Zkoušení kompozitů

Kompozitní materiály představují v současné době významnou skupinu moderních konstrukčních materiálů. Jejich využití je nejrozšířenější v letecké výrobě, pro jejíž potřeby byla většina těchto materiálů vyvinuta. S prohlubujícími se technologickými zkušenostmi a s růstem počtu aplikací se jejich použití stává hromadnější a rozšiřuje se do dalších průmyslových oborů. Tak najdeme řadu kompozitních materiálů v automobilech, v kolejových vozech a v poslední době se stávají také častým prvkem při konstrukci jízdních kol. Ze všech aplikací v uvedené dopravní technice je však použití v letectví tím nejnáročnějším a proto je také v této aplikační oblasti největší četnost kontrol.

Pro nedestruktivní zkoušení dílů z kompozitních materiálů byl před více než deseti lety vyvinutý firmou Staveley NDT Technologies unikátní přenosný přístroj s názvem BondMaster. Jeho nejnovější verze BondMaster 1000 představuje dnes jedinečný univerzální ruční přístroj pro zkoušení kompozitních materiálů, využívající všechny současně používané metody, založené na principech mechaniky kmitů pevných těles. Základní metody jsou obvykle definovány tři: rezonanční metoda, metoda mechanické impedance a tzv. vazební metoda, v anglické literatuře nazývaná pitch-catch. Ta se obvykle dělí na dvě další varianty a může být doplněna modifikací s vysokofrekvenčním zobrazením měřicího signálu.

BondMaster 1000
Přístroj vychází koncepčně ze známé řady „černých přístrojů“ Staveley. Přebírá jejích všechny výjimečné vlastnosti, jako je automatické nastavování podle použité sondy technologií PowerLink, možnost uživatelské volby typu displeje z několika druhů podle charakteru jeho použití a nastavování zkušebních parametrů víceúčelovým ovladačem SmartKnob. Jednoduše členěná ovládací nabídka je dobrým předpokladem pro snadnou obsluhu. Standardní využití paměťových možností zjednodušuje nastavování přístroje. Vyhodnocení zkušebních signálů je usnadněno možností rozdělení zobrazení na displeji na referenční a aktivní část. Napájení moderními akumulátory zajišťuje dlouhou dobu provozu při nízké hmotnosti.

Rezonanční metoda
Sonda pro tuto metodu je podobná standardní ultrazvukové sondě. Zkoušení je založeno na změně impedance sondy, která je ve výchozím stavu v ostré rezonanci. Po akustickém navázání na zkoušený materiál je vyhodnocena amplituda a fáze změny impedance, které souvisí s rozsahem a lokalizací degradace zkoušeného materiálu. Rezonanční metoda je vhodná zejména na kontrolu lepených spojů a na hodnocení vícevrstvých materiálů. Fázové změny impedance se dají dobře přiřadit hloubce výskytu vady typu delaminace.

Metoda mechanické impedance
Tato metoda používá dvojitou sondu s jedním aktivním dotykem. Budicí měnič sondy generuje mechanické kmity a přijímací měnič v dotyku sondy detekuje změny vyvolané změnami zatížení sondy proměnnou mechanickou impedancí zkoušeného materiálu. Sondy jsou pevné nebo odpružené, pro optimalizaci zkušebního podmínek je k dispozici sonda s přednastavitelným přítlakem. Metoda nevyžaduje vazební médium a využívá pouze malou kontaktní plochu, čímž je umožněna přesná indikace hranice vady. Metoda je vhodná pro kontrolu lepených spojů, pro zkoušení vrstvených potahů a sendvičových konstrukcí. Metoda vzhledem k bodovému charakteru měření také umožňuje případnou automatizaci zkoušení.

Vazební metoda
Vazební metoda využívá sondy se dvěma tandemově uspořádanými měniči s bodovými dotyky. Jeden měnič je budicí a vysílá do zkoušeného materiálu mechanické kmity. Druhý měnič, který má od budicího konstantní vzdálenost, tyto kmity snímá. Šíření kmitů ve zkoušením materiálu je ovlivněno jeho homogenitou a strukturou. Vyhodnocení rozdílů v šíření pak umožňuje rozpoznání změn vlastností zkoušeného materiálu. Sonda může být napájena budicím signálem rozmítaným v pásmu frekvencí nebo jednotlivými impulsy. První modifikace metody umožňuje přehledové zkoušení, druhý způsob je vhodný pro lokalizaci konkrétních typů vad. Největší využití této metody je pro sendvičové konstrukce, kdy je také možné zjišťovat odtržení potahu na nepřístupné straně.

Příklady aplikací
Přístroj BondMaster 1000 je již řadu let provozován u výrobních i servisních leteckých organizací jak v civilním tak i ve vojenském sektoru. 

Nejrozšířenější aplikací je kontrola listů hlavního rotoru vrtulníků  Mi-17 a Mi-24. Jedná se o kontrolu odtržení duralového potahu od hliníkové voštiny. Používá se vazební rozmítaná metoda, která je dostatečně citlivá a relativně rychlá.

Pro kontrolu počtu vrstev grafitového potahu po jeho opravě na civilních letadel Boeing se výhodně používá rezonanční metoda. Zajišťuje spolehlivé zjištění počtu vrstev v rozsahu od 1 do 12 s jednotkovou přesností.

Úspěšnou aplikací je zjišťování poškození sendvičové konstrukce klapky ocasní plochy letounu MIG-29. Odtržení potahu způsobené zmrznutím vody zkondenzované ve voštině je identifikovatelné pomocí vysoce výkonové vazební sondy.

Při výrobě letounu L-159 je realizována kontrola slepení duralových dílů žeber křídla pomocí rezonanční metody. Pro přesnou lokalizaci neprolepeného místa může být také alternativně použita metoda mechanické impedance.

Nabídku na BondMaster 1000 Vám na vyžádání zašleme.