Контроль клееных конструкций акустическим

ВИАМ/2009-205453
Контроль клееных конструкций акустическим
импедансным методом
В.В. Мурашов
Ноябрь 2009
Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП
«ВИАМ» ГНЦ РФ) – крупнейшее российское государственное
материаловедческое предприятие, на протяжении 80 лет
разрабатывающее и производящее материалы, определяющие
облик современной авиационно-космической техники. 1700
сотрудников ВИАМ трудятся в более чем 30 научноисследовательских лабораториях, отделах, производственных
цехах и испытательном центре, а также в 4 филиалах
института. ВИАМ выполняет заказы на разработку и поставку
металлических и неметаллических материалов, покрытий,
технологических процессов и оборудования, методов защиты
от коррозии, а также средств контроля исходных продуктов,
полуфабрикатов и изделий на их основе. Работы ведутся как по
государственным программам РФ, так и по заказам ведущих
предприятий авиационно-космического комплекса России и
мира.
В 1994 г. ВИАМ присвоен статус Государственного
научного центра РФ, многократно затем им подтвержденный.
За разработку и создание материалов для авиационнокосмической и других видов специальной техники 233
сотрудникам ВИАМ присуждены звания лауреатов различных
государственных премий. Изобретения ВИАМ отмечены
наградами на выставках и международных салонах в Женеве и
Брюсселе. ВИАМ награжден 4 золотыми, 9 серебряными и 3
бронзовыми медалями, получено 15 дипломов.
Возглавляет институт лауреат государственных премий
СССР и РФ, академик РАН, профессор Е.Н. Каблов.
Статья подготовлена для опубликования в журнале «Клеи.
Герметики. Технологии», № 3, 2010 г.
Электронная версия доступна по адресу: www.viam.ru/public
Контроль клееных конструкций акустическим
импедансным методом
В.В. Мурашов
Всероссийский институт авиационных материалов
Рассмотрены области применения и эксплуатационные возможности
двух вариантов акустического импедансного метода. Сообщается об
особенностях импедансного метода при контроле многослойных клееных
конструкций и изделий из слоистых пластиков и факторах, ограничивающих
чувствительность контроля. Даны общие рекомендации по контролю
конструкции розничных типов. Указаны факторы, ограничивающие область
применения акустического импедансного метода, реализуемого в варианте
без применения рабочих стандартных образцов для настройки приборов.
Ключевые слова: неразрушающие методы контроля, акустические
методы контроля, акустический импедансный метод, контроль клееных
конструкций.
Среди методов неразрушающего контроля (НК) многослойных клееных
конструкций акустические методы по объему применения занимают первое
место [1]. Среди акустических методов дефектоскопии в настоящее время по
объему внедрения на российских предприятиях импедансный метод занимает
третье место, уступая лишь эхо-методу и теневому методу, а по объему
внедрения для контроля клееных конструкций – первое место [2].
Акустический импедансный метод дефектоскопии основан на различии
механических
конструкции
импедансов
[3].
бездефектного
Механический
импеданс
и
дефектного
Z
конструкции
участков
в
точке
приложения возмущающей силы F определяется отношением этой силы к
вызываемой ею колебательной скорости V
величиной:
и является комплексной
Z=
F
= R + jX = Z e jφ ,

V
(1)
где R и X – активная и реактивная составляющие импеданса; j = - 1 ; ϕ – фаза.
Импедансный
контролируемой
метод
реализуется
конструкции
и
при
одностороннем
применяется
в
двух
доступе
к
вариантах:
с
использованием совмещенного и с использованием раздельно-совмещенного
преобразователя [4]. Области применения этих вариантов метода различны,
поэтому кратко изложим возможности обоих вариантов.
Основная
область
применения
первого
варианта
акустического
импедансного метода – выявление дефектов клеевых соединений между
сравнительно тонкой (до 2,5 мм – для алюминиевых сплавов и 1,6 мм – для
сталей) обшивкой и элементом жесткости (лонжероном, нервюрой и т.п.) или
заполнителем (сотами, пенопластом и др.), а также расслоений и непроклеев
в слоистых конструкциях с неметаллическим покрытием толщиной до
4–7 мм. Этим вариантом импедансного метода могут выявляться расслоения
в
монолитных
конструкциях
из
полимерных
композиционных
материалов (ПКМ), которые могут рассматриваться как многослойные
клееные конструкции.
