RU2797337C1 - Method for ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials - Google Patents

Method for ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2797337C1
RU2797337C1 RU2023101583A RU2023101583A RU2797337C1 RU 2797337 C1 RU2797337 C1 RU 2797337C1 RU 2023101583 A RU2023101583 A RU 2023101583A RU 2023101583 A RU2023101583 A RU 2023101583A RU 2797337 C1 RU2797337 C1 RU 2797337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
product
ultrasonic
amplitude
transducers
defect
Prior art date
Application number
RU2023101583A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Минин
Александр Васильевич Терехин
Михаил Юрьевич Русин
Анатолий Степанович Хамицаев
Максим Евгеньевич Типикин
Владимир Степанович Разкевич
Дмитрий Игоревич Чулков
Анатолий Анатольевич Филатов
Original Assignee
Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" filed Critical Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2797337C1 publication Critical patent/RU2797337C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ultrasonic testing.
SUBSTANCE: invention is designed for ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials. The essence of the invention lies in the fact that the controlled product is rotated simultaneously with the longitudinal movement of the ultrasonic piezoelectric transducers using a mechanized system, internal defects in the material of the product are detected by the amplitude of the ultrasonic waves that have passed through the wall of the product, not exceeding the set amplitude level, before ultrasonic testing the amplitude level is set according to the control sample with defect simulators, and the control itself is performed by two rolling ultrasonic transducers with a frequency of 0.4 to 2.5 MHz with elastic protectors located on both sides of the wall of the tested product along the normal to its surface, and also taking into account its shape, while a decrease in the amplitude of ultrasonic waves below the level established by the control sample with imitators of defects indicates the presence of a defect in the material of the controlled product, the boundaries of which are then determined manually by reducing the amplitude of ultrasonic waves by 2 times relative to its maximum value in the area of the controlled products without defects using two direct transducers with a frequency of 0.4 to 5 MHz with elastic protectors coaxially located on both sides of the wall of the tested product.
EFFECT: increased accuracy of detection of defects such as breaking inside the material of articles of variable thickness made of polymer composite materials.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля (НК) и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии изделий переменной толщины из полимерных композиционных материалов (ПКМ).The invention relates to acoustic methods of non-destructive testing (ND) and can be used for ultrasonic flaw detection of products of variable thickness from polymer composite materials (PCM).

Изобретение предназначено для использования в области ракетно-космической и авиационной техники, а также может быть использовано в других отраслях промышленности, где используются изделия из ПКМ.The invention is intended for use in the field of rocket and space and aviation technology, and can also be used in other industries where PCM products are used.

При производстве изделий из ПКМ, возможно образование дефектов типа нарушений сплошности внутри материала, например, расслоения, некачественная пропитка, которые снижают прочностные свойства ПКМ. Для выявления указанных дефектов и, как следствие, повышения надежности ПКМ и изделий на их основе требуется проведение НК качества данных изделий. В большинстве случаев для НК изделий из ПКМ используются методы ультразвуковой дефектоскопии.In the production of products from PCM, it is possible to form defects such as discontinuities inside the material, for example, delamination, poor-quality impregnation, which reduce the strength properties of PCM. To identify these defects and, as a result, improve the reliability of PCM and products based on them, it is required to carry out NDT of the quality of these products. In most cases, ultrasonic flaw detection methods are used for NDT of PCM products.

Известен ультразвуковой способ контроля качества соединения многослойных изделий (SU 1449896 А1, G01N29/04, 07.01.1989), обеспечивающий повышение чувствительности и надежности контроля благодаря увеличению отношения сигнал/шум вследствие использования при контроле режима возбуждения, обеспечивающего интерференционное усиление прошедших через изделие колебаний. С одной стороны изделия через сухой точечный контакт вводят импульсы ультразвуковых колебаний, принимают с противоположной стороны изделия через сухой точечный контакт прошедшие через него колебания, сканируют изделие, по их величине определяют наличие дефектов. Предварительно перед сканированием измеряют период следования вводимых импульсов до тех пор, пока не будет достигнут локальный максимум интерференционного усиления проходящего сигнала. В качестве измеряемого параметра используют амплитуду принятых колебаний, а наличие расслоений в изделии определяют по уменьшению амплитуды.An ultrasonic method for quality control of the connection of multilayer products is known (SU 1449896 A1, G01N29 / 04, 01/07/1989), which provides an increase in the sensitivity and reliability of control due to an increase in the signal-to-noise ratio due to the use of an excitation mode during control, which provides interference amplification of vibrations transmitted through the product. From one side of the product, pulses of ultrasonic vibrations are introduced through a dry point contact, the oscillations that have passed through it are received from the opposite side of the product through a dry point contact, the product is scanned, and the presence of defects is determined by their magnitude. Prior to scanning, the repetition period of the input pulses is measured until the local maximum of the interference amplification of the transmitted signal is reached. The amplitude of the received vibrations is used as a measured parameter, and the presence of delaminations in the product is determined by a decrease in the amplitude.

