Көміртекті талшықтарды сынау - Carbon fiber testing

Көміртекті талшықтарды сынау - бұл зерттеушілер көміртегі талшығының қасиеттерін сипаттау үшін қолданатын әр түрлі тестілер жиынтығы. Тестілеу нәтижелері өндірушіге және әзірлеушілерге материалдың композиттерін, өндірістік процестерді таңдау және жобалау туралы шешімдер қабылдауға және қауіпсіздік пен тұтастықты қамтамасыз етуге көмектеседі. Машиналардағы, көліктердегі, ұшақтардағы немесе архитектуралық элементтердегі құрылымдық бөліктер сияқты қауіпсіздікті қамтамасыз ететін көміртекті талшық компоненттері сынақтан өтуге жатады.

Кіріспе

Көміртекті талшық күшейтілген пластик және күшейтілген полимерлер жеңіл салмақты материал ретінде маңызды бола бастайды. Материалды сынауға арналған әртүрлі пәндер бар, олар әсіресе көміртекті талшықтардың материалдарына қатысты. Ең көп таралған жойғыш стресс сияқты сынақтар, шаршау және микро секциялық сынақтар. Сонымен қатар мүмкіндік беретін әдістер де бар бұзбайтын тестілеу (NDT), сондықтан материалды тестілеуден кейін де пайдалануға болады. Жалпы әдістер ультрадыбыстық, Рентген, HF Eddy Current, Радио толқындарын сынау немесе термография.[1] Қосымша, Денсаулық сақтаудың құрылымдық мониторингі (SHM) әдістері қолдану кезінде тестілеуге мүмкіндік береді.

Тестілеу әдістері

Деструктивті тестілеу

Қауіпсіздікті қамтамасыз ететін көміртегі талшығының бөлшектері, мысалы, ұшақтардың жақтаулары деструктивті (мысалы, стресс, шаршау) және бұзбай (мысалы, талшыққа бағытталу, деламинация және байланыстыру) сынақтан өтуі керек.[1] Деструктивті тестілеудің үш түрі - микро секция, стресс және шаршау сынақтары. Көміртекті талшық компоненттеріне арналған шаршауды сынаудың бір түрі өте жоғары циклді шаршау болып табылады (VHCF). VHCF сынағының әдеттегі әдістері кернеуді, қысуды немесе бұралуды ультрадыбыстық немесе резонанстық сынау болып табылады.[2] Әдетте, деструктивті сынақтар механикалық қасиеттерді растау үшін өткізіледі, ал NDT CFRP бөлшектерінің өндіріс процесін бақылау және бақылау үшін қолданылады.[3]

Қиратпайтын тестілеу

Аэроғарыш өнеркәсібі көміртекті талшық компоненттерінің ақауларын анықтауға көмектесетін термографиялық сынақтарға сүйенеді.[4] CFRP бөлшектерін ультрадыбыстық тестілеу NDT тестілеуінің ең танымал түрі болып табылады.[5] Ультрадыбыстық тестілеу зерттеушілерге жұқа ламинарлы композиттерден кез-келген ауытқуларды табуға мүмкіндік береді.[5] Ультрадыбыстық тестілеу қалыңдығы 50 мм-ден аспайтын бөлшектермен ғана жұмыс істейді.[5] Рентгенографиялық сынау қысқа толқынды электромагниттік сәулеленуді қолданады. Толқын ұзындығы соншалықты аз, ол CFRP-ге ене алады, ал жарық енбейді.[5] Рентгендік сынау кезінде бос жерлер, кеуектілік, қосындылар, транс-ламинарлы жарықтар, шайыр мен талшықтың ара қатынасы, талшықтың біркелкі емес таралуы және талшық бағдары, мысалы, талшық қатпарлары, әжімдер немесе дәнекерлеу сызықтары анықталуы мүмкін.[5] Рентгендік тестілеудің кемшілігі - егер ақау рентген сәулесіне перпендикуляр болса, ақау анықталмайды.[5] Термография аэроғарыш саласында үлкен рөл атқарады. Бұл сынақ көміртегі талшығының құрамдас бөлігінің бұзылуына әкеліп соқтыратын ақауларды анықтау үшін қолданылады.[4] Термографияның екі түрі белсенді және пассивті болып келеді. Бұл екі әдіс те үнемдейді, өйткені сыналатын бөлігі өзгеріссіз қалады. Олар сонымен қатар тиімді, өйткені олар бір уақытта үлкен аймақтарды сканерлеуге қабілетті.[4] Көміртекті талшықтан тұратын композициялар пішіні мен материалдық құрамы жағынан өте жеке болғандықтан, жаңа NDT-лер жаңа пайда болатын және ізденетін қолдану болып табылады.[6] Қолданылатын технологиялар - радиотолқындық тестілеу,[7] құйынды токтың жоғары жиілігін сынау,[8] термография, shearography,[9] лазерлік ультрадыбыстық және теракертті сканерлеу.[10]

