RU2446392C1 - Method to install crack detection sensors - Google Patents
Method to install crack detection sensors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446392C1 RU2446392C1 RU2010147963/28A RU2010147963A RU2446392C1 RU 2446392 C1 RU2446392 C1 RU 2446392C1 RU 2010147963/28 A RU2010147963/28 A RU 2010147963/28A RU 2010147963 A RU2010147963 A RU 2010147963A RU 2446392 C1 RU2446392 C1 RU 2446392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crack
- paste
- sensor
- gcd
- crack detection
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области технической диагностики авиационной техники (AT), а именно к регистрации трещин при усталостных испытаниях AT, и может быть использовано в лабораториях прочностных испытаний всех видов техники.The present invention relates to the field of technical diagnostics of aeronautical engineering (AT), namely, to register cracks during fatigue tests of AT, and can be used in strength testing laboratories of all types of equipment.
Графические датчики обнаружения трещин устанавливают в предполагаемых местах образования трещин при ресурсных и прочностных испытаниях техники.Graphic crack detection sensors are installed in the proposed cracking sites during the life and strength tests of the equipment.
Обычно для этой цели в предполагаемом месте образования усталостной трещины наклеивают узкие полоски фольги, изготовленные в виде секционного датчика (1), перпендикулярно предполагаемому направлению распространения трещины. Затем датчик включают в электрическую схему регистратора.Typically, for this purpose, narrow foil strips made in the form of a sectional sensor (1) are glued at the supposed site of fatigue crack formation, perpendicular to the expected direction of crack propagation. Then the sensor is included in the electrical circuit of the recorder.
Когда трещина достигает места расположения чувствительного элемента (токопроводящей дорожки), последняя обрывается по трещине и обрыв электрической цепи фиксируется аппаратурой - регистратором.When the crack reaches the location of the sensing element (conductive path), the latter breaks along the crack and an open circuit is fixed by the equipment - the recorder.
Конструктивно датчик обнаружения трещины представляет собой чувствительный элемент из константановой фольги на лаковой или бумажной изолирующей основе, приклеенный на исследуемую поверхность цианокрилатным клеем. Ширина чувствительного элемента датчика в пределах 0,015-0,5 мм, толщина 0,01-0,015 мм, электровыводы - проволочные, припаяны оловом.Structurally, the crack detection sensor is a sensing element made of constantan foil on a varnish or paper insulating base, glued to the test surface with cyanoacrylate adhesive. The width of the sensor element is within 0.015-0.5 mm, the thickness is 0.01-0.015 mm, the electrical outputs are wire, soldered with tin.
Основным недостатком фольгового датчика обнаружения трещин является его ограниченный ресурс относительно ресурса испытываемого изделия, что заставляет менять датчики несколько раз в процессе ресурсных испытаний.The main disadvantage of the foil crack detection sensor is its limited life relative to the resource of the tested product, which forces the sensors to be changed several times during the life test.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ установки датчиков (тензорезисторов) (2), в основе которого чувствительный токопроводящий элемент из константановой фольги, на изолирующей подложке, приклеивается к поверхности испытываемого изделия в местах предполагаемого образования трещин.The closest technical solution, selected as a prototype, is the method of installing sensors (strain gages) (2), based on which a sensitive conductive element made of constantan foil, on an insulating substrate, is glued to the surface of the test product in places of the alleged formation of cracks.
Константановая фольга, толщиной 0,01-0,015, как правило, изготавливается фотохимическим способом. В качестве изолирующей подложки датчика (тензорезистора) используется клеевая пленка фенолоформальдегидного клея или термостойкая бумага, пропитанная клеем УВС-10Т.Constantan foil with a thickness of 0.01-0.015, as a rule, is produced by the photochemical method. An adhesive film of phenol-formaldehyde adhesive or heat-resistant paper impregnated with UVS-10T glue is used as an insulating substrate of the sensor (strain gauge).
По форме чувствительного токопроводящего элемента датчики бывают одиночные, розетки, цепочки с базой (длиной) чувствительного элемента до 50 мм.According to the shape of the sensitive conductive element, the sensors are single, sockets, chains with the base (length) of the sensitive element up to 50 mm.
К поверхности испытываемого изделия датчики приклеиваются цианокрилатными клеями типа «Циарин ЭО» холодного отверждения.The sensors are glued to the surface of the test product by cold-hardened cyanocrylate adhesives such as “Cyarin EO”.
Время полного отверждения 48 часов. Температурный диапазон работы от -80 до +80°С.Complete cure time 48 hours. Operating temperature range from -80 to + 80 ° С.