Недостатком данного способа ультразвукового контроля является невозможность его применения для контроля разнотолщинных изделий из полимерных композиционных материалов с переменным числом слоёв, так как локальный максимум интерференционного сигнала возможно сохранить только на участке постоянной толщины и конструкции материала.The disadvantage of this method of ultrasonic testing is the impossibility of its use for testing products of different thicknesses made of polymer composite materials with a variable number of layers, since the local maximum of the interference signal can be saved only in the area of constant thickness and material design.

Известен способ ультразвукового контроля изделий из композиционных материалов (RU 2686488 С1, G01N29/04, 29.04.2019). Способ включает в себя подачу ультразвуковых волн при помощи преобразователя перпендикулярно контактной поверхности объекта контроля с направлением волны через одну фокальную ось и последующим определением дефекта по времени пробега импульса упругой волны, при этом подача упругой поперечной ультразвуковой волны осуществляется с одной стороны изделия при помощи преобразователя с сухим точечным контактом на заданном участке контроля с одновременной подачей упругой волны с другой стороны изделия при помощи этого же преобразователя с рабочей частотой обеих упругих волн 0,3 МГц и последующим определением наличия дефекта в объекте контроля по времени пробега импульса поперечной и амплитуде продольной волны.A known method of ultrasonic testing of products made of composite materials (RU 2686488 C1, G01N29/04, 04/29/2019). The method includes the supply of ultrasonic waves using a transducer perpendicular to the contact surface of the test object with the direction of the wave through one focal axis and the subsequent determination of the defect by the time of travel of the elastic wave pulse, while the supply of an elastic transverse ultrasonic wave is carried out from one side of the product using a transducer with a dry point contact in a given test area with simultaneous supply of an elastic wave from the other side of the product using the same transducer with an operating frequency of both elastic waves of 0.3 MHz and subsequent determination of the presence of a defect in the test object by the transverse pulse travel time and the amplitude of the longitudinal wave.

Недостатками данного способа являются сложность плавного перемещения преобразователей с сухим точечным контактом относительно контролируемой поверхности изделия переменной толщины, а также возможность повреждения покрытия изделий из ПКМ при проведении данного способа контроля. Также большая длина волны в материале на частоте 0,3 МГц обуславливает низкую разрешающую способность данного способа.The disadvantages of this method are the complexity of the smooth movement of transducers with dry point contact relative to the controlled surface of the product of variable thickness, as well as the possibility of damage to the coating of PCM products during this method of control. Also, the large wavelength in the material at a frequency of 0.3 MHz causes a low resolution of this method.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ, описанный в работе «Автоматизированный ультразвуковой неразрушающий контроль сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов» (Будадин О.Н., Кутюрин В.Ю., Борисенко В.В. Контроль. Диагностика. 2007. № 4. С. 19-22). Он заключается в следующем. Посредством ультразвуковых преобразователей (передающего и приемного, расположенных по разные стороны контролируемого материала) и ультразвукового дефектоскопа осуществляется пропускание ультразвукового сигнала через контролируемый материал по схеме теневого контроля. По анализу характеристик ультразвукового сигнала, прошедшего материал (амплитуда, время прохождения, спектральные характеристики и т.п.), судят о наличии дефектов типа нарушений сплошности внутри материала. Одновременно посредством специальной сканирующей системы осуществляют перемещение изделия относительно ультразвуковых преобразователей. Для контроля изделий, имеющих форму тел вращения (например, конус), перемещение осуществляют по двум координатам: изделие вращают относительно оси вращения и перемещают вдоль образующей. Таким образом, осуществляется спиральная траектория сканирования по поверхности изделия.The closest in technical essence (prototype) is the method described in the work "Automated ultrasonic non-destructive testing of complex-shaped products made of polymer composite materials" (Budadin O.N., Kutyurin V.Yu., Borisenko V.V. Control. Diagnostics. 2007. No. 4. S. 19-22). It is as follows. By means of ultrasonic transducers (transmitting and receiving, located on opposite sides of the controlled material) and an ultrasonic flaw detector, an ultrasonic signal is transmitted through the controlled material according to the shadow control scheme. By analyzing the characteristics of the ultrasonic signal that has passed through the material (amplitude, transit time, spectral characteristics, etc.), the presence of defects such as discontinuities inside the material is judged. At the same time, by means of a special scanning system, the product is moved relative to ultrasonic transducers. To control products that have the shape of bodies of revolution (for example, a cone), the movement is carried out along two coordinates: the product is rotated about the axis of rotation and moved along the generatrix. Thus, a spiral trajectory of scanning along the surface of the product is carried out.