Метод,
реализуемый
с
использованием
раздельно-совмещенного
преобразователя, представляет собой второй вариант импедансного метода и
позволяет выявлять дефекты по изменению оцененного с поверхности
конструкции механического импеданса. Излучающий и приемный вибраторы,
имеющие сферические контактные наконечники, расположены в общем
корпусе преобразователя так, что передача энергии между ними практически
может происходить только при их контакте с контролируемой конструкцией.
Признаком дефекта при этом служит увеличение амплитуды принятого сигнала
вследствие уменьшения механического импеданса в зоне дефекта.
Обоим вариантам импедансного метода свойственно наличие глубинной
неконтролируемой зоны, прилегающей к стороне, противоположной стороне
контроля. При контроле, например, монолитных деталей из ПКМ первым
вариантом метода эта зона составляет примерно половину толщины детали, а
при контроле вторым вариантом метода – треть толщины детали. Для
проверки всего сечения детали необходимо проконтролировать деталь
последовательно с двух сторон.
Чувствительность второго варианта импедансного метода зависит от
параметров контролируемой конструкции и связана с конкретными
условиями применения метода. Предельная чувствительность обычно
ограничена базой преобразователя, так как дефекты уверенно выявляются,
как правило, в том случае, когда и излучающий и приемный вибраторы
находятся в зоне дефекта. При контроле конструкций с очень тонким
верхним слоем или при выявлении дефектов на небольшой глубине (до
0,3 мм) предельная чувствительность при использовании второго варианта
импедансного метода может быть меньше базы преобразователя.
Рассмотрим более подробно возможности и особенности импедансного
метода при контроле многослойных клееных конструкций и изделий из
слоистых пластиков.
Импедансный метод может быть использован в случаях, когда модуль
упругости материала слоя, со стороны которого производится контроль,
достаточно велик (металлы, ПКМ и т.п.). Контроль со стороны материалов с
низким
значением
модуля
упругости
(мягкая
резина,
пенопласт и
т.п.) обычно невозможен.
Импедансным методом можно обнаружить зоны отсутствия сцепления
между соединяемыми элементами в виде непроклеев, расслоений и других
нарушений сплошности, характеризующихся наличием заполненного газом
промежутка. Зоны с нарушением сцепления, не имеющие заполненного газом
промежутка, импедансным методом, как правило, не выявляются. При этом
импедансным методом обычно выявляются только дефекты, имеющие
раскрытие, достаточное для того, чтобы отделенный дефектом слой
контролируемой конструкции имел возможность колебаться самостоятельно,
отдельно от остальной части конструкции.
Эта особенность метода существенна, например, при выявлении
расслоений в ПКМ, залегающих на малых (до 0,5–0,6 мм) глубинах, и
контроле
конструкций
с
тонкими
обшивками.
Такие
дефекты
обнаруживаются только при слабом прижатии преобразователя к объекту
контроля. В случае большего давления в месте контакта расслоение
«захлопывается» и изделие колеблется как единое целое. Поэтому при
большом давлении близкие к поверхности дефекты могут быть пропущены.
Чувствительность импедансного метода зависит от конкретных условий
его применения и определяется параметрами объекта контроля, к числу
которых относятся:
– жесткость обшивки или отделенного дефектом слоя изделия;
– модуль упругости внутреннего элемента;
– соотношение жесткости обшивки или отделенного дефектом слоя
изделия и жесткости всей конструкции в целом;
– шероховатость и кривизна поверхности объекта контроля.
Увеличение жесткости обшивки (или отделенного дефектом слоя
конструкции), уменьшение отношения жесткости конструкции к жесткости
обшивки, увеличение шероховатости и кривизны поверхности изделия
приводят к снижению чувствительности метода. При заданных параметрах
обшивки наибольшая чувствительность достигается при контроле изделий с
толстыми, сплошными металлическими внутренними элементами.
Факторами, ограничивающими чувствительность импедансного метода,
являются [3]:
– разброс значений Z н механических импедансов в бездефектных зонах
объекта контроля;
– упругое сопротивление Z к зоны контакта преобразователя с объектом
контроля.
