شنبه ۱ اردیبهشت ۱۴۰۳ - Saturday 20 April 2024
کد خبر : 1154
تاریخ انتشار : چهارشنبه 8 فوریه 2017 - 16:51
975 بازدید

آزمون های غیر مخرب بر روی سازه های کامپوزیتی (قسمت اول)

قطعات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف که در تولید هواپیما و خودرو مورد استفاده قرار می گیرند، معمولا سطوحی خمیده دارند. قطعات مذکور از خواص مکانیکی پیچیده ای برخوردار می باشند، بنابراین اجرای آزمون های غیر مخرب سنتی نظیر بازرسی با استفاده از اشعه ایکس یا امواج ماورای صوت بر روی کامپوزیت های مذکور با چالش هایی همراه است؛

aircraft

قطعات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف که در تولید هواپیما و خودرو مورد استفاده قرار می گیرند، معمولا سطوحی خمیده دارند. قطعات مذکور از خواص مکانیکی پیچیده ای برخوردار می باشند، بنابراین اجرای آزمون های غیر مخرب سنتی نظیر بازرسی با استفاده از اشعه ایکس یا امواج ماورای صوت بر روی کامپوزیت های مذکور با چالش هایی همراه است. در این مقاله دو روش جدید معرفی شده اند که می توان آنها را جایگزین آزمون های غیر مخرب سنتی نمود و بر چالش های مذکور فائق آمد. این دو روش عبارتند از دمانگاری فعال و شیروگرافی.
سازه های جدیدی که در صنایع هوایی مورد استفاده قرار می گیرند، با استفاده از کامپوزیت پلاستیک های تقویت شده با الیاف تولید می گردند. سازه های مذکور یا به صورت یکپارچه هستند یا ساختاری ساندویچی دارند که مغزی آنها را فوم یا لانه زنبوری تشکیل می دهد. در صورتیکه چنین ساختاری دچار عیوبی نظیر سوراخ شدگی گردد یا چسبندگی مغزی و پوسته از بین برود، در زمینه کامپوزیت بیش از اندازه مورد نیاز رزین مورداستفاده قرار گیرد، الیاف به خوبی با رزین آغشته نگردد و خشک بمانند، مغزی سازه ساندویچی دچار چین خوردگی گردد، سازه مذکور ورقه ورقه شود یا به سازه ساندویچی ضربه وارد گردد، اجرای آزمایش های غیر مخرب بر روی آنها با چالش هایی مواجه خواهد بود.در مورد سطوح کامپوزیتی خمیده و بزرگ این چالش ها بیشتر است. بنابراین باید برای بازرسی آنها از آزمون های غیر مخربی استفاده گردد که ضمن برخوردار بودن از حساسیت و سرعت بالا، بتوان به صورت غیر مستقیم و بدون صدمه زدن به سازه آنها را اجرا نمود.
دمانگاری فعال و شیروگرافی بر چالش های اجرای آزمایش های غیر مخرب بر روی سازه های ساندویچی و سطوح کامپوزیتی خمیده و بزرگ فائق آمده اند. به عنوان مثال در دمانگاری نوری می توان با استفاده از لامپ های هالوژنی سطح کامپوزیت را گرم نمود. سپس گرما به درون ماده نفوذ می کند. اگر در سطح سازه عیبی وجود داشته باشد، گرما به داخل آن راه نمی یابد که در مرحله بعد می توان از روی دمانگاشتی که توسط دوربین های دمانگار تهیه شده، به وجود این عیب پی برد. اگر گرما به داخل سازه نفوذ کرده باشد، با استفاده از فرمول های تبدیل فوریه (دانشمند فرانسوی)، از اطلاعات امواج ساطع شده استفاده می گردد و با کاهش یافتن فرکانس ها، عمق عیب تخمین زده می شود. لازم به ذکر است که خاصیت تبدیل فوریه یکی از روش های پردازش سیگنال است که طبق آن تاخیر در زمان باعث تغییر فرکانس می گردد. معمولا در سازه های ساندویچی حفره های فوم مغزی با هوا پر می گردند و تا وقتی که در سازه مذکور عیبی ایجاد نشود، هوا درون حفره های مذکور محبوس می ماند. سازه های ساندویچی که مغزی آنها عایق رطوبت می باشد، از خواص حرارتی کاملا متفاوتی برخوردار هستند و به همین خاطر با روش دمانگاری می توان به راحتی عیوب موجود در آنها را پیدا نمود.  (شکل ۱)

