Ученые из Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политехнического университета (ТПУ) предложили новый эффективный способ контроля композитов, которые применяются в создании материалов для авиакосмической отрасли. Они усовершенствовали классическую процедуру, при которой проводится кратковременный нагрев поверхности объекта контроля и регистрации этой температуры на стадии остывания с помощью тепловизора. Ученые отмечают, что этот способ имел ряд недостатков, один из которых – неравномерная излучательная способность шероховатых поверхностей материала, из-за которой возникает тепловая помеха, не позволяющая уловить температурный сигнал от внутреннего дефекта.
Новый способ основан на последовательном нагреве и охлаждении поверхности материала и представляет собой принудительное охлаждение в комбинации с основным импульсом нагрева. Это позволяет выявлять дефекты стекло- и углепластиков, имеющих высокий уровень тепловых помех, вызванных шероховатостью поверхности объекта и неравномерностью коэффициента излучения. Разработка позволит сделать контроль материалов более достоверным, а на его основе будет разработан портативный дефектоскоп для оценки качества композиционных деталей.
В рамках исследования ученые сначала численно смоделировали различные параметры предлагаемого способа, после чего провели эксперименты с применением метода линейного сканирования. В качестве экспериментальных образцов были использованы многослойная пластина из оргстекла, окрашенная черной матовой краской, что обеспечило низкий уровень тепловых помех ее поверхности, а также изделие из углепластика существенно шероховатой поверхностью. Оба образца имели внутренние скрытые дефекты. В ходе эксперимента велся нагрев поверхности галогенной лампой, затем проводились принудительное охлаждение поверхности объекта контроля и регистрация температурного поля. После чего ученые выполнили анализ полученных тепловых изображений.
Как рассказал старший научный сотрудник Центра промышленной томографии ТПУ Арсений Чулков, принудительного охлаждения контролируемой поверхности в определенный момент времени после ее нагрева вызывает явление, при котором избыточная температура поверхности образца опускается до его начальной температуры, в то время как внутренняя структура еще «отдает» тепло, и скрытые дефекты все еще производят значительные температурные сигналы. В итоге на фоне «подавленных» шумов поверхности температурные отметки дефектов видны лучше.
Сейчас ученые занимаются разработкой прототипа портативного дефектоскопа, работающего на основе нового неразрушающего метода контроля, то есть вместо оптического источника для нагрева и охлаждения будет использоваться конвективный источник. В дальнейшем изобретатели намерены создать устройство, позволяющее обнаруживать дефекты в изделиях с горизонтальной и вертикальной ориентацией, а также в изделиях с криволинейной поверхностью. Ожидается, что опытный образец портативного дефектоскопа будет готов к концу 2024 года.
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью
