RU2816684C1 - Способ неразрушающего контроля полимерного композиционного материала в многослойных конструкциях - Google Patents
Способ неразрушающего контроля полимерного композиционного материала в многослойных конструкциях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816684C1 RU2816684C1 RU2023118629A RU2023118629A RU2816684C1 RU 2816684 C1 RU2816684 C1 RU 2816684C1 RU 2023118629 A RU2023118629 A RU 2023118629A RU 2023118629 A RU2023118629 A RU 2023118629A RU 2816684 C1 RU2816684 C1 RU 2816684C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pcm
- metal
- adhesive joint
- adhesive
- ceramics
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 68
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 62
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 22
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 240000007320 Pinus strobus Species 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 101100520094 Methanosarcina acetivorans (strain ATCC 35395 / DSM 2834 / JCM 12185 / C2A) pcm2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля полимерного композиционного материала в многослойных конструкциях. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют ввод и приём отраженных и прошедших ультразвуковых волн в объекте контроля, имеющем многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл», получение и анализ реверберационных колебаний от дефекта-непроклея, корректировку реверберационных колебаний на образцах-имитаторах и объекте контроля, уточнение размеров дефекта-непроклея, выявленного реверберационным методом, с помощью амплитудно-теневого ультразвукового метода, при котором ввод ультразвуковых волн осуществляется со стороны керамики, а приём - со стороны металла, при этом в местах отсутствия дефектов-непроклеев в клеевых соединениях многослойной конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл» с помощью амплитудно-теневого ультразвукового метода, по уровню амплитуды прошедших ультразвуковых волн, контролируется сплошность ПКМ, а контроль непроклея в клеевом соединении «ПКМ-металл» осуществляют рентгенографическим способом после склейки ПКМ с металлом, но до склейки с керамикой. Технический результат: повышение достоверности неразрушающего контроля сплошности ПКМ и клеевого соединения «ПКМ-металл» в изделиях, имеющих многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл». 4 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля сплошности полимерного композиционного материала (ПКМ) в многослойных конструкциях «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл» летательных аппаратов.
Известен способ неразрушающего контроля клеевого соединения монолитных листов из полимерных композиционных материалов (Патент РФ № 2627539 С1, МПК G01N 29/36, опубл. 08.08.2017 Бюл.№ 22), сущность которого заключается в том, что осуществляют ввод ультразвуковых колебаний в материал одного из соединяемых листов и регистрацию сигналов, отраженных от дефектов, поверхностей раздела «лист - клеевой слой», «клеевой слой-лист» с помощью ультразвукового дефектоскопа, снабженного прямым совмещенным пьезоэлектрическим широкополосным преобразователем, при этом наличие дефектов в клеевом слое определяется по величине амплитуды ультразвукового сигнала, отраженного от клеевого слоя в месте расположения дефекта, относительно положения строба на экране дефектоскопа, устанавливаемого при настройке дефектоскопа на образце, имеющем искусственные дефекты клеевого слоя, причем положение и длительность строба выбираются таким образом, чтобы сигнал, отраженный от клеевого слоя, попадал в диапазон этого строба, а амплитуду сигнала от клеевого слоя объекта контроля устанавливают равной средней амплитуде сигнала от клеевого слоя образца в бездефектной зоне.
Недостатком данного способа является ограниченность его применения, так как он предназначен только для контроля сплошности клеевого слоя в конструкции «лист – клеевой слой – лист» и не применим для обнаружения дефектов в материалах склеиваемых разнородных листов и ПКМ.
Известен способ неразрушающего контроля монолитного листа совместно с клеевым слоем в многослойных конструкциях из полимерных композиционных материалов (Патент РФ № 2701204 С1, МПК G01N 29/36, опубл. 25.09.2019 Бюл.№ 27), предназначенный для контроля сплошности монолитного листа и обнаружения дефектов в клеевом слое клеевого соединения «лист – клеевой слой – лист – клеевой слой – заполнитель».
Сущность способа заключается в том, что наличие дефекта в листе определяется по величине амплитуды ультразвукового сигнала, отраженного от несплошности внутри листа, а наличие дефекта в клеевом слое определяется по величине амплитуды сигнала, отраженного от клеевого слоя в месте расположения дефекта клеевого слоя, относительно положения соответствующих стробов автоматической сигнализации дефектов (АСД), устанавливаемых при настройке дефектоскопа на образце, имеющем искусственные дефекты листа и клеевого слоя, причем обнаружение указанных дефектов производится при регистрации амплитуд ультразвуковых сигналов, отраженных от дефекта в листе и от дефекта клеевого слоя, которая осуществляется при одном акте сканирования поверхности одного из соединяемых листов, либо листа в соединении «лист - заполнитель», при этом положение, временная длительность и уровень по шкале амплитуд дефектоскопа первого из двух стробов АСД устанавливается при настройке на искусственном дефекте листа, а второго строба - на искусственном дефекте клеевого слоя, выполненных в образцах.
