МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Рентгеновская дефектоскопия

Методы радиоскопии стали широко применяться в целях опе­ративного контроля напряженного состояния материалов и резиновых изделий в 50-х годах XX века. Первые работы были сконцентрирова­ны на проверке бортов шин, поскольку металлические проволочные сердечники были единственной хорошо обнаруживаемой характери­стикой в резинотканевых конструкциях шин. Методами рентгеноско­пии можно определить расположение борта и обнаружить неправиль­ное размещение проволочного сердечника. Рентгенографию можно

-173- использовать [35] для исследования напряженно-деформированного состояния эластомеров, а именно, для оценки перемещений резиново­го массива в РТИ и шинах под нагрузкой. Для этого в него вводят включения (как правило, кусочки свинца), хорошо заметные на рент­геновских снимках, и сравнивают снимки изделия, находящегося в свободном и нагруженном состоянии. Свинцовые включения разме­щают по всему исследуемому объему и проводят съемку в трех про­екциях, поворачивая изделие вокруг вертикальной оси. Разработан­ный алгоритм обработки снимков на компьютере позволяет в анали­тической форме получать поле перемещений в исследуемом объеме. Применение уравнений линейной теории упругости позволяет по функциям перемещений определять функции всех компонент напря­жений.

Только разработка и усовершенствование флюороскопических экранов и устройств усиления изображения помогли вывести рентге­новское оборудование из лабораторий и внедрить его в качестве ана­литических аппаратов в производстве шин. Методы, основанные на применении рентгеновской пленки, универсальны и дают прекрасное разрешение; можно изменять и интенсивность рентгеновского пучка, и время экспозиции, добиваясь максимальной разрешающей способ­ности в данных условиях.

В результате быстрого развития телевидения и электроники появились такие системы усиления рентгеновского изображения, ко­торые не только усиливали изображение в реальном времени, но и обеспечивали безопасное его рассмотрение на экране, удаленном от установки телемонитора. Разрешающая способность также повыси­лась настолько, что стало возможным выявление не только металли­ческих частиц, но и стеклянных и органических волокон. Наилучшее разрешение достигается с помощью маломощного рентгеновского излучения порядка 40 кВ и менее.

Рентгеновские методы способны указать, правильно ли распо­ложены зоны и борта в шине, загнутые концы слоев, а также на то, чтобы места стыков не были слишком толстыми и находились на нужном расстоянии друг от друга и не были загнуты, чтобы каркас­ный и зонный корды были одинаково расположены, чтобы не было недостатка деталей или, наоборот, инородных объектов в шине. С их

-174- помощью можно обнаруживать пористость или вздутия, возникающие При недостаточной вулканизации шины, а также содержащийся в Герметичной системе воздух. Так как способность рентгеновских Лучей проникать через шину зависит от изменений плотности, с помощью этого метода можно обнаружить пористости или пузырьки воздуха в тех местах, где должна находиться резина. Рентгеновские лучи не могут показать четкого разделения между двумя компонентами, поскольку общее количество вещества, через которое они проникают, остается неизменным.

Например, в полностью автоматизированной системе AID фирмы «Монсанто», предназначенной для анализа легковых шин, ис­пользуется разъемный обод, на который автоматически устанавлива­ется шина и накачивается воздухом. Рентгеновская трубка устанавли­вается внутри обода и является достаточно компактной, так что может поместиться внутри шины и поворачиваться там, сканируя всю шину от борта к борту. Усилитель изображения следует за рентгеновской трубкой с внешней стороны шины. Оператор может контролировать и вращение шины, и положение рентгеновской трубки по мере обследо­вания с дистанционного пульта. Теоретически эта система рассчитана на автоматическую интерпретацию результатов. Детектор, реагирую­щий на изменение плотности, может быть установлен на кромке зоны, и отклонение параметров зоны от контрольного значения может реги­стрироваться. Кроме того, детектор может быть расположен так, что­бы обнаруживать зазоры между слоями корда в каркасе покрышки или расположение и перекрывание стыков. Однако на практике на­блюдение оператора за экраном дисплея остается необходимым; кро­ме того, эта система не дает возможности менять постоянно размеры шин, а предназначена для обработки большой партии шин одного раз­мера.

