Методы неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 620.1

МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

И. Д. Андреев, И. С. Лобанова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30 E-mail: [email protected]

Представлены основные сведения о методах неразрушающего контроля, применяемых при оценке качества деталей и узлов в широком спектре областей промышленности, в том числе самолето- и ракетостроении, строительстве подлодок и пр.

Ключевые слова: композит, метод неразрушающего контроля, дефект.

NONDESTRUCTIVE TESTING METHODS OF COMPOSITE MATERIALS

I. D. Andreev, I. S. Lobanova

National Research Tomsk Polytechnic University 30, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper presents basic information about non-destructive testing methods used in the quality evaluation of parts and components for a wide range of industries, including aircraft and rocket production, the construction of submarines, etc.

Keywords: composite, nondestructive testing method, discontinuity.

В настоящее время композиционные материалы находят все более широкое применение в промышленности, например, в самолето-, ракетостроении, судостроении и пр. [1; 2]. Стремительное развитие техники заставляет конструкторов предъявлять все более жесткие требования к материалам, предназначенным для использования в этих отраслях промышленности.

Повышенная механическая прочность и надежность, уменьшение или даже полное исключение вредного влияния вибрации, хорошая устойчивость к воздействию высоких и низких температур, различных атмосферных явлений, а также негорючесть, химическая инертность и высокая звуко- и теплоизолирующая способность материалов - вот основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам, используемых в самолето-, ракето- и судостроении.

Традиционно используемые материалы - титановые сплавы и нержавеющие стали. Они удовлетворяют большинству из перечисленных выше требований и постоянно улучшаются металлургами, однако прогресс не стоит на месте, и более перспективными для этих целей являются полимерные композиционные материалы.

Рост применения композитов в авиации в основном происходит за счет расширения объема их использования в открытых частях планера: хвостовом оперении, крыле, фюзеляже. Для вертолетов важным направлением является использования композитов для производства приводных валов и лопастей главного и хвостового винта. В последнее время, в связи с постепенным накоплением экспериментальных данных об эксплуатационных свойствах композитов, а также опыта, в разработке и эксплуатации различного рода конструкций, привели к тому, что в большом числе самолетов гражданской и военной авиации, а также вертолетов используются детали и узлы, выполненные из композиционных материалов. Например, стенки лонжерона, панели фиксированные задние, интерцепторы, элероны внутренний и внешний, законцовка киля, рули направления и высоты, облицовка грузового отсека, зализ крыла, обтекатель системы выпуска закрылков, обшивки крыла, стрингеры, обшивка гондолы [3].

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1

Очевидным фактом является то, что обеспечение надежной и безопасной эксплуатации ответственных конструкций из таких материалов требуется разработки и применения на всех стадиях жизненного цикла конструкций специальных методов неразрушающего контроля (НК) [4].

В настоящее время в практике НК КМ для выявления дефектов нашли применение практически все методы и способы, традиционно применяемые в условиях производства, испытании и эксплуатации деталей и агрегатов. Это оптические, электрические, акустические, радиационные, магнитные, тепловые, голографические, микрорадиоволновые и другие методы контроля [5].

Применяемые методы неразрушающего контроля КМ можно разделить на несколько групп:

- методы дефектоскопии и толщинометрии, позволяющие обнаружить внутренние макродефекты: расслоения, трещины, раковины, инородные включения, выкрашивания по кромкам отверстий и гнезд, а также отрыв поверхностных слоев при механической обработке деталей из композиционных материалов. К этим методам относятся эхоимпульсный, теневой, импедансный, велосиметриче-ский, вынужденных колебаний, свободных колебаний, реверберационный и др.

- методы дефектоскопии, позволяющие обнаружить поверхностные макродефекты деталей из КМ: подмятия, царапины, выркашивания по кромкам отверстия и гнезд, сколы, а также внутренние дефекты, выходящие на поверхность детали. Поверхностные дефекты деталей из КМ обнаруживаются визуально-оптическим методом, а в некоторых случаях люминесцентным методом дефектоскопии. Неровности поверхности и глубина поверхностных повреждений могут быть оценены с помощью профилометров и профилографов;

- методы, позволяющие визуализировать внутреннюю структуру материала в исследуемой зоне и обнаружить складки, свили, отклонения угла армирования, искривления волокон в плоскости слоев и другие нарушения макроструктуры. Выявление внутренних микродефектов структуры КМ возможно методом акустической микроскопии;

- методы диагностики, позволяющие определять физико-механические характеристики КМ и прогнозировать ресурс работы детали или конструкции [6].

Таким образом, в работе представлены основные методы неразрушающего контроля, позволяющие получить информацию о наличии или отсутствии в ответственных деталях и узлах, эксплуатируемых объектов, дефектов, таких как трещины, задиры, локальные вмятины, оборванные нити, складки и полосы, а также дефекты внутренней структуры.

Библиографические ссылки

1. Троицкий В. А., Карманов М. Н., Троицкая Н. В. Неразрушающий контроль качества композиционных материалов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2014. № 3. С. 29-33.

2. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология : учеб. пособие / М. Л. Кребер, В. М. Виноградов, Г. С. Головкин и др. / под ред. А. А. Берлина. СПб. : Профессия, 2008. 560 с., ил.

3. Макин Ю. Н. Основы производства ЛА и АД. Конструкции из композиционных материалов.

4. Барашков Н. Н. Полимерные композиты: получение, свойства, применение. М. : Наука, 1984.

128 с.

5. Алешин Н. П., Григорьев М. В., Щипаков Н. А. Современное оборудование и технологии неразрушающего контроля ПКМ // Инженерный вестник. 2015. № 1. С. 233-538.

6. Мурашов В. В., Румянев А. Ф. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и методы их выявления. Ч. 2. Методы выявления дефектов монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов // Контроль. Диагностика. 2007. № 5.

© Андреев И. Д., Лобанова И. С., 2016