RU2789657C1 - Способ определения дефектов в изделиях из керамических и полимерных композитных материалов, имеющих форму полых тел вращения - Google Patents
Способ определения дефектов в изделиях из керамических и полимерных композитных материалов, имеющих форму полых тел вращения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789657C1 RU2789657C1 RU2022113303A RU2022113303A RU2789657C1 RU 2789657 C1 RU2789657 C1 RU 2789657C1 RU 2022113303 A RU2022113303 A RU 2022113303A RU 2022113303 A RU2022113303 A RU 2022113303A RU 2789657 C1 RU2789657 C1 RU 2789657C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- temperature
- defects
- ceramic
- composite materials
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: для определения дефектов в изделиях из керамических и полимерных композитных материалов, имеющих форму полых тел вращения. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют нагрев внутренней поверхности изделия потоком воздуха и обнаружение дефекта по изменению состояния температурного поля на внешней поверхности изделия, при этом нагрев осуществляют ламинарным потоком воздуха температурой 40-70°С, а изменение состояния температурного поля регистрируют в спектральном диапазоне 3-5 мкм в пределах различимой разницы температур 0,02°-0,05°С. Технический результат: повышение точности определения дефектов в виде несплошностей, расслоений и инородных включений. 11 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к инфракрасной диагностике и методам теплового неразрушающего контроля изделий из керамических и полимерных композитных материалов на наличие несплошностей, расслоений и инородных включений.
Основным информационным параметром при тепловом методе неразрушающего контроля является локальная разность температур между дефектной и бездефектной областями объекта контроля (ГОСТ Р 56511-2015. Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования). Температурное поле поверхности объекта контроля является источником информации об особенностях процесса теплопередачи, который, в свою очередь, зависит от наличия внутренних или наружных дефектов (несплошностей, расслоений, инородных включений и т.д.).
Известен способ тепловизионного контроля, в котором нагревается наружная поверхность контролируемого объекта, а источник тепла размещается со стороны тепловизора (Драгун В.Л., Филатов С.А. Тепловизионные системы в исследованиях тепловых процессов. Минск. Наука и техника, 1989, с.94). Однако такой вид нагрева практически неприменим для поверхностей, имеющих форму полых тел вращения, например, сферических или цилиндрических, из-за неравномерности распределения внешних тепловых потоков по сложным профильным поверхностям.
Известен способ обнаружения дефектов нестационарным методом (ГОСТ Р 56511-2015) в сотовых и композитных материалах, полимерах в виде нарушения сплошности. При нестационарном методе области нагрева объекта контроля и измерения его температуры не совпадают из-за сложности взаимного позиционирования нагревателя и устройства измерения температуры.
Недостатком данного способа контроля является неравномерное распределение температуры в области контроля, вследствие чего дефекты могут быть скрыты в тепловых шумах.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ теплового неразрушающего контроля и устройство для его осуществления (патент SU 913200 МКИ G01N 25/72, публ. 15.03.1982 г.). Нагрев трубчатого изделия выполняют посредством подачи в его полость со значительными скоростями потоков нагретого воздуха с последующим определением дефектов по температурным градиентам на наружной поверхности.
Недостатком данного способа является неравномерный прогрев контролируемых изделий вихревыми потоками воздуха, вызывающий тепловые шумы, что не позволяет точно определять дефекты.
Техническим результатом предполагаемого изобретения повышение точности определения дефектов в виде несплошностей, расслоений и инородных включений.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ определения дефектов в изделиях из керамических и полимерных композитных материалов, имеющих форму полых тел вращения, включающий нагрев внутренней поверхности изделия потоком воздуха и обнаружение дефекта по изменению состояния температурного поля на внешней поверхности изделия, отличающийся тем, что нагрев осуществляют ламинарным потоком воздуха температурой 40-70°С, а изменение состояния температурного поля регистрируют в спектральном диапазоне 3-5 мкм в пределах различимой разницы температур 0,025°-0,05°С.