Недостатком данного способа является трудоемкий процесс настройки дефектоскопа на образцах, невысокая достоверность определения границ выявляемых дефектов и отсутствие возможности контроля сплошности ПКМ в составе конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл».
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ контроля сплошности в многослойных клеевых соединениях элементов конструкций летательных аппаратов из разнородных материалов (Патент РФ № 2755565 С1, МПК G01N 29/04, G01N 29/36, опубл. 17.09.2021 Бюл.№ 26), заключающийся в том, что ультразвуковые волны посредством прямого совмещенного ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя вводятся в разнородные детали многослойных соединений «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл» летательных аппаратов, затем преобразуют отраженные при наличии дефекта – непроклея ультразвуковые волны в реверберационные колебания поверхности многослойного соединения, осуществляют анализ реверберационных колебаний на экране ультразвукового дефектоскопа, определяют закономерность изменения амплитуды и длительности реверберационных колебаний при нормативных параметрах клеевых соединений на образцах, причем предварительно калибруют ультразвуковой дефектоскоп по образцам, имитирующим многослойное соединение «керамика - клеевое соединение-ПКМ - клеевое соединение - металл» с искусственно созданными дефектами-непроклеями, при этом производят корректировку амплитуды реверберационных колебаний на объекте контроля до уровня реверберационных колебаний на образце, далее излучают в клеевые соединения многослойного соединения ультразвуковые волны, принимают реверберационные колебания при наличии дефекта-непроклея, затем корректируют диапазон развертки так, чтобы реверберационные колебания находились в пределах экрана дефектоскопа, далее анализируют диапазон развертки и делают заключение по признаку наличия реверберационных колебаний свидетельствующих о дефекте-непроклей многослойного клеевого соединения конструкции летательных аппаратов. Для уточнения размеров найденного реверберационным методом дефекта-непроклея клеевого многослойного соединения применяют амплитудный теневой ультразвуковой метод при котором ультразвуковые волны введенные в многослойное клеевое соединение посредством прямого излучающего ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя со стороны керамики фиксируются прямым приемным ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем расположенным с противоположной стороны многослойного клеевого соединения при отсутствии дефекта-непроклея, либо не фиксируются при наличии дефекта-непроклея из-за их затенения расположенным на пути распространения ультразвуковых волн дефектом-непроклеем, при этом ультразвуковые волны формируется в диапазоне частот от 2,25 МГц до 3,5 МГц, а несоосность прямых излучающего и приемного ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей не должна превышать половину диаметра их пьезоэлементов.
Недостатком указанного способа является то, что он не предназначен для контроля сплошности ПКМ в составе конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл».
Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение возможностей способа, описанного в прототипе, за счёт повышения достоверности неразрушающего контроля сплошности ПКМ и клеевого соединения «ПКМ-металл» в изделиях имеющих многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл».
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ неразрушающего контроля полимерного композиционного материала в многослойных конструкциях, включающий ввод и приём отраженных, и прошедших ультразвуковых волн в объекте контроля, имеющего многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл», получение и анализ реверберационных колебаний от дефекта-непроклея, корректировку реверберационных колебаний на образцах-имитаторах и объекте контроля, уточнение размеров дефекта-непроклея, выявленного реверберационным методом, с помощью амплитудно-теневого ультразвукового метода, при котором ввод ультразвуковых волн осуществляется со стороны керамики, а приём со стороны металла, отличающийся тем, что в местах отсутствия дефектов-непроклеев, в клеевых соединениях многослойной конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл» с помощью амплитудно-теневого ультразвукового метода, по уровню амплитуды прошедших ультразвуковых волн, контролируется сплошность ПКМ, а контроль непроклея в клеевом соединении «ПКМ-металл» осуществляют рентгенографическим способом после склейки ПКМ с металлом, но до склейки с керамикой.
Пример реализации предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1, 2, 3 и 4.
На фиг.1 приведена схема рентгенографического метода неразрушающего контроля клеевого соединения «ПКМ – металл», где 1 – источник рентгеновского излучения, 2 – ПКМ, 3 – клеевой слой между ПКМ и металлом, 4 – металл, 5 – детектор рентгеновского излучения.
На фиг. 2 представлен рентгеновский снимок фрагмента зоны клеевого соединения «ПКМ – металл», где 6 – непроклей.
На фиг. 3 (а, б) приведена схема контроля сплошности ПКМ амплитудно-теневым ультразвуковым методом, где 7 – излучающий пьезоэлектрический преобразователь, 8 – керамика, 9 – клеевой слой между керамикой и ПКМ, 10 – принимающий пьезоэлектрический преобразователь, 11 – несплошность ПКМ.