Типтік әсерлер мен ақаулар

Құрылымдық маңызды бөлшектердің тұтастығының сипаттамалары жеке өндірушіге байланысты. Алайда, текстураның сапасына қатысты критерийлер әдетте талшыққа бағытталу, бос орындар, әжімдер, қабаттасулар, бұрмалану, толқындылық, біркелкілік болып табылады.[11] сонымен қатар матрицаның деламинациясы, қосылуы, жарықтары, қатаюы, жарамсыздығы, бұзылуы кезінде ақаулар.[12] Сонымен қатар, негізгі салмақ немесе көміртекті талшық көлемінің құрамы маңызды қасиеттер болып табылады. Әдетте, көміртекті талшық материалдарындағы ақаулар мен әсерлер орналасуына қарай құрылымдық ақаулар (көміртекті талшыққа байланысты) және матрицалық ақаулар (шайырмен байланысты) болып жіктеледі. Көміртекті талшыққа қатысты әсерлер рентгендік және жоғары жиілікті тестілеу әдістерімен, ал матрицалық эффектілер ультрадыбыстық және термографиялық әдістермен тексеріледі.

Құрылымдық ақауларМатрицалық ақаулар
Бұрмаланулар мен сәйкессіздіктерМатрицалық деламинация
Әжімдер және қабаттасуларКірістер
Бұлыңғыр шарларБос және тері тесігі
Олқылықтар мен толқындарЖарықтар
Емдеу
Өңдеу
Ыстық нүктелер
Әсер және деламинация

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Эрб, Т. (2003). «Methodik zur Bewertung von Fehlern in Strukturbauteilen aus Faser-Kunststoffverbunden im Automobilbau». Дармштадт университеті.
  2. ^ Гуде, М; Хуфенбах, В; Кох, мен; Кошчичов, Р (2012). «Көміртекті талшықпен нығайтылған полимерлердің VHCF жүктемесі кезінде шаршауын сынау *». Материалдарды сынау. 54 (11–12): 756–761. дои:10.3139/120.110396. ISSN  0025-5300.
  3. ^ Хуфенбах, В. (2007). «Машина жасау және автомобиль жасаудағы жеңіл салмақты салуға арналған тоқыма композиттік құрылыс және өндіріс технологиялары». SDV - Die Median AG. Журналға сілтеме жасау қажет | журнал = (Көмектесіңдер)
  4. ^ а б c «Көміртекті талшықты күшейтілген пластикті бұзбай сынау». www.ndt.org. Алынған 2018-12-16.
  5. ^ а б c г. e f «Композиттердің NDT үшін рентген сәулелері». www.compositesworld.com. Алынған 2018-12-16.
  6. ^ Унторсонн Р, Джонсон М.П., ​​Рунарссон Т.П. (2004). «Көміртекті талшық композиттерін бағалаудың NDT әдістері». Сынақ. Бристоль: Бристоль университеті.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  7. ^ Heuer H, Schulze M (2011). «Көміртекті талшықты материалдарды жоғары ажыратымдылықпен токпен сынау». AEROSPACE-те SMART MATERIALS, STRUCTURES & NDT бойынша халықаралық семинар, NDT конференциясы, Канада 2011.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  8. ^ JEC Composites, Innovation Award НЕСТРУКТОРЛЫҚ СЫНАУ (2013). «Көміртекті талшықтардың бұзылмайтын сынақ өнімдері (құрғақ маталар мен композиттер) байланыстырғыш құралдары жоқ».CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  9. ^ Oster R (2012). «Тікұшақты талшықты композициялық компоненттерді бұзбай сынақтан өткізу әдістемесі қазіргі және болашақтағы міндеттер». Қауіпсіз сынақ бойынша 18-ші дүниежүзілік конференция. Конференция материалдары: 16–20.
  10. ^ Лопато П, Чеди Т, Сикора Р (2011). «Композициялық материалдарды NDT озық әдістерін қолдана отырып сынау». COMPEL: Электротехника мен электроникадағы есептеу және математика жөніндегі халықаралық журнал. 30 (4): 1260–1270. дои:10.1108/03321641111133172.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  11. ^ Heuer H, Schulze M (2011). «Көміртекті талшықты материалдарды жоғары ажыратымдылықпен ағымдағы сынау». Аэроғарыштағы ақылды материалдар, құрылымдар және NDT бойынша халықаралық семинар, NDT конференциясы, Канада 2011 ж.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  12. ^ Leckey CAC, Parker FR (2014). «CFRP композиттеріне арналған NDE және SHM модельдеу». Композиттер жөніндегі Америка қоғамы техникалық конференциясы; 29-шы; 8-10 қыркүйек 2014 ж.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)

Сыртқы сілтемелер