Международная группа ученых, в состав которой вошли специалисты Томского политехнического университета, разработала инновационный метод неразрушающего контроля качества композитных материалов, применяемых в авиакосмической отрасли. Результаты исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале Journal of Nondestructive Evaluation.
Композитные материалы, состоящие из двух и более слоев с различными физико-химическими свойствами, находят все более широкое применение в авиационной промышленности. Они позволяют создавать конструкции с улучшенными характеристиками, такими как повышенная прочность и уменьшенная масса. Однако процесс производства композитов является сложным и многоэтапным, что может приводить к возникновению скрытых дефектов. Поэтому каждое изделие из композитных материалов требует тщательной проверки, пишет РИА новости.
Традиционно для диагностики готовых деталей используются методы неразрушающего контроля, такие как тепловой контроль, при котором поверхность материала нагревается, а затем регистрируется ее температура при остывании с помощью тепловизора. Однако применение существующих методов сопряжено с рядом сложностей, связанных с шероховатостью поверхности и неравномерной излучательной способностью материалов при нагреве. Это может приводить к тепловым помехам и потере температурного «сигнала» от внутреннего дефекта.
Ученые Томского политеха предложили новый способ теплового неразрушающего контроля композитов, который повысит достоверность контроля и исключит пропуск сигнала от внутреннего дефекта. Суть метода заключается в использовании принудительного охлаждения в комбинации с основным импульсом нагрева при обнаружении дефектов углепластиков и стеклопластиков.
Применение принудительного охлаждения изучаемой поверхности в определенный момент времени после ее нагрева вызывает интересное явление, когда избыточная температура поверхности образца опускается до его начальной, в то время как внутренняя структура еще «отдает» тепло. При этом скрытые дефекты все еще производят значительные температурные сигналы, а величина температурного контраста существенно увеличивается. В результате на фоне «подавленных» шумов поверхности температурные отметки дефектов становятся более заметными.
Искусственное повышение температурного сигнала увеличивает вероятность обнаружения внутренних дефектов. Кроме того, комбинированная процедура нагрева и принудительного охлаждения не требует высокой термической нагрузки для обеспечения достоверных результатов в дефектных зонах, в отличие от классической процедуры теплового контроля.
На основе результатов исследования ученые разрабатывают новый переносной дефектоскоп, прототип которого планируется создать к концу 2024 года. Он будет пригоден для контроля дефектов в оптически прозрачных и полупрозрачных композитах и найдет применение в авиакосмической отрасли.
