Термоакустический метод контроля

Сегодня все большую популярность набирают полимерные композиционные материалы (ПКМ), особенно в авиастроении. Перед дефектоскопией стоит задача разработки методики и технологии неразрушающего контроля. Одним из вариантов решения является использование акустических методов прохождения, теневых.

Теневой метод – метод, основанный на наблюдении изменения параметров прошедшего через объект контроля акустического сигнала, сквозного сигнала.

Существует большое число подвидов теневого метода, некоторые из них довольно оригинальны и интересны. Один из таких – термоакустический метод.

Термоакустический метод – метод прохождения на стыке двух классов методов, ультразвуковых и тепловых. Состоит в том, что в изделие вводятся мощные низкочастотные колебания около 20 кГц. При контакте с дефектом механическая энергия колебаний переходит в тепловую. Схема метода показана на рисунке 1.

Чем больше влияние дефекта на упругие свойства материала, тем больше выделяется теплоты. Теплота фиксируется тепловизором.

 УЗ-колебания модулированы по амплитуде частотой в несколько герц. Такую же модуляцию будут иметь тепловые волны. Это существенно повышает возможность регистрации и локализации дефектов.

Преимущества:

- возможность контроля как сталей, так и композитов;

- быстрая сортировка изделий на дефектные и бездефектные;

- высокая скорость контроля (площадь в 1 м2 можно проконтролировать за 1-2 минуты);

- способность выявлять плоскостные дефекты, склонные к развитию (в первую очередь трещины).

Недостатки:

- низкая чувствительность;

- возможность выявлять только подповерхностные дефекты. 

Метод применяют в авиации при контроле крыльев самолетов и других деталей. Выявляются области скрытой коррозии, расслоения, трещины в рядах заклепок. Можно применять метод при циклических испытаниях объекта контроля. В этом случае название метода "термоакустический" не вполне правильно, поскольку колебания возбуждаются механическим способом.

Термоакустический метод, на данный момент, не снискал большой популярности вследствие недостаточного количества исследований его возможностей и упоминаний в ГОСТ. Однако данный метод является перспективным, поскольку может выявлять дефекты типа поры в реактопластах, которые из-за их наличия теряют свои прочностные свойства, дефекты в нарушении связи волокон в ПКМ.

Реактопласты – термореактивные полимеры, которые при нагревании изменяют свою форму, но при этом теряют пластичность и становятся твёрдыми.