Недостатком указанного способа является невысокая достоверность результатов контроля вследствие отсутствия процедуры уточнения границ обнаруженных дефектов.The disadvantage of this method is the low reliability of the control results due to the lack of a procedure for clarifying the boundaries of the detected defects.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности обнаружения дефектов типа нарушений сплошности внутри материала изделий переменной толщины из полимерных композиционных материалов.The technical result of the proposed invention is to increase the accuracy of detection of defects such as discontinuities inside the material of products of variable thickness from polymer composite materials.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен:The specified technical result is achieved by the fact that it is proposed:

1. Способ ультразвукового контроля изделий переменной толщины из полимерных композиционных материалов, включающий в себя вращение контролируемого изделия одновременно с продольным перемещением ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей с помощью механизированной системы, обнаружение внутренних дефектов в материале изделия по амплитуде прошедших через стенку изделия ультразвуковых волн, не превышающей установленный уровень амплитуды, отличающийся тем, что перед проведением ультразвукового контроля устанавливают уровень амплитуды по контрольному образцу с имитаторами дефектов, а сам контроль выполняют двумя катящимися ультразвуковыми преобразователями частотой от 0,4 до 2,5 МГц с эластичными протекторами, расположенными с двух сторон стенки контролируемого изделия по нормали к его поверхности, а также с учётом его формы, при этом уменьшение амплитуды ультразвуковых волн ниже уровня, установленного по контрольному образцу с имитаторами дефектов, указывает на наличие дефекта в материале контролируемого изделия, границы которого далее определяют в ручном режиме по уменьшению амплитуды ультразвуковых волн в 2 раза относительно максимального её значения в области контролируемого изделия без дефекта с помощью двух прямых преобразователей частотой от 0,4 до 5 МГц с эластичными протекторами, соосно расположенными с двух сторон стенки контролируемого изделия.1. The method of ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials, which includes the rotation of the controlled product simultaneously with the longitudinal movement of ultrasonic piezoelectric transducers using a mechanized system, the detection of internal defects in the material of the product by the amplitude of ultrasonic waves transmitted through the wall of the product, not exceeding the established level amplitude, characterized in that before ultrasonic testing, the amplitude level is set according to the control sample with defect simulators, and the testing itself is performed by two rolling ultrasonic transducers with a frequency of 0.4 to 2.5 MHz with elastic protectors located on both sides of the wall of the tested product along normal to its surface, and also taking into account its shape, while a decrease in the amplitude of ultrasonic waves below the level set for the control sample with defect simulators indicates the presence of a defect in the material of the controlled product, the boundaries of which are then determined manually by reducing the amplitude of ultrasonic waves 2 times relative to its maximum value in the area of the controlled product without a defect using two direct transducers with a frequency of 0.4 to 5 MHz with elastic protectors coaxially located on both sides of the wall of the tested product.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контрольного образца с имитаторами дефектов используются образцы с извлеченными закладными элементами.2. The method according to p. 1, characterized in that samples with extracted embedded elements are used as a control sample with defect simulators.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эластичный протектор выполнен из материала с низким коэффициентом затухания ультразвуковых волн, например, силикона, полиуретана, латекса.3. The method according to claim 1, characterized in that the elastic protector is made of a material with a low attenuation coefficient of ultrasonic waves, for example, silicone, polyurethane, latex.