Разброс Z н , обусловленный непостоянством толщины клеевого слоя,
неоднородностями объекта контроля, не являющимися браковочными
признаками, и интерференционными явлениями, создает мешающий фон,
затрудняющий выявление мелких дефектов. Влияние этого фактора
существенно при контроле изделий с любыми параметрами.
Упругое сопротивление Z к =1/jωK к (ω – круговая частота; K к – контактная
гибкость; j = - 1 ) обусловлено небольшой площадью соприкосновения
контактного наконечника преобразователя с контролируемым объектом [3].
Ввиду малой площади, зоны наконечника и объекта контроля, прилегающие
к области контакта, испытывают значительные упругие деформации. Таким
образом, область контакта представляет собой сосредоточенное упругое
сопротивление, через которое колебания передаются от преобразователя к
объекту контроля.
Упругое сопротивление Z к уменьшает чувствительность преобразователя
к изменению импеданса изделия. Влияние Z к существенно только при
контроле конструкций с жесткими внутренними элементами, для которых в
доброкачественных зонах Z к >|Z н |/2. При |Z д |>|Z к | (Z д – импеданс изделия в
дефектной зоне) дефекты обычно не выявляются [1], так как в этом случае
импеданс изделия мало влияет на режим работы преобразователя.
Предельная толщина обшивки, при которой еще целесообразен контроль,
при прочих равных условиях тем меньше, чем больше модуль упругости
материала.
Для
конструкций
с
гладкими
обшивками
в
наиболее
благоприятных условиях (жесткий, сплошной металлический внутренний
элемент) минимальный диаметр выявленного дефекта в миллиметрах можно
приблизительно оценить по формуле [4]:
Dmin
Eh 3
,
= 0,1
9,8(1 - μ 2 )
(2)
где Е – модуль упругости материала обшивки, МПа; µ – коэффициент
Пуассона; h – толщина обшивки, мм.
Формула (2) справедлива для резонансного режима настройки при
условии D min <30 мм. На рис. 1 приведены построенные по формуле (2)
кривые, позволяющие найти минимальный диаметр выявляемого дефекта в
конструкциях с обшивками из стали, титанового и алюминиевого сплавов.
Рисунок 1. Зависимость минимального диаметра дефекта,
выявляемого импедансным методом в наиболее благоприятных условиях,
от толщины обшивки: 1 – сталь; 2 – титановый сплав; 3 – алюминиевый сплав
С
уменьшением
модуля
упругости
внутреннего
элемента
чувствительность импедансного метода падает. Например, в конструкциях с
заполнителем из пенопласта с плотностью ~200 кг/м3 предельная толщина
обшивки примерно в два раза меньше, чем в конструкциях с металлическим
лонжероном.
При
контроле
конструкций
постоянной
толщины
со
сплошным
внутренним элементом на участках с хорошим соединением уровень
выходного сигнала обычно изменяется не более чем в 3 раза.
Если толщина конструкции меняется, уровень сигнала также изменяется,
снижаясь с ее уменьшением. Однако зависимость величины сигнала от
толщины конструкции наблюдается только в определенных пределах.
Начиная с некоторой критической толщины, различной для конструкций
разных типов, показания прибора перестают от нее зависеть.
В случае контроля конструкций с внутренним элементом, имеющим
периодическую структуру (сотовый заполнитель, гофр и т.п.), средний уровень
сигнала также зависит от толщины, хотя разброс показаний на участках с
доброкачественным соединением может быть значительно бóльшим.
При контроле малогабаритных конструкций, особенно металлических,
возможен значительный разброс показаний дефектоскопа в зонах с хорошим
соединением, обусловленный резонансными явлениями в изделии. Снижение
этого разброса может быть достигнуто экспериментальным подбором
рабочей частоты.
Ниже даны общие рекомендации по контролю конструкций различных типов.
Контроль соединений обшивки с сотовым заполнителем
Импедансный метод позволяет обнаруживать дефекты соединений между
обшивкой и заполнителем в сотовых панелях с металлическими и
неметаллическими обшивками и заполнителями, в том числе в сотовых
панелях из клеевых композиционных материалов (КМК). При контроле
конструкций из КМК могут быть выявлены расслоения в обшивке.
Предельная толщина обшивки, при которой контроль еще эффективен,
составляет для алюминиевого сплава 2 мм, для стали 1,5 мм.
Особенностью контроля конструкций с сотовым заполнителем является
периодическое изменение Z н в зонах доброкачественного соединения.