Система 10/27/750 фирмы «Монсанто» для анализа шин раз­личных размеров весом до 340 кг автоматически регистрирует размер шины, монтирует ее на ось и устанавливает рентгеновскую трубку (или трубки) и усилитель (усилители) изображения. Одна рентгенов­ская трубка может использоваться с одним усилителем изображения, сканируя изображение от борта к борту на один монитор. Считывание данных автоматизировано и производится со скоростью, достаточной для того, чтобы оператор мог посылать шину для хранения в места либо для принятых, либо для забракованных шин.

Ксерорадиограф представляет собой рентгеновский аппарат, выдающий изображения с высоким разрешением на бумаге с исполь­зованием принципов ксерокопирования. Система «Ксерокс-125» - это автоматизированная система, состоящая из рентгеновского кондицио­нера и процессора. Кондиционер подготавливает чувствительную се­леновую токопроводящую пластинку, подавая на нее электрический заряд и помещая ее в кассету. Кассета подвергается воздействию рент­геновских лучей, прошедших через шину, в результате чего на ней создается скрытое электростатическое изображение. Изображение на пластинке обрабатывается в процессоре с помощью противоположно заряженного порошка; порошковое изображение переводится на бумагу. Процесс не требует жидких реактивов, затемненной комнаты и занимает около двух минут; процессор стирает изображение с пластинки, и её можно использовать повторно. С помощью этой сис­темы получают очень четкие рентгеновские изображения.

Другая быстродействующая рентгеновская система с бумаж­ными копиями использует бумажную линию «Индастрекс Инстант 600» фирмы «Кодак». В нее входят 4 компонента: специальная чувст­вительная бумага, два типа экранов, усиливающих изображение, про­цессор и два реактива для процессора. Бумага покрыта эмульсией га­лоида серебра, содержащей реагенты для обработки, и может подвер­гаться действию рентгеновских лучей в диапазоне 20-300 кВ или наи­более общих источников рентгеновского или гамма-излучения типа иридия-192 или кобальта-60. Бумага размещается так, что покрытая эмульсией сторона контактирует с усиливающим экраном; когда фик­сирующее устройство открывается для доступа рентгеновского излу­чения, экран усилителя изображения начинает излучать в ультрафио­летовом диапазоне, к которому бумага чувствительна. Бумага прохо­дит проявление в светонепроницаемом корпусе, в результате чего по­лучается «влажно-сырая» радиограмма в течение 10 с. Если это изо­бражение подвергнуть закреплению, промывке и просушке, оно мо­жет сохраняться не менее 7 лет.

Весьма полезной оказывается автоматизированная томография (СТ - или САТ-скаййрование, СГГ-промышленная томография). СТ-

"" ' т ' -176- сканирование шины, которое можно осуществлять с помощью меди­цинского оборудования, дает ее поперечный разрез, который можно сравнить с рассмотрением тонкого поперечного среза шины, сделан­ного по ее диаметру. Такой вид получается после прохождения через шину пучка рентгеновских лучей и регистрации на детекторе числа прошедших фотонов. Разница между числом фотонов, выпущенных рентгеновским источником и прошедших через шину и попавших на детектор, является мерой плотности шины на пути их прохождения. Рентгеновские лучи пропускаются под различными углами путем вращения либо шины, либо установки; полученные данные анализи­руются ЭВМ, которая выдает двухмерную карту плотностей среза шины. В качестве рентгеновского источника может использоваться либо изотоп иридий-192, либо рентгеновская трубка высокого напря­жения. Метод позволяет обнаружить разность в плотности порядка 2 %.