Изделие с переменным числом слоёв армирующей ткани и переменной толщиной стенки, условно делят на области равной толщины. Для каждой области изготавливают контрольный образец с расслоениями. Толщина каждого образца находится в диапазоне от средней до максимальной толщины соответствующей области контроля. В качестве контрольного образца с имитаторами дефектов используются образцы с извлеченными закладными элементами, образующими искусственные расслоения. Площадь расслоения, образованная после извлечения закладных элементов, имеет определенную закладными элементами величину. Настройка чувствительности ультразвукового дефектоскопа на определение известной площади расслоения от закладных элементов позволяет определять расслоения не меньшей площади в изделиях из ПКМ.A product with a variable number of layers of reinforcing fabric and a variable wall thickness is conditionally divided into areas of equal thickness. For each area, a control sample with delaminations is made. The thickness of each sample is in the range from the average to the maximum thickness of the corresponding control area. As a control sample with defect simulators, samples with extracted embedded elements forming artificial delaminations are used. The delamination area formed after the embedded elements are removed has a value determined by the embedded elements. Adjusting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector to determine the known area of delamination from embedded elements makes it possible to determine delaminations of no less area in PCM products.

Акустические свойства ПКМ, а также сложный профиль изделий из них, вызывает необходимость использования низкочастотных пьезоэлектрических преобразователей. На фиг. 1 приведён график зависимости затухания амплитуды ультразвуковой волны от частоты в стеклопластике на основе фенолформальдегидного связующего. На фиг. 1 видно, что на частоте до 1 МГц затухание незначительно, а при частоте более 1 МГц затухание ультразвука возрастает и достигает значения 45 дБ/см при частоте 10 МГц. Экспериментальным путём с учётом полученной зависимости затухания ультразвуковой волны в стеклопластике от частоты установлено, что для ультразвукового контроля расслоений в изделиях из ПКМ с переменной толщиной стенки от 1 до 20 мм, оптимальный частотный диапазон составляет от 0,4 до 2,5 МГц. Катящиеся пьезоэлектрические преобразователи данного частотного диапазона обеспечивают излучение ультразвуковой волны с достаточной степенью её проникновения в ПКМ и обладают меньшими потерями сигнала на поверхности ввода. Катящиеся пьезоэлектрические преобразователи располагают с двух сторон стенки контролируемого изделия по нормали к его поверхности для реализации метода теневого контроля. При уточнении границ расслоений, возможно увеличение частоты излучения до 5 МГц. Повышенная частота излучения увеличивает направленность излучения, что способствует повышению чувствительности и, как следствие, точности определения границ расслоений. Эластичные протекторы катящихся и дисковых преобразователей обеспечивают большую область контакта пьезоэлектрического преобразователя с поверхностью контролируемого изделия, что способствует передаче большей энергии ультразвуковой волны от излучающего к приемному катящемуся или дисковому ультразвуковому преобразователю и более точному обнаружению дефектов, что видно на фиг. 2а и 4а.The acoustic properties of PCM, as well as the complex profile of products made from them, necessitates the use of low-frequency piezoelectric transducers. In FIG. Figure 1 shows a graph of the attenuation of the amplitude of an ultrasonic wave on frequency in fiberglass based on a phenol-formaldehyde binder. In FIG. Figure 1 shows that at a frequency of up to 1 MHz, the attenuation is insignificant, and at a frequency of more than 1 MHz, the attenuation of ultrasound increases and reaches a value of 45 dB/cm at a frequency of 10 MHz. Experimentally, taking into account the obtained dependence of the attenuation of an ultrasonic wave in fiberglass on frequency, it was found that for ultrasonic testing of delaminations in PCM products with a variable wall thickness from 1 to 20 mm, the optimal frequency range is from 0.4 to 2.5 MHz. Rolling piezoelectric transducers of this frequency range provide the radiation of an ultrasonic wave with a sufficient degree of its penetration into the PCM and have lower signal losses on the input surface. Rolling piezoelectric transducers are placed on both sides of the wall of the controlled product along the normal to its surface to implement the method of shadow control. When clarifying the boundaries of bundles, it is possible to increase the radiation frequency up to 5 MHz. An increased frequency of radiation increases the directivity of radiation, which contributes to an increase in sensitivity and, as a result, the accuracy of determining the boundaries of bundles. Elastic protectors of rolling and disk transducers provide a large area of contact between the piezoelectric transducer and the surface of the inspected product, which contributes to the transfer of more energy of the ultrasonic wave from the emitting to the receiving rolling or disk ultrasonic transducer and more accurate detection of defects, as seen in Fig. 2a and 4a.