При ламинарном потоке воздуха, внутри которого нет вихревых перемещений, наблюдается равномерный прогрев контролируемого изделия, уменьшаются тепловые шумы. При температуре ламинарного потока воздуха 40-70°С наблюдается наименьшая различимая разница температур 0,025°-0,05°С между дефектом и бездефектным материалом. Кроме того, уменьшается воздействие температурных полей на материал контролируемого изделия. Температурное поле регистрируется в спектральном диапазоне 3-5 мкм, обеспечивающим тепловую прозрачность материала контролируемого изделия.
На фигуре 1 схематически представлен способ подачи воздуха в изделие 1 через ламинарную решетку 2, расположенную от изделия в не менее, чем в трех внутренних диаметрах его торцевого сечения. Изменение температурного поля контролируется тепловизором 3.
Пример 1. Изделие из кварцевой керамики НИАСИТ установили в устройство, имеющее ламинарную решетку, через которую подавался поток воздуха температурой 400С, с целью его равномерного прогрева. Тепловизор InfRec R500Ex c рабочим спектральным диапазоном 3 – 5 мкм установили на расстоянии нескольких метров от изделия, что позволило полностью осматривать одну сторону этого изделия. Для осмотра второй стороны изделия, изделие поворачивалось на 1800 относительно своего первоначального положения. При этом различимая разница температур была 0,0250. На фигуре 2 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклокерамики. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде трещины.
Пример 2. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 50°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,025°С. На фигуре 3 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклокерамики толщиной 6 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии были обнаружены дефекты в виде трещин.
Пример 3. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 60°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,05°С. На фигуре 4 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклокерамики толщиной 7 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде трещины.
Пример 4. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 70°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,05°С. На фигуре 5 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклокерамики толщиной 8 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде трещины.
Пример 5. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 50°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,025°С. На фигуре 6 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из кварцевой керамики НИАСИТ толщиной 6 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде трещины.
Пример 6. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 60 0С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,025°С. На фигуре 7 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из кварцевой керамики НИАСИТ толщиной 7 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде трещины.
Пример 7. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 70°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,05°С. На фигуре 8 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из кварцевой керамики НИАСИТ толщиной 7 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде трещины.
Пример 8. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 70°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,05°С. На фигуре 9 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклокерамики толщиной 6 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде раковины.
Пример 9. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 40°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,05°С. На фигуре 10 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклопластика толщиной 3 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде расслоений.
Пример 10. Способ обнаружения дефектов выполняли аналогичным образом, приведенном в примере 1. При этом температура подаваемого воздуха была 70°С. Спектральный диапазон тепловизора 3-5 мкм в пределах различимой разницы температуры 0,05°С. На фигуре 11 показана термограмма фрагмента изделия сферической формы из стеклопластика толщиной 4 мм. По изменению цветности термограммы поверхности изделия выявляли дефекты. В изделии был обнаружен дефект в виде расслоений.
Применение предлагаемого изобретения позволит повысить точность определения дефектов в изделиях в виде несплошностей, расслоений и инородных включений.