Клей УВС - 10Т (фенольный однокомпонентный, горячего отверждения - 5 часов при температуре 180°С, под давлением 0,1 - 0,3 мПа, затем при температуре 215°С в течение 5 часов - полимеризация).UVS glue - 10T (one-component phenolic, hot curing - 5 hours at a temperature of 180 ° C, under a pressure of 0.1 - 0.3 MPa, then polymerization at a temperature of 215 ° C for 5 hours).
Технические характеристики фольговых тензорезисторов (датчиков трещин) следующие:Technical characteristics of foil strain gages (crack sensors) are as follows:
- электрическое сопротивление до 2000 Ом;- electrical resistance up to 2000 Ohms;
- чувствительность не более 0,05 мм;- sensitivity not more than 0.05 mm;
- температурный диапазон -70…+100°С;- temperature range -70 ... + 100 ° С;
- безотказная работа не менее 0,98 за 2×105 циклов нагружений.- failure-free operation of at least 0.98 for 2 × 10 5 loading cycles.
Фольговый датчик обнаружения трещин имеет существенные недостатки:The foil crack detection sensor has significant disadvantages:
- используемый клей крепления датчика к испытываемой поверхности изделия снижает надежность и, в общем, ресурс фольгового датчика обнаружения трещин;- the adhesive used to fasten the sensor to the test surface of the product reduces the reliability and, in general, the resource of the foil crack detection sensor;
- ограничение длины и применения датчика на сложных рельефных поверхностях испытываемого изделия;- limiting the length and application of the sensor on complex embossed surfaces of the test product;
- снижение надежности и чувствительности при подходе образовавшейся трещины не перпендикулярно оси датчика;- decrease in reliability and sensitivity when approaching the crack formed not perpendicular to the axis of the sensor;
- требуется специальное покрытие датчика для предотвращения окисно-коррозийных повреждений;- requires a special coating of the sensor to prevent oxide corrosion damage;
- поставки датчиков обнаружения трещин осуществляются партиями, и часть датчиков остается невостребованной.- Deliveries of sensors for detecting cracks are carried out in batches, and some of the sensors remain unclaimed.
Задачами предлагаемого изобретения являются:The objectives of the invention are:
1. повышение надежности датчика обнаружения трещин за счет увеличения усталостной прочности до уровня усталостной прочности испытываемой конструкции и более;1. improving the reliability of the crack detection sensor by increasing the fatigue strength to the level of fatigue strength of the tested structure and more;
2. расширение функциональных возможностей за счет установки датчика на сложных рельефных и длинных участках испытываемых конструкций и безотказности на любых углах подхода трещины;2. expansion of functionality due to the installation of the sensor on complex relief and long sections of the tested structures and reliability at any angles of the crack approach;
3. расширение области применения датчиков обнаружения трещин при ресурсных испытаниях.3. expanding the scope of crack detection sensors for life tests.
Способ установки графических датчиков трещин (ГДТ) состоит из следующих основных операций: изготовление электропроводной пасты (например, на основе дисперсного серебра и эпоксидного связующего холодного отверждения), подготовка мест установки ГДТ и изготовление электрических выводов, нанесение токопроводящих дорожек и наклейка электрических выводов ГДТ.The method for installing graphical crack sensors (GDTs) consists of the following basic operations: making an electrically conductive paste (for example, based on dispersed silver and cold-cured epoxy binder), preparing the places for installing GDTs and making electrical leads, drawing conductive paths, and labeling electrical leads for GDTs.
Характерной особенностью ГДТ является совместный процесс их изготовления и установки. ГДТ могут устанавливаться на испытываемых конструкциях, сварочных узлах и сочленениях любой конфигурации в горизонтальном, вертикальном и потолочном исполнениях под углом от 5° до 175° к оси предполагаемой трещины.A characteristic feature of gas turbine engines is the joint process of their manufacture and installation. Hydraulic motors can be installed on the tested structures, welding units and joints of any configuration in horizontal, vertical and ceiling versions at an angle from 5 ° to 175 ° to the axis of the proposed crack.
ГДТ имеет дополнительную возможность использования его после отработки образовавшейся трещины в качестве датчика развития трещины путем нанесения слоя токопроводящей пасты на токопроводящую дорожку датчика в зоне образовавшейся трещины.GDT has the additional possibility of using it after working off the formed crack as a crack development sensor by applying a layer of conductive paste to the conductive path of the sensor in the area of the formed crack.