На фиг. 2 (а, б) приведена схема контроля изделия из ПКМ катящимися ультразвуковыми преобразователями с эластичными протекторами, где: 1 - контролируемое изделие, 2 - излучающий катящийся ультразвуковой преобразователь с эластичным протектором, 3 - принимающий катящийся ультразвуковой преобразователь с эластичным протектором, 4 - площадь контактной поверхности между катящимся ультразвуковым преобразователем и изделием из ПКМ, 5 - расслоение.In FIG. Figure 2 (a, b) shows the control scheme of a PCM product by rolling ultrasonic transducers with elastic protectors, where: surfaces between the rolling ultrasonic transducer and the product made of PCM, 5 - delamination.

На фиг. 3 представлены амплитуды сигналов от ультразвуковой волны при контроле изделия из ПКМ катящимися пьезоэлектрическими преобразователями, где: а) показана амплитуда сигнала от бездефектного участка изделия, б) показана амплитуда сигнала от участка изделия с расслоением.In FIG. Figure 3 shows the amplitudes of signals from an ultrasonic wave during the control of a PCM product by rolling piezoelectric transducers, where: a) the signal amplitude from the defect-free part of the product is shown, b) the signal amplitude from the part of the product with delamination is shown.

На фиг. 4 (а, б) приведена схема контроля изделия из ПКМ дисковыми ультразвуковыми преобразователями с эластичными протекторами, где: 1 - контролируемое изделие, 5 - расслоение, 6 - излучающий дисковый ультразвуковой преобразователь с эластичным протектором, 7 - принимающий дисковый ультразвуковой преобразователь с эластичным протектором, 8 - площадь контактной поверхности между дисковым ультразвуковым преобразователем и изделием из ПКМ.In FIG. 4 (a, b) shows a diagram of testing a PCM product with disk ultrasonic transducers with elastic protectors, where: 1 - controlled product, 5 - delamination, 6 - emitting disk ultrasonic transducer with an elastic protector, 7 - receiving disk ultrasonic transducer with an elastic protector, 8 - the area of the contact surface between the disk ultrasonic transducer and the PCM product.

На фиг. 5 представлены амплитуды сигналов от ультразвуковой волны при проверке дисковыми пьезоэлектрическими преобразователями, где: а) показана амплитуда сигнала от бездефектного участка изделия, б) показана амплитуда сигнала от участка изделия с расслоением.In FIG. Figure 5 shows the amplitudes of signals from an ultrasonic wave when checking with disk piezoelectric transducers, where: a) the amplitude of the signal from the defect-free section of the product is shown, b) the amplitude of the signal from the section of the product with delamination is shown.

Осуществление заявленного способа подтверждается следующими примерами.The implementation of the claimed method is confirmed by the following examples.

