobrazeních, kde na obr. 1 je znázorněn dokonale slepený spoj hliníkového potahu na hliníkové voštině, na obr. 2 je tentýž spoj, avšak nedokonale slepený, na obr. 3 je schéma kvalitního spoje polyuretanové náběhové hrany s Al potahem, a na obr. 4 je nedokonalý spoj mezi Al potahem a polyuretanovou hranou.

Příklad 1

Kontrola kvality lepeného spoje hliníkového potahu tlouštky 1 mm na hliníkové voštinové jádro o průměru buňky 6 mm a tlouštky 30 mm. K lepení bylo použito fenolpolyvinylformaldehydové lepidlo Redux X 775.

Při použitém uspořádání znázorněném na obr. 1 a 2 byla zvolena vzdálenost mezi vysílací sondou _1 a přijímací sondou 2 100 mm. Frekvence vysílaných impulsů byla 2 MHz s opakovači frekvenci 30 Hz. U vadného spojení, znázorněného na obr. 2, je vlnění méně tlumeno, protože se šíří pouze hliníkovým potahem 3, příp. Al potahem a nedokonalou vrstvou lepidla 5, a počet impulsů registrovaných přijímací aparaturou je 10 krát vyššú než při dobrém spojeni znázorněném na obr. 1, kde dochází k útlumovým ztrátám na rozhraní a při přechodu do voštinového jádra £.

Jako vysílací sondy bylo použito sondy HIN-Krautkramer s vysílací aparaturou USIP 11 téže firmy, a jako přijímací sondy D 9 203 firmy DUNEGAN s přijímací aparaturou ENDEVCO Série 3 000.

Příklad2

Kontrola kvality spoje polyuretanové náběhové hrany balančního křidélka s Al potahem.

V tomto případě, znázorněném na obr. 3 a 4, byla vysílací sonda JL umístěna ve vzdálenosti 5 mm od přechodu polyuretan 6 Al potah 3^, přijímací sonda 2 byla umístěna ve vzdálenosti 20 mm od přechodu. Spojnice sond 1., 2 byla kolmá na přechod polyuretan £ - Al potah

V případě neslepení je znemožněn průchod vlnění spojem, takže přijímací sonda 2 není vybuzena, a indikace registrovaná přijímací sondou 2 je nulová. Vysílací sondou j. se při zjištění tohoto neslepeného místa ]_ pohybuje ve směru kolmém na přechod, a to směrem od přechodu až do místa, kde je indikace nenulová. Tato poloha vysílací sondy 1. potom určuje hranici neslepení, a tím i rozsah vady, tedy neslepeného místa T_.

Dalším pohybem sondy JL v kolmém směru se úroveň detekovaného signálu exponenciálně snižuje. Po určení rozsahu neslepení v daném místě se vysílací a přijímací sonda 1 a 2 posune o 1 cm ve směru rovnoběžném k přechodu, přičemž vysílací sonda 2 j^e zpočátku opět vzdálena 5 mm od přechodu a přijímací sonda 2 20 mm. Posun sond ]J, í v rovnoběžném směru k přechodu lze volit podle požadavků na přesnost kontroly.

V případě dobrého slepení je detekován signál, jehož průběh je znázorněn ve spodní části obr. 3. Na svislé ose N je počet detekovaných impulsů, na vodorovné óse x je vzdálenost vysílací sondy od rozhraní polyuretan - Al potah. Kolmým posunem vysílací sondy od přechodu se detekovaný signál exponenciálně snižuje.

Ke kontrole bylo použito stejného zařízení jako v příkladu J.

Claims (2)

1. Způsob hodnocení kvality lepených spojů akustickou přenosovou metodou vyznačený tím, že se na spoj působí ultrazvukovým vlněním o frekvenci 0,5 až 3 MHz, napětově vlnění, generované ve spoji se registruje a. ze změny intenzity přijímaného vlnění se určí kvalita lepeného spoje a jeho rozsah, případně rozsah nespojení.

2. Zařízení pro provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím, že je tvořeno vysí lácí sondou (1) umístěnou nad libovolně zvoleným místem zkoušeného spoje a přijímací sondou (2) umístěnou ve vzdálenosti 25 až 200 mm od vysílací sondy.