Электрические параметры ГДТ:Electric parameters of gas turbine engines:
- сопротивление изоляции не менее 20 кОм;- insulation resistance of at least 20 kOhm;
- сопротивление датчика задается его поперечным сечением и длинной;- the resistance of the sensor is set by its cross section and long;
- чувствительность ГТД - 0.003-0.06 мм;- GTD sensitivity - 0.003-0.06 mm;
- безотказная работа не менее 2·106 циклов нагружений;- failure-free operation of at least 2 · 10 6 loading cycles;
- рабочий температурный диапазон -50+2000°С.- working temperature range -50 + 2000 ° С.
Выполнение технологии изготовления ГДТ при его установке накладывает определенные повышенные требования к качеству используемых материалов и полноте выполнения технологических операций.The implementation of the manufacturing technology of gas turbine engines during its installation imposes certain increased requirements on the quality of the materials used and the completeness of technological operations.
Особые требования предъявляются к лакокрасочному покрытию (ЛКП) испытываемого изделия. Оно должно быть в месте установки ГДТ целым, без наплывов и раковин, иметь сопротивление изоляции не менее 1 мегаома (замер проводить с мокрым рабочим электродом). При измерении сопротивления изоляции с мокрым электродом рабочий щуп мегомметра обернут влажным тампоном. ЛКП должно быть устойчивым к этиловому спирту. В случае несоответствия этих условий ЛКП наносится вновь (лучший проверенный вариант ЛКП - грунтовка ЭП-0215 - для алюминиевых сплавов и ЭП-076 - для стальных). Нанесение проводится краскопультом или аэрографом в два слоя на подготовленную и обезжиренную поверхность.Particular requirements apply to the paintwork (LCP) of the test product. It must be intact at the place of installation of the gas turbine engine, without sagging and sinks, and have an insulation resistance of at least 1 megaohm (to be measured with a wet working electrode). When measuring the insulation resistance with a wet electrode, the working probe of the megohmmeter is wrapped with a wet swab. LCP should be resistant to ethyl alcohol. If these conditions do not meet, the paintwork is applied again (the best tested paintwork is primer EP-0215 for aluminum alloys and EP-076 for steel). Application is carried out with an airbrush or airbrush in two layers on a prepared and degreased surface.
Следующей ответственной операцией является изготовление дисперсного серебра. Как правило, эта операция выполняется химической лабораторией: используют реактивы - серебро азотнокислое, химически чистое, ГОСТ 1277-75; глюкоза химически чистая медицинская; аммиак, ГОСТ 3760-79 (раствор 1:1).The next critical operation is the manufacture of dispersed silver. As a rule, this operation is performed by a chemical laboratory: use reagents - silver nitrate, chemically pure, GOST 1277-75; chemically pure medical glucose; ammonia, GOST 3760-79 (1: 1 solution).
Изготавливается дисперсное серебро из расчета 3 г на 10 датчиков.Dispersed silver is made at the rate of 3 g per 10 sensors.
Токопроводящая паста для ГДТ готовится непосредственно перед ее применением, ее жизнеспособность не более 1 часа (рациональный объем пасты до полного использования 1 кистью получается из 3 г дисперсного серебра).The conductive paste for HDT is prepared immediately before its use, its viability is not more than 1 hour (the rational volume of the paste before full use with 1 brush is obtained from 3 g of dispersed silver).
Готовится токопроводящая композитная паста холодного отверждения в пропорции 1-3-1, где одна часть эпоксидной смолы КДА с отвердителем ПЭПА, 3 части дисперсного серебра и одна часть этилового спирта смешиваются в следующей последовательности: 1 часть эпоксида смешивается с 1 частью спирта, затем в раствор, постоянно перемешивая, постепенно добавляются 3 части дисперсного серебра. Пасту тщательно перемешивают в одном направлении до получения однородной (маслянистой) массы без крупинок.A conductive composite paste of cold curing is prepared in a ratio of 1-3-1, where one part of KDA epoxy with a PEPA hardener, 3 parts of dispersed silver and one part of ethyl alcohol are mixed in the following sequence: 1 part of epoxide is mixed with 1 part of alcohol, then into a solution By constantly mixing, 3 parts of dispersed silver are gradually added. The paste is thoroughly mixed in one direction until a homogeneous (oily) mass without grains is obtained.
В процессе использования пасты необходимо также перемешивать ее в том же направлении, при загустении добавить несколько капель спирта, поддерживая необходимую консистенцию (растекаемость). Оптимальная растекаемость - когда нанесенная паста на вертикальную поверхность не дает подтека.In the process of using the paste, it is also necessary to mix it in the same direction, when thickening, add a few drops of alcohol, maintaining the necessary consistency (flowability). Optimum flowability - when the applied paste on a vertical surface does not leak.