Пример 1. Сначала проводят настройку чувствительности ультразвукового дефектоскопа УСД-60н по контрольному образцу с извлеченными закладными элементами толщиной 0,1 мм и шириной 10 мм. Для этого контрольный образец располагают между соосно расположенными катящимися пьезоэлектрическими преобразователями П113-КТ-30, как показано на фиг. 2 (а, б). Регулируя усиление ультразвукового дефектоскопа, устанавливают амплитуду принятого сигнала таким образом, чтобы на участках контрольного образца, не имеющих расслоений, амплитуда составляла не менее 80% экрана, а на участках с расслоениями, снижалась до уровня менее 20% от высоты экрана ультразвукового дефектоскопа. Акустический контакт обеспечивают эластичными протекторами из полиуретана без использования контактной жидкости. Изделие из стеклопластика с переменной толщиной стенки от 1 до 20 мм располагают между катящимися преобразователями. Для вращения изделия используют механизированную систему собственной разработки. Механизированная система состоит из платформы с шаговым приводом вращения изделия, устройств крепления и центрирования изделия на платформе и механизма перемещения ультразвуковых преобразователей. Механизм перемещения ультразвуковых преобразователей представляет собой кронштейн для крепления и позиционирования ультразвуковых преобразователей, который, при помощи шагового привода с червячным редуктором, совершает поступательное движение вдоль оси контролируемого изделия. Вращая изделие при помощи механизированной системы, проводят сканирование изделия путём перемещения катящихся преобразователей частотой 0,4 МГц вдоль оси изделия. Наличие расслоения в контролируемой области изделия определяют по уменьшению амплитуды сигнала от ультразвуковой волны ниже уровня 20% от высоты экрана дефектоскопа, как показано на фиг. 3б. Example 1. First, the sensitivity of the ultrasonic flaw detector USD-60n is adjusted according to the control sample with the embedded elements 0.1 mm thick and 10 mm wide removed. To do this, the control sample is placed between coaxially located rolling piezoelectric transducers P113-KT-30, as shown in Fig. 2 (a, b). By adjusting the gain of the ultrasonic flaw detector, the amplitude of the received signal is set so that in the areas of the control sample that do not have delaminations, the amplitude is at least 80% of the screen, and in areas with delaminations, it decreases to a level of less than 20% of the height of the screen of the ultrasonic flaw detector. Acoustic contact is provided by elastic protectors made of polyurethane without the use of contact fluid. A fiberglass product with a variable wall thickness from 1 to 20 mm is placed between the rolling transducers. To rotate the product, a mechanized system of our own design is used. The mechanized system consists of a platform with a stepper drive for product rotation, devices for fastening and centering the product on the platform, and a mechanism for moving ultrasonic transducers. The mechanism for moving ultrasonic transducers is a bracket for mounting and positioning ultrasonic transducers, which, using a stepper drive with a worm gear, performs translational movement along the axis of the controlled product. By rotating the product using a mechanized system, the product is scanned by moving rolling transducers with a frequency of 0.4 MHz along the axis of the product. The presence of delamination in the controlled area of the product is determined by a decrease in the amplitude of the signal from the ultrasonic wave below the level of 20% of the height of the flaw detector screen, as shown in Fig. 3b.

После завершения сканирования изделия катящимися ультразвуковыми преобразователями, проводят уточнение границ выявленных расслоений двумя ультразвуковыми дисковыми преобразователями SC2512 частотой 2,5 МГц с эластичными протекторами из силикона без использования контактной жидкости. Для этого соосно устанавливают и прижимают дисковые преобразователи по разные стороны контрольного образца, как показано на фиг. 4 (а, б). Проводят настройку чувствительности и развертки ультразвукового дефектоскопа. В случае подтверждения наличия расслоения определяют его границы, соосно переставляя оба преобразователя с шагом, равным половине ширины пьезопластины преобразователя, двигаясь от бездефектной зоны в зону расслоения. Границы расслоения определяют по уменьшению амплитуды сигнала на экране дефектоскопа в 2 раза относительно максимального значения величины амплитуды в бездефектной зоне, как показано на фиг. 5б.After scanning the product with rolling ultrasonic transducers, the boundaries of the identified delaminations are refined by two ultrasonic disk transducers SC2512 with a frequency of 2.5 MHz with elastic protectors made of silicone without the use of a contact liquid. To do this, the disk transducers are installed coaxially and pressed on opposite sides of the control sample, as shown in Fig. 4 (a, b). The sensitivity and sweep of the ultrasonic flaw detector are adjusted. If the presence of delamination is confirmed, its boundaries are determined by coaxially rearranging both transducers with a step equal to half the width of the transducer piezoelectric plate, moving from the defect-free zone to the delamination zone. The delamination boundaries are determined by a decrease in the signal amplitude on the screen of the flaw detector by 2 times relative to the maximum value of the amplitude in the defect-free zone, as shown in Fig. 5 B.