Значения Z н
минимальны над центрами ячеек и максимальны над их
вершинами. Соответственно меняются [3] модуль Р (амплитуда U 2 ) и
аргумент ψ коэффициента передачи преобразователя (рис. 2). Если
сигнализатор дефектов срабатывает при уровне сигнала ниже отмеченного
цифрой I, то регистрируются только дефектные зоны. При уровне II
срабатывания сигнализатора сотовые ячейки регистрируются как дефекты.
Разброс показаний в доброкачественных зонах тем больше, чем меньше
жесткость обшивки и крупнее ячейки заполнителя. При неблагоприятных
параметрах импедансы конструкции в дефектных зонах и над центрами ячеек
соизмеримы, что затрудняет контроль вручную.
Рисунок 2. Изменение уровня сигнала при перемещении преобразователя
по обшивке конструкции с сотовым заполнителем. I и II – уровни сигналов,
соответствующих записям результатов контроля двух различных типов
Другой причиной ложных показаний дефектоскопа могут быть участки со
смятыми сотами. Деформация сот приводит к снижению жесткости опоры
обшивки и уменьшению механического импеданса. Поэтому зоны смятых
сот иногда могут фиксироваться как дефекты соединения.
Радикальным
средством
устранения
трудностей,
связанных
с
неблагоприятными параметрами сотовых панелей, является переход от
ручного к механизированному контролю с записью результатов.
При переменной толщине обшивки настройка дефектоскопа различна.
Если разница в h относительно невелика, обычно достаточно изменения
только усиления дефектоскопа (при уменьшении h усиление следует
увеличить). При большей разнице толщин обшивок может потребоваться
также изменение рабочей частоты. Сотовую конструкцию при переменной
толщине обшивки (или высоты сот) необходимо разбить на зоны, настройка
прибора для контроля каждой из них должна быть различна.
Рассмотренное выше периодическое изменение механического импеданса
в доброкачественных зонах конструкции характерно также для других
конструкций с периодической структурой внутреннего элемента (например, в
виде гофра).
Существенное отличие толщины обшивки контролируемого изделия от
толщины обшивки h и используемого при настройке образца может быть
причиной перебраковки (при h и <h о ) или недобраковки (при h и >h о ) изделия.
Для контроля толщин обшивок могут быть использованы ультразвуковые
или вихретоковые (для металлических обшивок) толщиномеры.
При проверке трехслойных конструкций, например, с двумя обшивками и
заполнителем между ними, регистрируются в основном только дефекты
соединения внутреннего элемента с той обшивкой, со стороны которой
выполняется контроль. В некоторых случаях регистрируются и дефекты
соединения между противоположной обшивкой и заполнителем (например,
при контроле сотовых конструкций с обшивками из ПКМ и сотами из
полиамидной бумаги). Для полной проверки конструкции обычно необходим
контроль ее сначала с одной стороны обшивки, затем – с другой.
Импедансный метод позволяет обнаруживать зоны пониженной прочности
склеивания обшивки с сотовым заполнителем. В большинстве случаев снижение
прочности склеивания в сотовых панелях обусловлено плохой подгонкой
размеров
соединяемых
элементов.
Если
на
участках
доброкачественного склеивания соты прорезают клеевую пленку и подходят
вплотную к обшивке, то в ослабленных зонах между сотовым блоком и
обшивкой существует заполненный клеем зазор (рис. 3). Так как модули
упругости клеев относительно невелики, то зазор уменьшает жесткость опоры
обшивки и, следовательно, механический импеданс конструкции. Поэтому в
зонах пониженной прочности происходит уменьшение амплитуды и изменение
фазы принятого сигнала, однако эти изменения меньше, чем в зонах непроклеев.
Рисунок 3. Ослабление клеевого соединения обшивки с сотовым
заполнителем при плохой подгонке размеров склеиваемых элементов:
А – зона доброкачественного склеивания; Б – зона пониженной прочности
склеивания; В – зона нарушения клеевого соединения (непроклей)
Для
количественной
оценки
прочности
клеевого
соединения
рекомендуется строить корреляционные кривые прочность – показания
прибора. Такие графики строят на основе значительного числа измерений
параметров диагностики (показаний прибора) с последующим определением
истинной
прочности
путем
механических
разрушающих
испытаний.