Электровыводы для ГДТ изготовлены из облуженной медной фольги с размерами 0,1×1,0×40 мм.Electrical outputs for gas turbine engines are made of tinned copper foil with dimensions of 0.1 × 1.0 × 40 mm.
Нанесение токопроводящих дорожек ГДТ выполняется художественной кистью №1 или специальным дозатором, возможно нанесение по трафарету.The application of the conductive paths of the GDT is carried out with an art brush No. 1 or with a special dispenser, it can be applied on a stencil.
Перед нанесением пасты подготовленные поверхности протираются спиртом. Размеры токопроводящей дорожки датчика могут быть:Before applying the paste, the prepared surfaces are wiped with alcohol. The dimensions of the conductive path of the sensor can be:
- по толщине 0,1-0,15 мм (регулируется растекаемостью пасты);- thickness 0.1-0.15 mm (adjustable spreadability of the paste);
- по ширине 2,0-4,5 мм.- across the width of 2.0-4.5 mm.
По длине - ограничение электрического сопротивления датчика, обеспечивающего работу регистратора (до 200 Ом).In length - restriction of the electrical resistance of the sensor, ensuring the operation of the recorder (up to 200 Ohms).
По краям токопроводящей дорожки датчика приклеиваются электровыводы дополнительной каплей токопроводящей пасты с помощью художественной кисти.At the edges of the conductive track of the sensor, the electrical leads are glued with an additional drop of conductive paste with an art brush.
При вертикальной и потолочной установке ГДТ электровыводы необходимо предварительно фиксировать отрезками (4×12 мм) малярного скотча. Полимеризация токопроводящей пасты на установленных ГДТ не менее 12 часов при температуре от 20°С до 25°С. По окончанию полимеризации токопроводящей пасты замеряются электрические характеристики установленного ГДТ: сопротивление изоляции должно быть не менее 20 кОм, при меньшем сопротивлении изоляции датчик срезается мини-стамеской по ЛКП и меняется на новый.For vertical and ceiling installation of HDT, electrical outlets must first be fixed with segments (4 × 12 mm) of masking tape. The polymerization of conductive paste on installed gas turbine engines for at least 12 hours at a temperature of from 20 ° C to 25 ° C. At the end of the polymerization of the conductive paste, the electrical characteristics of the installed gas turbine are measured: the insulation resistance should be at least 20 kOhm, with a lower insulation resistance, the sensor is cut off with a mini-chisel according to the paintwork and changed to a new one.
Электрическое сопротивление ГДТ проверяется на стабильность по всей длине датчика. Оно должно плавно повышаться по мере передвижения щупа омметра по датчику, места со скачкообразным увеличением сопротивления отмечаются маркером (как правило - это местное утончение токопроводящей дорожки).The electrical resistance of the gas turbine engine is checked for stability along the entire length of the sensor. It should gradually increase as the ohmmeter probe moves along the sensor, places with an abrupt increase in resistance are marked with a marker (as a rule, this is a local thinning of the conductive track).
Заключительной операцией установки ГДТ является их правка - выравнивание геометрии датчика и устранение обнаруженных утончений токопроводящей дорожки в ранее отмеченных местах нанесением дополнительного слоя пасты, затем повторяется измерение сопротивления датчика.The final operation of the GDT installation is to correct them - align the sensor geometry and eliminate the detected thinning of the conductive track in previously marked places by applying an additional layer of paste, then the sensor resistance measurement is repeated.
Сущность способа установки датчиков обнаружения трещин поясняется на фото:The essence of the method for installing crack detection sensors is illustrated in the photo:
Фото 1 отображает варианты установленных ГДТ на образцах и имитаторах трещин при отработке функциональных возможностей ГДТ.
Фото 2,3 отображают применение ГДТ при усталостных испытаниях самолета Бе-200РИ.Photos 2,3 reflect the use of gas turbine engines in fatigue tests of Be-200RI aircraft.
Фото 4 отображает ресурсные испытания самих ГДТ на специальном стенде, где образец балки равного сопротивления изгибу с установленными шестью ГДТ, циклично нагружается усилием от 8 до 12 кг/м2 частотой 10 Гц. Все ГДТ выдержали испытания до поломки образца балки при наработке около 2·106 циклов.Photo 4 depicts the life tests of the gas turbine engines themselves on a special bench, where a sample of a beam of equal bending resistance with six gas turbine engines installed is cyclically loaded with a force of 8 to 12 kg / m 2 at a frequency of 10 Hz. All gas-turbine engines passed the test until the beam sample broke when the operating time was about 2 · 10 6 cycles.