Пример 2. Эксперимент проводят при указанных в примере 1 условиях и параметрах. Отличие состоит в том, что контролируют изделие из углепластика с переменной толщиной стенки от 1 до 10 мм катящимися пьезоэлектрическими преобразователями П113-КТ-20 частотой 2,5 МГц с эластичными протекторами, выполненными из силикона. После завершения сканирования изделия из углепластика катящимися ультразвуковыми преобразователями, проводят уточнение границ выявленных расслоений двумя ультразвуковыми дисковыми преобразователями SP5006 частотой 5 МГц с эластичными протекторами из латекса. Example 2. The experiment is carried out under the conditions and parameters specified in example 1. The difference is that a carbon fiber product with a variable wall thickness from 1 to 10 mm is controlled by rolling piezoelectric transducers P113-KT-20 with a frequency of 2.5 MHz with elastic protectors made of silicone. After scanning of the carbon fiber product with rolling ultrasonic transducers, the boundaries of the revealed delaminations are refined by two ultrasonic disk transducers SP5006 with a frequency of 5 MHz with elastic latex protectors.

Использование предложенного способа позволит качественно повысить точность обнаружения дефектов типа нарушений сплошности внутри материала изделий переменной толщины из ПКМ.The use of the proposed method will qualitatively increase the accuracy of detection of defects such as discontinuities inside the material of products of variable thickness made of PCM.

Claims (3)

1. Способ ультразвукового контроля изделий переменной толщины из полимерных композиционных материалов, включающий в себя вращение контролируемого изделия одновременно с продольным перемещением ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей с помощью механизированной системы, обнаружение внутренних дефектов в материале изделия по амплитуде прошедших через стенку изделия ультразвуковых волн, не превышающей установленный уровень амплитуды, отличающийся тем, что перед проведением ультразвукового контроля устанавливают уровень амплитуды по контрольному образцу с имитаторами дефектов, а сам контроль выполняют двумя катящимися ультразвуковыми преобразователями частотой от 0,4 до 2,5 МГц с эластичными протекторами, расположенными с двух сторон стенки контролируемого изделия по нормали к его поверхности, а также с учётом его формы, при этом уменьшение амплитуды ультразвуковых волн ниже уровня, установленного по контрольному образцу с имитаторами дефектов, указывает на наличие дефекта в материале контролируемого изделия, границы которого далее определяют в ручном режиме по уменьшению амплитуды ультразвуковых волн в 2 раза относительно максимального её значения в области контролируемого изделия без дефекта с помощью двух прямых преобразователей частотой от 0,4 до 5 МГц с эластичными протекторами, соосно расположенными с двух сторон стенки контролируемого изделия.1. The method of ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials, which includes the rotation of the controlled product simultaneously with the longitudinal movement of ultrasonic piezoelectric transducers using a mechanized system, the detection of internal defects in the material of the product by the amplitude of ultrasonic waves transmitted through the wall of the product, not exceeding the established level amplitude, characterized in that before ultrasonic testing, the amplitude level is set according to the control sample with defect simulators, and the testing itself is performed by two rolling ultrasonic transducers with a frequency of 0.4 to 2.5 MHz with elastic protectors located on both sides of the wall of the tested product along normal to its surface, and also taking into account its shape, while a decrease in the amplitude of ultrasonic waves below the level set for the control sample with defect simulators indicates the presence of a defect in the material of the controlled product, the boundaries of which are then determined manually by reducing the amplitude of ultrasonic waves 2 times relative to its maximum value in the area of the controlled product without a defect using two direct transducers with a frequency of 0.4 to 5 MHz with elastic protectors coaxially located on both sides of the wall of the tested product. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контрольного образца с имитаторами дефектов используются образцы с извлеченными закладными элементами.2. The method according to p. 1, characterized in that samples with extracted embedded elements are used as a control sample with defect simulators. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эластичный протектор выполнен из материала с низким коэффициентом затухания ультразвуковых волн, например силикона, полиуретана, латекса.3. The method according to p. 1, characterized in that the elastic protector is made of a material with a low attenuation coefficient of ultrasonic waves, such as silicone, polyurethane, latex.
RU2023101583A 2023-01-25 Method for ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials RU2797337C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797337C1 true RU2797337C1 (en) 2023-06-02