На фиг. 4 (а, б) представлены амплитуды сигналов ультразвуковой волны при контроле сплошности ПКМ в составе многослойной конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл», где а) - показана амплитуда сигнала от бездефектного участка изделия; б) - показана амплитуда сигнала от участка изделия с несплошностью в ПКМ.
Аналогично прототипу (Патент РФ № 2755565 С1, МПК G01N 29/04, G01N 29/36, опубл. 17.09.2021 Бюл.№ 26), сначала применяется реверберационный ультразвуковой метод контроля качества клеевого соединения «керамика-ПКМ». Для этого, используя совмещенный ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, вводят со стороны керамики ультразвуковые волны в многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл». При наличии дефекта-непроклея в клеевом соединении «керамика-ПКМ» возникают реверберационные колебания, которые фиксируются этим же ультразвуковым преобразователем, и не фиксируются в случае отсутствия дефекта-непроклея. Оценку качества рассматриваемого клеевого соединения осуществляют по результатам анализа амплитуды и длительности реверберационных колебаний на экране ультразвукового дефектоскопа. Для этого, аналогично прототипу, производят корректировку амплитуды и диапазона развертки реверберационных колебаний по образцам, имитирующим многослойное соединение «керамика – клеевое соединение – ПКМ – клеевое соединение – металл» с искусственно созданными дефектами-непроклеями. Сравнивая параметры реверберационных колебания, полученные на объекте контроля и на образцах, делают заключение о наличии непроклея в клеевом соединении «керамика – ПКМ». Размеры непроклея определяются по перемещению прямого совмещенного ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя по поверхности керамики вдоль области с реверберационным колебаниями. Анализируя и размечая границы появления и исчезновения реверберационных колебаний определяют площадь непроклея.
После контроля клеевого соединения реверберационным ультразвуковым методом, размеры выявленных дефектов-непроклеев, аналогично прототипу, уточняются с использованием амплитудно-теневого ультразвукового метода. Для этого со стороны керамики, используя излучающий ультразвуковой преобразователь, вводят ультразвуковые волны, которые, пройдя через все слои многослойной конструкции, фиксируются другим приемным ультразвуковым преобразователем. Cоосно перемещая оба преобразователя по поверхностям контролируемого изделия в области непроклея, по отсутствию или уменьшению амплитуды ультразвуковых волн уточняют его границы.
В отличие, от прототипа для повышения достоверности результатов контроля, непроклей в клеевом соединении «ПКМ – металл» контролируется после склейки ПКМ с металлом, но до склейки с керамикой, используя при этом не реверберационно-ультразвуковой, а рентгенографический метод неразрушающего контроля. Для этого источник рентгеновского излучения 1 (фиг.1) располагают со стороны ПКМ 2, а детектор рентгеновского излучения 5 со стороны металла 4. Анализируя полученные рентгенографические снимки (фиг.2), делают заключение о наличии непроклея 6 и определяют его площадь. Причем источник рентгеновского излучения располагают как со стороны ПКМ, так и со стороны металла и детектор рентгеновского излучения располагают как со стороны металла, так и со стороны ПКМ.
В завершении заявленного технического решения после оценки качества клеевых соединений, при условии отсутствия дефектов в деталях из керамики и металла, проводится контроль сплошности ПКМ в составе многослойной конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл». Контроль сплошности ПКМ проводится с использованием амплитудно-теневого ультразвукового метода в областях, где не обнаружен дефект-непроклей клеевых соединений (фиг.3). Для этого излучающий 7 и принимающий 10 пьезоэлектрические преобразователи располагают на противоположных сторонах контролируемого изделия. Cоосно перемещая оба преобразователя по поверхностям контролируемого изделия, наблюдают за уровнем амплитуды ультразвуковой волны. В случае уменьшения амплитуды ультразвуковой волны на контролируемом изделии более чем на 50% (фиг.4) относительно уровня амплитуды на образце, имитирующим бездефектную многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение-ПКМ - клеевое соединение - металл», делают заключение о нарушении сплошности ПКМ. Границы нарушения сплошности ПКМ определяют по уменьшению амплитуды ультразвуковой волны в 2 раза относительно амплитуды на образце.
