УДК 621.8

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФРАКРАСНОЙ ТЕРМОГРАФИИ И УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ДЕТАЛЕЙ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ


PROSPECTS OF APPLICATION OF INFRARED THERMOGRAPHY AND ULTRASONIC DEFECTOSCOPY OF MACHINE PARTS ARE REPAIRED WITH THE USE OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS

 

Зорин В.А., Косенко Е.А., Заичка С.А., Бояринцев А.К.

(Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, г.Москва, РФ)

Zorin V.A., Kosenko E.A., Zaichka S.A., Boyarintsev A.K.

 (Moscow State Automobile and Road Technical University (MADI), Moscow, Russia)

 

В статье рассмотрены вопросы применения инфракрасной термографии и ультразвуковой дефектоскопии к деталям машин, восстановленным с использованием полимерных композиционных материалов. Представлен обзор нормативных документов в области неразрушающего контроля полимерных композиционных материалов.

In the article the questions on the application of infrared thermography and ultrasonic flaw detection to machine parts are repaired with the use of polymer composite materials are considered. The review of normative documents in the field of nondestructive testing of polymeric composite materials is presented.

 

Ключевые слова: детали машин, дефект, инфракрасная термография, неразрушающие методы контроля, полимерные композиционные материалы, ремонт, ультразвуковая дефектоскопия

Key words: machine parts, defect, infrared thermography, non-destructive testing methods, polymer composite materials, repair, ultrasonic flaw detection

 

Применение полимерных материалов при ремонте деталей машин по сравнению с традиционными способами позволяет снизить: трудоемкость восстановления на 20-30%; себестоимость ремонта – на 15-20%; расход материалов – на 40-50% [1].

Для обеспечения долговечности отремонтированной детали при выполнении восстановительных работ с применением ПКМ большое значение имеет оценка качества ремонта.

В результате принятия ошибочного решения (возникновения «ложной тревоги» или «пропуска дефекта») при контроле качества изделия, восстановленного с применением ПКМ, могут быть как экономические потери, связанные с необходимостью устранения отказа, так и угроза человеческой жизни и здоровью.

В соответствии с ГОСТ Р 56787-2015 [2] неразрушающий контроль полимерных композиционных материалов может осуществляться следующими методами: акустической эмиссии, компьютерной томографии, радиографии, радиоскопии,  шерографии, термографии, ультразвукового контроля, визуально-измерительного контроля. Разнообразие применяемых методов обусловлено различием видов дефектов.

Большое внимание в исследованиях уделяется методам неразрушающего контроля ПКМ на основе волокнистых наполнителей [3]. Однако при устранении дефектов деталей машин с применением ПКМ широко применяются ПКМ на основе дисперсных наполнителей различных составов [4], что требует дополнительных исследований при определении режимов неразрушающего контроля.

Для распознавания дефектов деталей, восстановленных с применением ПКМ, наиболее информативными и менее трудоемкими являются методы инфракрасной термографии и ультразвуковой дефектоскопии. Однако в соответствии с [2] термография по сравнению с ультразвуковой дефектоскопией не позволяет распознать такие виды дефектов как: загрязнения, микротрещины, недоотверждение.

К дефектам, распознаваемым ультразвуковой дефектоскопией в ПКМ относятся: загрязнения, расслоения, изменение плотности, нарушения связей между волокнами, разрывы, включения, микротрещины, пористость, изменение толщины, пустоты и недоотверждение [2].

Стоит отметить, что недоотвержденное состояние связующего, характеризующееся  степенью полимеризации менее 95-98% [5], является одним из опасных и трудно диагностируемых дефектов, что  во многом связано с неоднородностью по составу (анизотропией физико-механических и теплофизических свойств) и аморфной (неупорядоченной) структурой ПКМ, а также с физической природой процессов, протекающих в материале при выполнении неразрушающего контроля. Кроме этого, при выполнении измерений  велика вероятность пропуска дефекта по причине отклонения показателя, характеризующего отвержденное состояние, на величину, лежащую в пределах погрешности измерений. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что методов неразрушающего контроля, позволяющих распознать недоотвержденное состояние полимерного материала с высокой степенью точности в настоящее время не существует.

Ряд общих физических явлений объединяют тепловой и ультразвуковой методы неразрушающего контроля. Поэтому, комбинация инфракрасной термографии с ультразвуковой дефектоскопией открывает новые перспективы развития неразрушающего контроля деталей, восстановленных с применением ПКМ.

В связи с этим разработка метода, позволяющего повысить точность распознавания технического состояния деталей, восстановленных с применением ПКМ, основанного на фундаментальном исследовании физических явлений, протекающих в полимерном материале при выполнении неразрушающего контроля, является актуальной и важной научной задачей.

Список использованных источников

1.    Баурова Н.И., Зорин В.А. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин: учеб. пособие.  М.: МАДИ,2016. 264 с.

2.    ГОСТ Р 56787-2015 Композиты полимерные. Неразрушающий контроль.

3.    ГОСТ Р 56814 – 2015 Композиты полимерные. Ультразвуковой контроль материала внешних слоев и материала внутреннего слоя «сэндвич» - конструкции.

4.    Восстановление и упрочнение деталей: Справочник / В.П. Иванов, В.С. Ивашко, В.М. Константинов и др.  М.: Наука и технологии, 2013. 368 с. ил

5.    Мурашов В.В., Румянцев А.Ф. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и методы их выявления. Часть I. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов [Электронный ресурс] URL: http://viam.ru/public/files/2008/2006-204706.pdf