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346599A (en) * 1980-09-08 1982-08-31 Armstrong World Industries Method and apparatus for ultrasonically testing polymers
WO1999013327A1 (en) * 1997-09-08 1999-03-18 Osaka Gas Co., Ltd. Focusing longitudinal wave ultrasonic probe for inspecting polymer material and ultrasonic defect evaluation system
RU2461820C1 (en) * 2011-05-11 2012-09-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of determining strength characteristics of polymer composite materials
RU2469311C2 (en) * 2008-07-24 2012-12-10 Эйрбас Оперэйшнз Лимитед Apparatus for ultrasonic inspection of article having complex outline
RU2686488C1 (en) * 2018-06-25 2019-04-29 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Method of ultrasonic inspection of articles from compositon materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346599A (en) * 1980-09-08 1982-08-31 Armstrong World Industries Method and apparatus for ultrasonically testing polymers
WO1999013327A1 (en) * 1997-09-08 1999-03-18 Osaka Gas Co., Ltd. Focusing longitudinal wave ultrasonic probe for inspecting polymer material and ultrasonic defect evaluation system
RU2469311C2 (en) * 2008-07-24 2012-12-10 Эйрбас Оперэйшнз Лимитед Apparatus for ultrasonic inspection of article having complex outline
RU2461820C1 (en) * 2011-05-11 2012-09-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of determining strength characteristics of polymer composite materials
RU2686488C1 (en) * 2018-06-25 2019-04-29 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" Method of ultrasonic inspection of articles from compositon materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Будадин О.Н., Кутюрин В.Ю., Борисенко В.В., Автоматизированный ультразвуковой неразрушающий контроль сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов, Контроль. Диагностика, 2007, N 4. с. 19-22. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0515734B1 (en) A method of and an apparatus for frequency selective ultrasonic inspection of multi-layered structures
CN108872380B (en) Method for detecting bonding defect of multilayer bonding member
WO2007145200A1 (en) Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
RU2723368C1 (en) Ultrasonic inspection method of metal article defectiveness
US9557302B2 (en) Ultrasound inspection system and ultrasonic quality control method
RU2627539C1 (en) Method for non-destructive testing of adhesive joint of monolithic sheets made of polymeric composite materials
RU2797337C1 (en) Method for ultrasonic testing of products of variable thickness from polymer composite materials
CN110914682B (en) Non-destructive inspection for tubular products having complex shapes
Roach et al. Development and assessment of advanced inspection methods for wind turbine blades using a focused WINDIE experiment
Drelich et al. Application of non-contact ultrasonic method in air to study fiber-cement corrugated boards
RU2701204C1 (en) Method for non-destructive testing of a monolithic sheet together with an adhesive layer in multilayer structures from polymer composite materials
Kays et al. Air-coupled ultrasonic non-destructive testing of aerospace components
RU2816862C1 (en) Method for ultrasonic inspection of obstructed sections of fiberglass articles
Yan et al. Inspection of anisotropic composites using ultrasonic phased arrays
RU2812181C1 (en) Method for ultrasonic non-destructive testing of nitride ceramic products for presence of defects
RU2739385C1 (en) Soldered joints ultrasonic testing method
RU2814130C1 (en) Ultrasonic method for measuring height of vertically oriented planar defects in quartz ceramics
RU2813144C1 (en) Method for setting up ultrasonic flaw detector when inspecting ceramic products
RU2791670C1 (en) Method for checking quality of acoustic contact between ultrasonic transducer and ceramic product during ultrasonic flaw detection
Padiyar et al. Lamb wave-based air-coupled ultrasonic inspection technique for filament-wound composite pipes
Maeva et al. Acoustical imaging evaluation of thin metal-metal adhesive bonds
RU2256907C1 (en) Method of measuring height of bridging in weld seams of thin- walled items
Castaings et al. Air-coupled ultrasonic transducers for the detection of defects in plates
Martin et al. Scanning ultrasonic spectroscopy for composite flywheels
SU1138732A1 (en) Method of ultrasonic checking of article surface flaws