Электрогазодинамический способ контроля дефектов в полимерных материалах Советский патент 1984 года по МПК G01N27/60 

&0

о

1 . Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий, предназ начено для дефектоскопии изделий из полимерных материалов и может быть применено в машиностроении и других отраслях промьгашенности. Известен велосиметрический способ неразрушающего контроля дефектов типа отслоение и неприклей в многослойных конструкциях, заключающийся в том, что на поверхность контролируемого объекта воздействую механическим вибратором, находящимся в непосредственном контакте с поверхностью изделия, что приводит к возбуждению в изделии упругих колебаний, регистрируемых другим прео разователем, имеющим непосредственный контакт с поверхностью изделия расположенным на определенном базовом расстоянии от вибратора. Дефект идентифицируется по изменению скоро ти распространения волн Лэмба J , Недостатком способа неразрушакще го контроля является снижение чувствительности контроля в связи с уменьшением коэффициента передачи упругих колебаний от твердотельного механического вибратора к объекту контроля по мере уменьшения модуля упругости контролируемого материала что наблюдается, например, при конт роле изделий из пенополиуретанов. Известен импедажный способ нераз рушающего контроля, при реализации которого используют пьезовибратор и пьезопреобразователь, связанный через усилитель и систему фильтров с регистрирующим прибором, контроли рующим амплитуду сигнала на фиксированной частоте, по которой судят наличии дефекта 2j . Недостатком устройства является снижение чувствительности контроля по мере уменьшения модуля упругости контролируемого материала, что объя няется влиянием на процесс возбужде ния и измерения упругих колебаний в объекте контроля демпфирующего воздействия измерительного преобразователя. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является эле трогазодинамический способ неразру- тающего контроля, заключающейся в одновременной деформации изделия при помощи импульсов давления сжато го воздуха, сформированных в фикси0рованном зазоре между ударной трубой с расположенным соосно с ней кольцевым потенциальным электродом и поверхностью полимерного материала и измерения напряжения, индуцированного на потенциальном электроде. Принцип работы способа основан на возбуждении импульсами дадления воздуха упругих колебаний в приповерхностных областях изделия в условиях действия электрического поля, возбуждаемого потенциап1 ным электродом, соединенным источником нйпряже ния. При- этом исследуемое изделие несет на поверхности поляризационный заряд с плотностью G Смещение поверхности изделия за счет воздействия импульсов давления проис:ходит вблизи кольцевого потенциального электрода, что приводит к возбуждению на нем переменного электрического сигнала, регистрируемого измерительным прибором, и являкядегося носителем информации о наличии дефек- . тов L3j.. Недостатком известного.способа. неразрушающеГо контроля является низкое значение плотности поляризационных зарядов возбуждаемых на поверхности контролируемого покрытия потенциальным кольцерым злек 1-5 мк , что сни тррдом v-pov жает чувствительность способа контроля по мере увеличения толщины контролируемых покрытий и глубины залегания дефектов. Цель изобретения -повышение чувствительности способа контроля путем расширения диапазона глубины залегания регистрируемых дефектов. Поставленная цель достигается тем, что в злектрогазодинамическом способе контроля дефектов в полимер- , ных материалах,подверженных электризации, заключающемся в одновременной деформации изделия при помощи импульсов давления сжатого воздуха, сформированных в фиксированном зазоре между ударной трубой с расположенным соосно с ней потенциальным электродом и поверхностью полимерного материала, и измерении .напряжения, индуцированного на потенциальном электроде, изделие перед измерением напряжения на потенциальном электроде подвергают дополнительной деформации импульсами давления в диапазоне 1-8 кг/см, а измерение напряжения на потенциальном электроде

3n

проводят не менее чем через 2 мин после прекращения дополнительной -деформации.

При этом в объекте контроля в зоне залегания дефектов возбуждают . распределенный по поверхности электрический заряд с плотностью величина которой значительно вьше, чем плотлость поляризованных зарядов Gf,Q(, . Это достигается следующим образом. Перед проведением операций неразрушающего контроля поверхность изделия подвергают дополнительной деформации, например пневмовибрато- ром, таким образом, чтобы в зоне залегания дефектов произошло соприкосновение слоев материала, разделенных дрфектом. В результате этого происходит контактная электризация внутренней стороны изделия, обращенной к дефекту. При этом на поверхности покрытия формируется электрический заряд с плотностью порядка 200-500 мк Кл/м , который нейтрсшизуют путем вьщержки изделия в воздухе в течение не менее 2 мин. Внутренняя сторона изделия, обращенная к дефекту, не взаимодействует с окружающей средой, поэтому электрический заряд на ней имеет время жизни в 30-50 раз больше по сравнению с зарядом на поверхности и вели.чина .его в 1фоцессе измерения меняется незначительно. Таким образом, создается электростатическое изображение дефекта, выявление которого .осуществляется импульсами давления сжато;го воздуха, формируемыми в ударной трубе, расположенной соосно с кольцевым электродом. Смещение покрытия в зоне дефекта приводит к смещению слоя материала, несущего электрический заряд, что создает электрические импульсы на кольцевом потенциальном электроде, являющиеся информативным сигналом.