Корреляционные кривые получают путем проведения корреляционнорегрессионного анализа экспериментальных данных.
Для
оценки
дифференциальные
прочности
склеивания
преобразователи
рекомендуется
[1],
имеющие
использовать
приблизительно
линейную зависимость Р от реактивной составляющей импеданса X и |Z н |, и
применять способ A-обработки сигнала.
При контроле сотовых панелей и, особенно, при оценке прочности
склеивания следует учитывать, что толщина h обшивки существенно влияет
на показания прибора (с увеличением h показания растут).
Контроль конструкций с тонкими обшивками (сотовых агрегатов и др.)
является проблематичным ввиду того, что при прижатии преобразователя к
поверхности обшивки дефекты «захлопываются» и импедансным методом,
как правило, не выявляются. Для обнаружения дефектов в таких
конструкциях целесообразно применять способ дефектоскопии сотовых
агрегатов, заключающийся в том, что с наружной стороны агрегата создают
разряжение, одновременно излучают и принимают акустические колебания,
измеряют параметры принятых сигналов, по которым судят о качестве
агрегата. Отличительной особенностью данного способа является то, что
агрегат
предварительно
подвергают
повторно-статическим
нагрузкам
внешним разряжением или избыточным давлением [5], что повышает
достоверность контроля. Внешнее разряжение создается с двух сторон
агрегата одновременно.
Контроль неметаллических покрытий
Импедансный
метод
позволяет
контролировать
двухслойные
конструкции, состоящие из силового металлического каркаса с приклеенным
к нему неметаллическим покрытием. При контроле таких конструкций со
стороны покрытий могут быть выявлены как нарушения соединения между
покрытием и каркасом, так и расслоения в самом покрытии.
Максимальная глубина залегания выявляемых дефектов (зон нарушения
соединения и расслоений) в неметаллических покрытиях составляет 4–7 мм в
зависимости от материала покрытия, толщины и материала каркаса. Причем,
чем большей жесткостью обладает каркас, тем более толстое покрытие
можно контролировать.
Если толщина каркаса (металлического) не превышает 1,5–2,0 мм, а
толщина покрытия составляет не менее 2–3 толщин каркаса, то возможен
контроль со стороны каркаса. В этом случае рекомендуется применять
резонансный режим настройки. При контроле обнаруживаются нарушения
соединения между каркасом и покрытием. Расслоения в покрытии при
контроле со стороны каркаса, как правило, не выявляются.
Если неметаллические покрытия имеют шероховатую поверхность, что
увеличивает разброс показаний дефектоскопа, то для уменьшения этого
разброса
рекомендуется
увеличить
силу
прижатия
вибратора
преобразователя к контролируемому изделию. Это достигается заменой
пружины в преобразователе на более жесткую с усилием 10–15 Н. Следует
заметить, что лакокрасочные и иные тонкие покрытия импедансным методом
обычно контролировать нельзя.
Контроль изделий из слоистых пластиков
Импедансный метод позволяет обнаруживать относительно неглубоко
залегающие расслоения в изделиях из слоистых пластиков. Он может быть
рекомендован особенно в тех случаях, когда применение традиционных
ультразвуковых
методов
(теневого,
эхо-импульсного,
резонансного)
затруднено необходимостью смачивания изделия, его кривизной или иными
причинами.
Первым вариантом импедансного метода в слоистых пластиках выявляются
дефекты (обычно расслоения), залегающие на глубинах до 3–7 мм, но не
глубже середины толщины изделия. Поэтому для проверки всего сечения
необходим контроль с двух сторон. При этом дефекты, залегающие
посередине сечения, иногда могут остаться необнаруженными. Если толщина
изделия превышает предельную глубину h mах залегания выявляемых
расслоений более чем вдвое, то зона, удаленная от каждой поверхности более
чем на h mах , не контролируется.
При контроле вторым вариантом импедансного метода тех же изделий из
слоистых пластиков последовательно с двух сторон середина изделия будет
проконтролирована дважды. Однако второй вариант импедансного метода,
как
говорилось ранее, менее чувствителен к близкорасположенным
дефектам. Поэтому для обеспечения высокой достоверности контроля в
некоторых случаях целесообразно с двух сторон использовать оба варианта
импедансного метода.