اگر هواپیمای در حال حرکت در اثر ضربه دچار شکست گردد. این نوع شکست نیز قابل تشخیص می باشد. به عنوان مثال سمت راست شکل ۱ شفت یکپارچه کامپوزیت پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن را نشان می دهد که مربوط به موتور هواپیما میباشد و در اثر ضربه دچار شکست گردیده است. با روش دمانگاری به وجود شکست مذکور پی برده شده است. توضیح اینکه شفت یک قطعه دورانی یا رفت و برگشتی است که برای انتقال نیرو و گشتاور به کار می رود. قطعه مذکور تحت تاثیر نیروهای پیچشی و خمشی قرار دارد.یکی دیگر از عیوبی که حین فرآیند تولید قطعات هواپیما ایجاد می شود، سوراخ شدگی است. شکل ۲ دمانگاری از دو نقطه یک هواپیمای گروب را نشان می دهد که در اطراف یکی از پنجره ها و زیر دم قرار داشتند و سوراخ شده بودند. در شکل ۲، این تصویر بزرگنمایی شده است.

برای تشخیص سوراخ های بسیار ریز، بستهبه جنس قطعه، از محرک های گوناگونی نظیر لامپ های هالوژنی، لیزر، گرمایش القایی و امواج فراصوت استفاده می گردد. امواج فراصوت هنگام برخورد به سطح آسیب دیده، پالس های صوتی تولید و منعکس می کنند و آنها را به حسگر دستگاه آزمایش می فرستند. حسگر مذکور هم به عنوان گیرنده و هم به عنوان فرستنده عمل می کند. امواج فراصوت نشان دادند که در بدنه کامپوزیت پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن هواپیمای گروب ( که امواج صوتی فقط از سمت خارجی آن منعکس شدند) سوراخ هایی به عمق ۵ میلیمتر وجود دارد. برای تشخیص عیوب در برخی از ساختارهای ساندویچی نیز می توان از این روش بهره گرفت اما در مورد سازه های ساندویچی که مغزی آنها را فوم تشکیل می دهد، روش دمانگاری با محدودیت هایی همراه است. بنابراین بهتر است برای تشخیص عیوب در آنها به جای روش دمانگاری از روش شیروگرافی استفاده گردد. شیروگرافی روشی است که بر پایه لیزر و نور می باشد. با این روش، گرادیان حرارتی ( اختلاف ضریب انبساط حرارتی یا اختلاف دما) سطوح مشخص می گردد. به این ترتیب که حسگر شیروگرافی، تداخلات امواج لیزری را از قطعه مورد آزمایش دریافت می کند. امواج مذکور یک بار وقتی که قطعه در وضعیت عادی قرار دارد، دریافت می شوند و بار دیگر زمانی که قطعه تحت بار مکانیکی ضعیفی قرار می گیرد. به این ترتیب گرادیان تغییر شکل اندازه گیری می شود. اگر در برخی نواحی سازه سفتی کاهش یافته باشد (مثلادر اثر از بین رفتن چسبندگی)، اعمال یک نیروی مکانیکی سبب می گردد که تغییر شکل افزایش یابد. به این ترتیب عیب شناسایی می شود. یک مکانیسم مقابله ای دیگر نیز وجود دارد و آن هم گرادیان دمایی (اختلاف دما) است که در اثر آن عیوبی نظیر ترک یا ورقه وربه شدن کشف می گردند. به این ترتیب که به علت بالا رفتن دما، برخی نواحی دچار انبساط حرارتی گشته و سازه ترک می خورد یا ورقه ورقه می شود. در بیشتر موارد برای بازرسی از قطعات ساندویچی استفاده از مکانیسم مقابله ای اول یعنی شیروگرافی لیزری، مناسب تر است. شکل ۳ مکانیسم مذکور را نشان می دهد. پایدار کننده افقی که در شکل ۳ ملاحظه می گردد، از یک ساختار ساندویچی برخوردار است که در رویه آن را کامپوزیت پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن و مغزی آن را یکفوم تشکیل می دهد. دو رویه این سازه توسط چسب به مغزی متصل شده اند.

نویسندگان :
چه امتیازی می دهید؟
5 / 0
[ 0 رای ]
ارسال نظر شما
انتشار یافته : ۰ در انتظار بررسی : 1
  • نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.


تبليغات تبليغات تبليغات تبليغات