Справочник по композиционным материалам

Звуковые методы контроля

В звуковом методе используются колебания в слышимом диа­пазоне частотой от 10 Гц до 20 кГц. Методы, относящиеся к этой технике, позволяют определить наличие больших трещин или рас­слоений. Чистый, звенящий звук характерен для хорошо связан­ной, твердой структуры. Глухой, быстро затухающий звук яв­ляется признаком расслоения в композите или наличием протя­женных участков пустот (малые поры не могут детектироваться звуковыми методами).

Кроме того, операции прозвучивания могут выполняться на автоматизированной аппаратуре, что облегчает проверку и увели­чивает эффективность контроля. Так, например, «Флометер» является электронной испытательной аппаратурой, контролирую­щей силу выталкивания и время задержки. Сигнал с микрофона подается на дисплей для визуального наблюдения [17]. Прибор

Используется для контроля лопастей винтов вертолетов. При наличии несвязанных (расслоившихся) участков частота сигнала падает и волна может вообще затухнуть. В то же время в мате­риале без дефектов практически не происходит изменения частоты.

Звуковой резонатор, разработанный фирмой «Роквелл», ис­пользуется для локации плохо связанных областей в сандвиче­вых конструкциях с сотовыми заполнителями. Как и в предыду­щем способе, обнаруживаются только большие дефекты. Вибра­ция задающего кристалла вызывает акустические колебания всего изделия. Резонанс наступает, когда собственные колебания из­делия (образца) совпадают с частотой задающего устройства. Для улучшения акустического контакта между образцом и кристаллом необходимо использовать иммерсионные жидкости: глицерин, воду и т. д. Дефекты влияют на локальные упругие свойства и, соответственно, на определяемые ими характеристики колебаний, что приводит к изменению воздействия на кристалл вибратора. Результат такого изменения, преобразованный электронной схе­мой прибора, визуализуется на экране или выводится на запись. Для проведения такого контроля необходим доступ только с од­ной стороны.

В способе «Эдди-Соник» [18] для возбуждения колебаний используются вихревые токи. Соответствующий акустический отклик позволяет определять местоположения дефекта. В этом случае нет необходимости в контакте образца и преобразователя. Не используются при этом и жидкости или масла. Однако для воз­буждения вихревых токов в структуре образца должны быть пред­усмотрены проводники электрического тока

Метод резонансного прозвучивания, как МНК для определе­ния дефектов в сотовых конструкциях с облицовками из армиро­ванных пластиков, был использован для контроля абляционных удлинителей сопл ракетных двигателей [19]. Было показано, что обнаруживаемые дефекты расслоения как в наружной, так и во внутренней облицовке из стеклоламината на основе фенольной смолы при измерении с одной стороны удлинителя имеют размер не менее 6,45 см2. Могут быть определены и нарушения адгезион­ной связи облицовочных слоев (обшивок) с сотовым заполнителем. Акустическую связь головки с изделием обеспечивала липкая пленка «Майлар» (металлизированная полиэфирная пленка). По­пытка использовать для акустической связи очищаемое покрытие ставит другие проблемы — на поверхности ламината после уда­ления покрытия остаются следы, ухудшающие качество изделия. Колебания окружающей температуры при этом методе контроля делают показания приборов неустойчивыми и их нужно избегать.

Звук (шум), генерируемый и во время простого нагружения образцов армированных пластиков, может быть индикатором появления разрывов или трещин. Изменение интенсивности и уровня звуковых импульсов сопровождает развитие трещин в структуре, эти области разрушения могут быть определены с помощью специальной аппаратуры. Такая методика не отно­сится, конечно, к области неразрушающего контроля. Для ее осуществления необходимо приложить нагрузку, которая, в свою очередь, часто приводит к снижению свойств и даже к разрушению исходной структуры материала. Установлено, что во время гидро­испытаний при уровне нагрузки ниже разрушающей может быть получена корреляция между предельной нагрузкой и уровнем шумов. Испытания проводились для сосудов высокого давления и корпусов ракетных двигателей. А. Грин и др. [20] использо­вали метод акустической эмиссии для комплексной проверки ка­мер ракетных двигателей «Поларис A3», полученных методом намотки стеклонитью.

Акустическая эмиссия использовалась и для композитов, ар­мированных борными волокнами. Было показано, что сущест­вует возможность идентификации разрушения волокон, растрес­кивания матрицы и разрушения на границе раздела слоев при приложении нагрузки к образцу [21 ].

Акустические преобразователи должны иметь хорошую связь с поверхностью образца во время испытаний. Для этой цели су­ществуют специальные приспособления. Описание аппаратуры и анализ метода акустической эмиссии приведены в работе Ч. Бейли [22].

Следующие стандарты ASTM регламентируют применение ме­тода акустической эмиссии:

ASTM Е569-76. Применение метода акустической эмиссии при контрольных нагружениях;

ASTM Е610-77. Определение терминов акустической эмиссии.