Амплитудным способом второго варианта импедансного метода могут
быть
обнаружены
зоны
повышенного
и
пониженного
содержания
связующего в ПКМ и зоны повышенной пористости материала. Однако в
каждом конкретном случае требуется проведение дополнительных работ по
построению
тарировочных
кривых
и
проведение
корреляционно-
регрессионного анализа. Так, показания индикатора при расположении
преобразователя в зоне повышенного (27–30%) и пониженного (20–23%)
содержания связующего в стеклопластике отличаются примерно на 20%. В
зоне
дефекта
(непроклея,
расслоения)
показания
индикатора
изменяются более резко.
Для выбора оптимальных режимов контроля обычно используют рабочие
стандартные
образцы
(РСО)
с
искусственными
или
естественными
дефектами [4]. Эти образцы должны иметь те же основные параметры
(например, толщина и материал обшивки и соединенных с ней элементов,
размер сотовой ячейки и т.п.), что и контролируемая конструкция.
Способ контроля акустическим импедансным методом, реализуемый в
варианте настройки дефектоскопа по РСО, позволяет выявлять дефекты с
высокой достоверностью, но не лишен и недостатков. Основной из них –
необходимость
изготовления
и
аттестации,
как
правило,
большого
количества РСО для настройки дефектоскопа.
Во ФГУП «ВИАМ» разработана новая производственная инструкция [6],
которая содержит методические указания по выявлению дефектов клеевых
соединений между элементами многослойных конструкций, выполненных из
неметаллических материалов и (или) металлов в различных сочетаниях, без
применения РСО для настройки приборов, а также по обнаружению дефектов
в изделиях из ПКМ.
В этой инструкции рассмотрены вопросы контроля клееных слоистых,
сотовых и интегральных конструкций, а также монолитных деталей из угле-,
стекло-, органопластиков, гибридных ПКМ, алюминиевых, титановых
сплавов, сталей и других подобных материалов акустическим импедансным
методом, реализуемым в варианте «безобразцовой» настройки приборов в
условиях производства, хранения и эксплуатации техники.
Термин «безобразцовая настройка» обозначает настройку прибора
непосредственно на контролируемой конструкции без применения РСО и
употребляется
для
краткости.
Безобразцовую
настройку
допускается
применять только при условии предварительно опробованной методики
контроля конструкций данного типа и наличии всей необходимой
информации о контролируемой конструкции: толщина обшивки; координаты
зон изменения толщин; высота сотового заполнителя; координаты элементов
жесткости и др.
Основные
типы
клееных
конструкций,
контроль
которых
возможен акустическим импедансным методом без применения рабочих
стандартных образцов для настройки приборов, показаны в [7, табл. 1].
К числу таких конструкций относятся:
– слоистые клееные конструкции с различным сочетанием толщин и
материалов соединяемых деталей;
– клееные конструкции с заполнителем (сотовые и др.);
– монолитные детали (плоские или криволинейные детали, в том числе
детали с зонами скругления с малым радиусом кривизны или с переменной
толщиной);
–
интегральные
конструкции
(собранные
и
отформованные
из
подпрессованных заготовок).
Дефекты, выявляемые в многослойных конструкциях и изделиях из ПКМ
акустическим импедансным методом без применения рабочих стандартных
образцов для настройки приборов (см. табл. 1 в [8]), могут быть следующих видов:
– непроклеи в слоистых, сотовых и других клееных конструкциях с
заполнителем;
– расслоения в склеиваемых деталях и обшивках сотовых и интегральных
конструкций из ПКМ;
– расслоения в монолитных деталях из ПКМ;
– инородные включения в слоистых и сотовых конструкциях;
– подмятие сотового заполнителя (потеря устойчивости).
Факторы,
ограничивающие
область
применения
акустического
импедансного метода, реализуемого в варианте без применения рабочих
стандартных образцов для настройки приборов:
–
низкий
(менее
1
ГПа)
модуль
упругости
наружного
слоя
контролируемой конструкции;
– «залипание» дефекта, т.е. полное прилегание слоев при отсутствии
сцепления между ними;
– залегание дефекта в глубинной неконтролируемой зоне;
– шероховатость поверхности контролируемой конструкции R z >30 мкм;
– несоответствие толщины контролируемой конструкции или отдельных
ее деталей значениям толщины, предельной для данного типа конструкции и
материала при контроле применяемым средством;
– малая (площадью порядка 100×100 мм2 и менее) или узкая (порядка
50 мм и менее) длинная зона контроля;
– вибрация контролируемой конструкции.
