КОНТРОЛЬ СОЕДИНЕНИЙ В МНОГОСЛОЙНЫХ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
Такие конструкции выполняются в виде двух или нескольких склеенных между собой листов. Толщины листов могут быть одинаковыми или разными. Материалы листов - металл (обычно, алюминиевый сплав) или ПКМ.
Для контроля клеевого соединения между двумя металлическими листами (например, в клеесварной конструкции) при одностороннем доступе применяют вариант ультразвукового резонансного метода [207, 328, 332] реализованного в приборах Bondtester и АД-21Р (см. разд.
2.4.2.2) .
В преобразователях приборов Bondtester используют пьезоэлементы без протекторов. Это исключает плавное сканирование, заменяемое перестановкой преобразователя с места на место. Отечественный дефектоскоп АД-21Р имеет преобразователи с защитными протекторами и обеспечивает непрерывное сканирование поверхности ОК. Резонансным методом возможен контроль конструкций со стороны листа толщиной до 5 мм (для алюминиевого сплава), что значительно больше, чем при работе импедансным методом с использованием изгибных волн. Чувствительность определяется диаметром пьезоэлементов. Размер выявляемых дефектов 8 ... 19 мм. В отдельных случаях возможно обнаружение более мелких дефектов (до 3 мм). Контроль требует применения контактной жидкости, причем кривизна поверхности ОК ухудшает возможности метода.
Порядок настройки аппаратуры и сведения о ее использовании для контроля прочности клеевых соединений рассмотрены в разд. 7.5.7.
Если листы имеют разные толщины, особенно если эта разница значительная, возможен контроль импедансным методом, использующим изгибные волны, со стороны листа с меньшей толщиной при условии, что последняя не превышает 2 ...
2,5 мм (для алюминиевого сплава). Пример такого применения - контроль соединения тонкой обшивки сотового блока лопасти вертолета с более толстым металлическим лонжероном.
Контроль клеевых соединений в листовых конструкциях, в том числе с числом листов более двух, возможен импедансным методом с использованием продольных волн (см. разд. 2.5.3).
Ультразвуковой метод прохождения (теневой) эффективен для контроля двухслойных и многослойных конструкций при наличии двустороннего доступа. Его используют в контактном, иммерсионном, струйном или бесконтактном вариантах. В последнем случае применяют преобразователи с воздушной связью (в основном для контроля изделий из ПКМ), электромагнитно-акустические преобразователи (только для ОК с металлическими наружными слоями) или оптические лазерные преобразователи (для любых материалов).
Контроль клеевого нахлесточного соединения между двумя листами методом прохождения возможен также с односторонним доступом к ОК и бесконтактным излучением и приемом УЗ-волн [425, с. 20/161]. В одном из склеенных внахлестку алюминиевых листов толщиной по
1,6 мм импульсами лазера возбуждали моду а0 волны Лэмба. Для этого оптическим путем на поверхности листа формировали решетку из освещенных лазером параллельных линий, разделенных расстояниями 2,1 мм, равными длине волны этой моды в листе (см. разд. 1.2.4). Прошедшую через нахлесточное соединение волну принимали бесконтактным конденсаторным микрофоном. Помехи устраняли фильтром. Дефекты имитировали введением между листами пленки старого клея, не имеющего адгезии к металлу. Протяженность моделей дефектов была равна ширине нахлестки (30 мм). Модели дефектов резко уменьшали амплитуду сигнала и уверенно выявлялись.
В ВИАМе разработана методика обнаружения эхометодом зон нарушения клеевого соединения обшивок стенок с полками лонжерона крыла спортивного самолета. Полка толщиной 10 мм выполнена из углепластика, обшивка стенки толщиной 3 мм - из стеклопластика. Контроль со стороны полки ведут дефектоскопом УД2-12 с прямым совмещенным преобразователем на частоте 2,5 МГц. Контактная жидкость - дистиллированная вода. В зоне доброкачественного соединения на экране наблюдаются два близко расположенных эхосигнала: один от клеевого шва, другой - от внешней поверхности обшивки. В зоне непроклея первый из этих сигналов резко возрастает, второй - пропадает. Если при увеличении усиления на 4 ... 6 дБ появляется также второй сигнал, то это свидетельствует о слабой адгезии.
Для контроля эхометодом клеевых соединений между стальными или алюминиевыми листами толщиной 0,6 ... 3 мм в узлах автомобилей используют установку с описанными в разд. 4.2 катящимися преобразователями с сухим контактом [403]. Толщина клеевого шва от 0,25 до 5 мм. Информативные эхосигналы от клеевого шва отделяли от многократных отражений в обшивке адаптивными инверсными цифровыми фильтрами. Результаты контроля несколько уступают полученным иммерсионным методом на той же частоте 10 МГц, так как в последнем случае применяли фокусирующий преобразователь.
Другая задача, решенная с помощью той же установки, - контроль заполнения герметиком зазора между обшивкой и лонжероном крыла самолета фирмы Airbus. Толщина обшивки 10 мм, лонжерона - 8 мм, слоя герметика - 0,1 мм. Общая площадь зоны контроля крыла 16 м2. Применение установки существенно повышает производительность на этой операции по сравнению с проверкой вручную прямым преобразователем. Система обеспечивает контроль площади 1 м2 с разрешением 2 мм менее чем за 15 мин.
В ряде случаев полезно применение и УЗ-реверберационного метода, являющегося одним из вариантов метода отражения (см. разд. 2.2.5.4).
Реверберационно-сквозной метод с односторонним или двусторонним доступом к ОК также используют для контроля соединения листов [394]. В разд. 7.5.7 описано применение этого метода для контроля усталостных повреждений в на - хлесточном клеевом соединении листов из алюминия и углепластика [425, с. 325/473]. Тот же способ пригоден для обнаружения дефектов склеивания более двух листов. Во всех случаях дефекты соединения листов вызывают уменьшение критерия SWF и смещают спектр принятых импульсов в сторону низких частот.