Экспериментальные данные показывают, что для нейтрализации заряда на поверхности после окончания дополнительной; деформации требуется не более 2 мин, в то время как заряд на внутренней поверхности дефекта регистрируется в течение нескольких часов.

Нижняя граница диапазона давлений дополнительной деформации определяется началом стадии соприкосновения слоев материала, разделенных дефектом, а верхнее значение ограничено

07904

режимом линейной деформации образ ца. .

. На фиг. 1 показанаоперация дополнительной деформации; на фиг. 2 -

5 процесс идентификации дефекта; на фиг. 3 - зависимости напряжения на потенциальном электроде от времени выдержки образца на воздух е в зоне залегания дефекта (7) и-вне ее (8);

0.-на фиг. 4 - зависимости времени жизни заряда на поверхности образца (9) и на внутренней поверхности дефекта (Ю) от величины импульсного давления при дополнительной деформа5 ции,.

Способ реализуется следугацим образом.

На поверхно.сть контролируемого изделия 1, установленного на подлож-

Q ку 4, воздействуют импульсами давле ния с помощью пневМОвибратора 2, что приводит к формированию заряда как на поверхности изделия, так и на внутренней стороне изделия, обра-

5 щенной к дефекту 3. Не менее чем

через 2 мин после окончания дополнительной деформации с помощью пйевмо.вибратора 2 заряд на поверхности изделия нейтрализуется и незначительно

Q изменяется на внутренней стороне изделия, обращенной к дефекту.

Идентификация зоны расположения дефекта осуществляется с помощью ударной трубы 5 и потенциального . электрода 6. Под действием импульсов сжатого воздуха, распространяющихся в ударной-трубе 6, в изделии 1 возбуждаются упругие колебания. При этом колебание участков изделия, расположенных над зоной дефекта, несущей электрический заряд, приводит к возбуждению электрических импульсов на потенциальном электроде 6, регистрируемых измерительным прибором.

П р и м е р , В качестве образцов используют клеевые конструкции пенополиуретанового покрытия 1 толщиной 30 мм и подложку 4 из сплава АМГ--6 толщиной 3 мм. Дефект 3 типа неприклей имеет размеры мм

с раскрытием дефекта О,1-0,15 мм.

На поверхность покрытия воздействуют пневмовибратором, диапазон импульсного давления составляет 0,68 кг/см.

Снимают зависимости.напряжения на потенциальном электроде от времени выдержки образца на воздухе

в зоне залегания дефекта и вне ее (фкг. 3), а также времени жизни заряда на поверхности образца и на внутренней поверхности дефекта ,от величины импульсного давления при дополнительной деформации (фиг. 4) ,

Предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность - злектрогазодинамического ко1 троля дефектов изделий, подверженных злектризации, например, из пенополиуретанов и увеличить глубину залегания идеИтифицируемых дефектов в 2,5 раза.

ЭЛЕКГРОГАЗОДИНАШЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ, подверженных электризации, заключающийся в одновременной деформации изделия при помощи импульсов давления сжатого воздуха. сформированных, в фиксированном зазоре между ударной трубой с расположенным соосно с ней кольцевым потенциальным электродом и поверхностью полимерного материала, и измерении напряжения, индуцированного на потенциальном злектроде, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа контроля путем расширения диапазона глубины залегания регистрируемых дефектов, изделие перед измерением напряжения на потенциальном электроде подвергают дополнительной деформации импульсами давления в диапазоне 1-8 кг/см, a измерение наi пряжения на потенциальном злектроде (Л проводят не менее чем через 2 мин после прекращения дополнительной деформации .

Л

и,т6

1,0

0.5

1 2/мин) Г 2 4 5(vac) фигЗ

10

8 P f

1

°СМ2

Фиг. Л