Технический результат достигается путем совмещения трех операций: изготовления, подготовки поверхности и установки датчиков обнаружения трещин.The technical result is achieved by combining three operations: manufacturing, surface preparation and installation of crack detection sensors.
Источники информацииInformation sources
1. А.Н.Серьезнов «Измерения при испытаниях авиационных конструкций на прочность». Изд. М.: «Машиностроение», 1976, с.98-101.1. A.N. Seryoznov “Measurements during testing of aircraft structures for strength”. Ed. M .: "Engineering", 1976, S. 98-101.
2. «WWW.VEDA.COM.UA», «Тензорезисторы».2. "WWW.VEDA.COM.UA", "Tensoresistors".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147963/28A RU2446392C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Method to install crack detection sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147963/28A RU2446392C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Method to install crack detection sensors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2446392C1 true RU2446392C1 (en) | 2012-03-27 |
Family
ID=46030940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147963/28A RU2446392C1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | Method to install crack detection sensors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446392C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006846C1 (en) * | 1991-05-27 | 1994-01-30 | Самарский государственный аэрокосмический университет | Method for determining place of crack initiation |
EP0806658A1 (en) * | 1996-05-09 | 1997-11-12 | Seiko Epson Corporation | Method of inspecting crack in ceramic substrate |
CN101726519A (en) * | 2008-10-14 | 2010-06-09 | 北京新桥技术发展有限公司 | Bar resistor coding crack sensor |
-
2010
- 2010-11-24 RU RU2010147963/28A patent/RU2446392C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006846C1 (en) * | 1991-05-27 | 1994-01-30 | Самарский государственный аэрокосмический университет | Method for determining place of crack initiation |
EP0806658A1 (en) * | 1996-05-09 | 1997-11-12 | Seiko Epson Corporation | Method of inspecting crack in ceramic substrate |
CN101726519A (en) * | 2008-10-14 | 2010-06-09 | 北京新桥技术发展有限公司 | Bar resistor coding crack sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kendig et al. | Basic aspects of electrochemical impedance application for the life prediction of organic coatings on metals | |
CN101464126B (en) | Production method of integrated submissive sensor for measuring curve clearance and force | |
US7421910B2 (en) | Strain sensitive coax cable sensors for monitoring structures | |
CN105895173B (en) | A kind of fuel assembly guide pipe normal temperature strain gauge method of attaching | |
US5132583A (en) | Piezoresistive material, its preparation and use | |
Chen et al. | Analysis of a capacitive sensor for the evaluation of circular cylinders with a conductive core | |
CN110618351A (en) | Capacitance sensor and detection device | |
CN109239138A (en) | A kind of detection method in concrete structural surface new life crack | |
Mahdavi et al. | Communication—an approach to measuring local electrochemical impedance for monitoring cathodic disbondment of coatings | |
RU2446392C1 (en) | Method to install crack detection sensors | |
US2986928A (en) | Apparatus for the measurement of crack propagation in test panels and the like | |
Payo et al. | Signal conditioning circuit for gel strain sensors | |
CN103837074A (en) | Simple device for judging position and width of crack of brittle material | |
Prokopchuk et al. | Manufacturing of soft capacitive strain sensor based on dielectric elastomer material for an elastic element of a jaw coupling | |
JPH05340907A (en) | Diagnosing method of corrosion of reinforcing rod or the like in concrete | |
Nayeb-Hashemi et al. | New electrical potential method for measuring crack growth in nonconductive materials | |
WO1992017748A1 (en) | Metal fatigue detector | |
EP0414924A1 (en) | Device for determining the parameters of developing surface cracks | |
Kim et al. | Non-destructive analysis of power insulators by frequency response function and three dimensional-computed tomography | |
US8400172B2 (en) | Degradation sensor | |
RU2731030C1 (en) | Method of resistive non-destructive testing | |
RU101811U1 (en) | MULTI-CHANNEL TENZOMETRIC SYSTEM FOR STATIC OR DYNAMIC TESTS OF METAL STRUCTURES OF CONSTRUCTION MACHINES | |
Hübner et al. | Functionalization of semi-finished parts by printed interdigital structures for cure monitoring of adhesive joints | |
Bao et al. | An innovative and low-cost system for in situ and real-time cure monitoring using electrical impedancemetry for thermoset and CFRP laminate | |
Pawar et al. | Waterproofing of strain gauges for underwater applications |