Claims (1)
- Способ определения дефектов в изделиях из керамических и полимерных композитных материалов, имеющих форму полых тел вращения, включающий нагрев внутренней поверхности изделия потоком воздуха и обнаружение дефекта по изменению состояния температурного поля на внешней поверхности изделия, отличающийся тем, что нагрев осуществляют ламинарным потоком воздуха температурой 40-70°С, а изменение состояния температурного поля регистрируют в спектральном диапазоне 3-5 мкм в пределах различимой разницы температур 0,02°-0,05°С.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2789657C1 true RU2789657C1 (ru) | 2023-02-07 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU913200A1 (ru) * | 1980-04-02 | 1982-03-15 | Yurij V Gavinskij | Способ теплового неразрушаэдего контроля и устройство для его осуществления1 |
| SU1712852A1 (ru) * | 1989-11-27 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института | Способ тепловизионного контрол внутренних дефектов |
| US5647667A (en) * | 1994-06-06 | 1997-07-15 | Siemsns Aktiengesellschaft | Proof test for ceramic parts |
| US5709471A (en) * | 1996-02-29 | 1998-01-20 | The Aerospace Corporation | Method for thermally testing with a laser the edge of a sapphire window |
| RU2123684C1 (ru) * | 1997-12-15 | 1998-12-20 | Новосибирский завод "Искра" | Способ теплового контроля многокомпонентных шнурообразных изделий |
| RU2755564C1 (ru) * | 2021-03-18 | 2021-09-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Устройство для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU913200A1 (ru) * | 1980-04-02 | 1982-03-15 | Yurij V Gavinskij | Способ теплового неразрушаэдего контроля и устройство для его осуществления1 |
| SU1712852A1 (ru) * | 1989-11-27 | 1992-02-15 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института | Способ тепловизионного контрол внутренних дефектов |
| US5647667A (en) * | 1994-06-06 | 1997-07-15 | Siemsns Aktiengesellschaft | Proof test for ceramic parts |
| US5709471A (en) * | 1996-02-29 | 1998-01-20 | The Aerospace Corporation | Method for thermally testing with a laser the edge of a sapphire window |
| RU2123684C1 (ru) * | 1997-12-15 | 1998-12-20 | Новосибирский завод "Искра" | Способ теплового контроля многокомпонентных шнурообразных изделий |
| RU2755564C1 (ru) * | 2021-03-18 | 2021-09-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Устройство для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Garnier et al. | The detection of aeronautical defects in situ on composite structures using Non Destructive Testing | |
| US10444173B2 (en) | Method and system of thermographic non-destructive inspection for detecting and measuring volumetric defects in composite material structures | |
| US20060029121A1 (en) | Test apparatus and test method for the nondestructive testing in particular of membrane electrode assemblies for use in fuel cells, which can be integrated in production | |
| US11549802B2 (en) | Sensor device for examining the coating of a disc | |
| CA3037739C (en) | Methods for thermographic inspection of structures | |
| JP5831940B2 (ja) | コーティング層における剥離の非破壊検査方法および非破壊検査装置 | |
| RU2789657C1 (ru) | Способ определения дефектов в изделиях из керамических и полимерных композитных материалов, имеющих форму полых тел вращения | |
| JP3670869B2 (ja) | コーティング層熱抵抗測定法 | |
| RU2659617C1 (ru) | Термографический способ контроля объектов и устройство для его осуществления | |
| Zaiß et al. | New concepts for quality assurance of lightweight material | |
| RU2611709C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов | |
| RU2568044C1 (ru) | Электротермический способ выявления и определения дефектов в стенках элементов конструкции | |
| Divin et al. | Using Laser Point Scanning Thermography for Quality Monitoring of Products Made of Composite Materials | |
| Hartikainen | Fast photothermal measurement system for inspection of weak adhesion defects | |
| Machado et al. | Inspection benchmarking of Fiber Reinforced Polymers produced by Additive Manufacturing | |
| JP6318429B2 (ja) | コーティング層における剥離の非破壊検査方法および非破壊検査装置 | |
| Bates et al. | Rapid NDT of composite aircraft components using lock-in ultrasonic and halogen lamp thermography | |
| Manuel et al. | Use of Infrared Thermography for the Inspection of Welds in the Shop and Field | |
| Krasnoveikin et al. | Complex experimental approach to carbon-carbon composite defect detection by laser vibrometry and optical thermography | |
| Contreras et al. | The Search for'Defects' by Non-invasive Techniques: Development and Application of Pulsed-Transmissive and Reflective Thermography in Fiberglass Material | |
| Schober et al. | Fast thermal tomography for non-destructive testing of plastic components | |
| RU2151388C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля качества объекта | |
| Sreeraj et al. | Nondestructive evaluation of additively manufactured parts | |
| Sacripanti et al. | Advanced welding for closed structure. Pt. 3 The thermal approach | |
| Laine | Detection of failures in plastic composites using thermography |