При наличии одного или нескольких указанных факторов вопрос о
возможности контроля конструкции импедансным методом может быть
решен методически путем ограничения скорости контроля, увеличения
уровня браковки или дополнительных операций (например, при подготовке
поверхности и других подобных операциях). Контроль малых (площадью
порядка 100×100 мм2 и менее) или узких (порядка 50 мм и менее) длинных
зон следует проводить импедансным методом с применением PCО.
В практике контроля конструкций из ПКМ возможны случаи, когда
небольшая зона (площадью порядка 100×100 мм2 и менее) или узкая (порядка
50 мм и менее) длинная зона, отличающаяся от остальных зон толщиной или
другими
характеристиками,
полностью
отслоилась
или
расслоилась.
Настройка прибора по контролируемой конструкции в этой зоне неизбежно
приведет к ошибочному выводу относительно качества клеевого соединения
в рассматриваемой зоне. Данный случай является, по сути, единственным
ограничением применения способа безобразцовой настройки прибора при
контроле монолитных деталей (обшивок) или многослойных клееных
конструкций. Во всех остальных случаях в пределах области применения
акустического
импедансного
метода
возможна
реализация
способа
безобразцовой настройки приборов. Для контроля таких зон конструкций
целесообразно использовать имитаторы РСО – специальные образцы, по
толщине соответствующие толщине обшивки контролируемой конструкции,
и непосредственно контролируемую конструкцию.
Неразрушающий контроль деталей и конструкций из ПКМ акустическим
импедансным
методом
при
настройке
приборов
без применения РСО реализуется в двух вариантах: при настройке прибора
на контролируемой конструкции («безобразцовая настройка») и при
настройке прибора на контролируемой конструкции и имитаторе РСО.
Для реализации импедансного метода могут быть использованы серийно
выпускающиеся акустические импедансные дефектоскопы типа ДАМИ-С
(«Вотум»,
Москва),
ИД-91М
(«АКА-Контроль»,
Москва),
АД-
42ИМ (МНПО «Спектр», Москва), ИД-401 и АД-701М («Контроль.
Измерения. Диагностика», Москва), AFD-1000 («Stavely», США), BondaScope
2100 («NDT Instruments», США), Laminar 200 («Sonatest», Великобритания)
[9, 10], а также выпускавшиеся ранее импедансные дефектоскопы типа АД40И, АЧД-2М, АИД-1 и др.
Список литературы:
1. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. / Под общ.
ред. В.В. Клюева. Т. 3: Ультразвуковой контроль: Изд. 2-е. М.: Машиностроение. 2008.
С. 129–130, 138, 303–327.
2. Петрова А.П. Клеящие материалы: Справочник. М.: ЗАО Редакция журн. «Каучук и
резина», 2002. С. 172.
3. Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства неразрушающего
контроля многослойных конструкций. М.: Машиностроение. 1991. 272 с.
4. Контроль многослойных конструкций и изделий из слоистых пластиков акустическим
импедансным методом: ПИ 1.2.522–99. М.: ФГУП «ВИАМ», 1999. 35с.
5. Способ дефектоскопии клееных сотовых агрегатов: с. 1 145764 СССР / В.В. Мурашов,
А.К. Денель и В.Д. Талалаев.
6. Технология неразрушающего контроля деталей и конструкций из полимерных
композиционных материалов акустическим импедансным методом без применения
рабочих стандартных образцов для настройки приборов: ПИ 1.2.774–2008. М.: ФГУП
«ВИАМ», 2008. 25 с.
7. Мурашов В.В. // Клеи. Герметики. Технологии. 2005. №1. С. 21–27.
8. Мурашов В.В. // Клеи. Герметики. Технологии. 2008. №7. С. 21–28.
9. Клюев
В.В.,
Соснин
Ф.Р.,
Ковалев
А.В.
Неразрушающий
контроль
и
диагностика: Справочник: Ила. 3-е / Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение,
2005. 656 с.
10. Nondestructive Testing Handbook: in 10 vol.: 2-nd ed. V. 7: Ultrasonic Testing. Columbus,
OH: American Society for Nondestructive Testing, 1991. 893 p.