Claims (1)
- Способ неразрушающего контроля полимерного композиционного материала в многослойных конструкциях, включающий ввод и приём отраженных и прошедших ультразвуковых волн в объекте контроля, имеющем многослойную конструкцию «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл», получение и анализ реверберационных колебаний от дефекта-непроклея, корректировку реверберационных колебаний на образцах-имитаторах и объекте контроля, уточнение размеров дефекта-непроклея, выявленного реверберационным методом, с помощью амплитудно-теневого ультразвукового метода, при котором ввод ультразвуковых волн осуществляется со стороны керамики, а приём - со стороны металла, отличающийся тем, что в местах отсутствия дефектов-непроклеев в клеевых соединениях многослойной конструкции «керамика - клеевое соединение - ПКМ - клеевое соединение - металл» с помощью амплитудно-теневого ультразвукового метода, по уровню амплитуды прошедших ультразвуковых волн, контролируется сплошность ПКМ, а контроль непроклея в клеевом соединении «ПКМ-металл» осуществляют рентгенографическим способом после склейки ПКМ с металлом, но до склейки с керамикой.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2816684C1 true RU2816684C1 (ru) | 2024-04-03 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001226707A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-08-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ステーブクーラの検査方法、同装置、パイプをコアとする多層構造物の検査方法及び同装置 |
RU2188414C2 (ru) * | 1999-11-09 | 2002-08-27 | ОАО "Газпром" | Способ выявления нарушений соединения полиэтиленового антикоррозионного покрытия заводского нанесения с металлическими трубами |
RU2278378C1 (ru) * | 2005-03-09 | 2006-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралтрансгаз" (ООО "Уралтрансгаз") | Способ выявления нарушений соединения полимерного покрытия с металлическими трубами |
RU2451289C2 (ru) * | 2009-12-24 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ обнаружения дефектов в клеевых соединениях и устройство для его осуществления |
RU2755565C1 (ru) * | 2020-10-22 | 2021-09-17 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Способ контроля сплошности в многослойных клеевых соединениях элементов конструкций летательных аппаратов из разнородных материалов |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2188414C2 (ru) * | 1999-11-09 | 2002-08-27 | ОАО "Газпром" | Способ выявления нарушений соединения полиэтиленового антикоррозионного покрытия заводского нанесения с металлическими трубами |
JP2001226707A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-08-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ステーブクーラの検査方法、同装置、パイプをコアとする多層構造物の検査方法及び同装置 |
RU2278378C1 (ru) * | 2005-03-09 | 2006-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Уралтрансгаз" (ООО "Уралтрансгаз") | Способ выявления нарушений соединения полимерного покрытия с металлическими трубами |
RU2451289C2 (ru) * | 2009-12-24 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ обнаружения дефектов в клеевых соединениях и устройство для его осуществления |
RU2755565C1 (ru) * | 2020-10-22 | 2021-09-17 | Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г.Ромашина» | Способ контроля сплошности в многослойных клеевых соединениях элементов конструкций летательных аппаратов из разнородных материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8104347B2 (en) | Ultrasonic inspection method and device for plastics walls | |
US7168322B2 (en) | Method for ultrasonic control of weld joints | |
WO2007145200A1 (ja) | 超音波探傷方法、溶接鋼管の製造方法及び超音波探傷装置 | |
Tan et al. | Comparison of Lamb waves and pulse echo in detection of near-surface defects in laminate plates | |
RU2627539C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля клеевого соединения монолитных листов из полимерных композиционных материалов | |
JP3535417B2 (ja) | 超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方法 | |
RU2816684C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля полимерного композиционного материала в многослойных конструкциях | |
US20190293606A1 (en) | Method for ultrasonically inspecting an aluminothermically welded rail joint | |
JP7353545B2 (ja) | 接合界面の評価方法および接合界面の評価装置 | |
JP2009058238A (ja) | 欠陥検査方法および装置 | |
RU2755565C1 (ru) | Способ контроля сплошности в многослойных клеевых соединениях элементов конструкций летательных аппаратов из разнородных материалов | |
CN113466343B (zh) | 一种粘接结构紧贴型脱粘缺陷无损检测方法 | |
RU2701204C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля монолитного листа совместно с клеевым слоем в многослойных конструкциях из полимерных композиционных материалов | |
US5046363A (en) | Apparatus for rapid non-destructive measurement of die attach quality in packaged integrated circuits | |
SU1698746A1 (ru) | Способ ультразвукового контрол сплошности соединени двух материалов с различным акустическим сопротивлением | |
RU2085936C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля подошвы железнодорожных рельсов | |
RU2739385C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля паяных соединений | |
RU2787645C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля керамических изделий ультразвуковым методом | |
RU2791670C1 (ru) | Способ контроля качества акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и керамическим изделием при проведении ультразвуковой дефектоскопии | |
RU2813144C1 (ru) | Способ настройки ультразвукового дефектоскопа при контроле керамических изделий | |
Mojškerc et al. | Ultrasonic disbond detection in adhesive joints | |
RU2760487C1 (ru) | Ультразвуковой способ измерения высоты вертикально ориентированных плоскостных дефектов в стеклокерамических материалах элементов конструкций летательных аппаратов | |
RU2814130C1 (ru) | Ультразвуковой способ измерения высоты вертикально ориентированных плоскостных дефектов в кварцевой керамике | |
RU2816862C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля затесненных участков изделий из стеклопластика | |
JP2003090829A (ja) | 複合材料の非破壊検査方法 |