Такие изделия обычно представляют собой листы толщиной более 5 ... 10 мм или тела вращения, имеющие слоистую структуру. Большие (а часто переменные) толщины, крупные габариты и сложная форма этих ОК, отличающие их от ранее рассмотренных тонких листов, предъяв­ляют особые требования к методам и средствам НК таких изделий. Их основные дефекты - расслоения, ударные разруше­ния, пористость, зоны повышенного и пониженного содержания связующего и т. п. Изделия из ПКМ контролируют различными акустическими методами.

Ультразвуковой метод прохожде­ния применяют как для проверки единич­ной и мелкосерийной продукции, так и для высокопроизводительного НК в круп­носерийном производстве. Используют амплитудный вариант метода и все спосо­бы акустического контакта, кроме элек­тромагнитно-акустического, непригодного для работы на диэлектрических материалах.

В единичном или мелкосерийном производствах изделия из ПКМ контроли­руют катящимися преобразователями с шинами из мягкого пластика (полиурета­на, резины и т. п.) и сухим контактом с ОК, а также прямыми преобразователями с сухим или жидкостным контактом.

В ВИАМе разработаны руководящие материалы для ручного контроля мелкосе­рийных изделий из ПКМ толщиной 10 ... 20 мм УЗ-амплитудным методом прохождения. Используют как универ­сальные, так и специальные низкочастот­ные дефектоскопы (например, УК-22КБ, УД2-16) с рабочими частотами от 0,04 МГц и выше, с катящимися или бес­контактными преобразователями с воз­душной связью. Приспособления для со­осного перемещения излучающего и при­емного преобразователей потребители изготовляют сами.

Дефектоскоп настраивают по стан­дартным образцам с искусственными де­фектами, создаваемыми разными спосо­бами. Один из них - закладка в материал пакета из фторопластовой пленки. В этом случае, несмотря на отсутствие адгезии, пленка может иметь плотный контакт с материалом ОК, пропускающий упругие колебания. Прозрачность такой модели дефекта увеличивается с уменьшение час­тоты. Поэтому ее применяют в основном при контроле на высоких частотах.

Более надежный способ моделирова­ния расслоений, пригодный и для низко­частотных методов контроля, состоит в закладке в материал до его полимеризации тонкой (порядка 0,1 мм) пластины из не­ржавеющей стали в форме клина или тра­пеции, смазанной антиадгезионным соста­вом. Широкое основание пластины выхо­дит на боковую кромку образца. После полимеризации ПКМ пластину извлекают, и остается заполненное воздухом расслое­ние, исключающее касание разделенных им слоев. Искусственные дефекты закла­дывают на разных глубинах.

Применяют накладные пленочные имитаторы дефектов, не требующие из­готовления специальных образцов [241]. Их выполняют в виде многослойного па­кета из полиэтиленовой пленки толщиной 0,04 ... 0,06 мм (размер в плане 100 х 100 мм) с заложенными в нем двумя ис­кусственными дефектами разных разме­ров. Дефекты создают, закладывая в пакет два слоя фильтровальной бумаги и два слоя марли, обернутые фторопластовой пленкой. Толщина имитатора в зонах де­фектов - 0,45 ... 0,75 мм, расстояния де­фектов от краев пакета - 15 ... 20 мм. Для

предотвращения смещения внутри общего полиэтиленового пакета каждый пакет заваривают по контуру.

Модели дефектов обычно имеют форму квадрата, их размеры выбирают в зависимости от параметров ОК и рабочих диаметров преобразователей. При на­стройке имитатор накладывают на по­верхность ОК в зоне контроля. В зоне меньшего дефекта УЗ-сигнал должен про­ходить между преобразователями, в зоне большего - полностью задерживаться. Например, при рабочем диаметре преоб­разователей 20 мм сигнал проходит, если размеры искусственных дефектов равны 15 х 15 мм и полностью задерживается, если 30 х 30 мм.

При ручном контроле крупногаба­ритных конструкций методом прохожде­ния часто возникает необходимость соос­ной установки преобразователей по раз­ные стороны ОК. Если размеры ОК не позволяют использовать приспособления типа скоб, применяют системы ориента­ции преобразователей.

Одна из таких систем основана на применении магнитного поля [241]. Ис­точник и приемник этой системы надева­ют на излучающий и приемный УЗ - преобразователи. Источник - это распо­ложенный вокруг одного из преобразова­
телей кольцевой постоянный магнит, при­емник - размещенные вокруг другого пре­образователя герконы (не менее трех). Каждый из герконов включен в цепь сиг­нальной лампочки или светодиода. Уста­новив на ОК УЗ-преобразователь с источ­ником системы ориентации, преобразова­тель с приемником этой системы переме­щают по противоположной поверхности ОК (обычно это делает второй оператор), добиваясь соосности преобразователей, отмечаемой по включению всех сигналь­ных лампочек. В источнике предусмотре­на регулировка положения кольцевого магнита для оптимальной настройки при изменении толщины ОК. Система пригод­на для контроля изделий из любых нефер­ромагнитных материалов.

В другой системе для соосной уста­новки преобразователей используют вих­ретоковый экранный метод [152]. На одну из поверхностей ОК устанавливают воз­буждаемую генератором обмотку вихре­токового прибора (служащего также для измерения толщины ОК), а приемную об­мотку перемещают по противоположной поверхности. Соосность расположения обмоток отмечают по максимуму сигнала в приемной обмотке. Затем на найденные позиции устанавливают УЗ-преобразо - ватели. Система пригодна только для кон­троля ОК из диэлектрических материалов.

Обычно метод прохождения не дает информации о глубине залегания дефек­тов. Однако при контроле толстых ОК эту глубину иногда можно оценить [263, 150]. Если прозвучивание ведут контактным теневым методом и пары излучающих и приемных УЗ-преобразователей располо­жены на расстоянии АХ (рис. 4.13, а), то при перекрытии каждого из каналов де­фектом, расположенным на глубине У, происходит уменьшение уровня соответ­ствующего принятого сигнала (рис. 4.13,

б). Временные характеристики сигналов каналов смещены на время

л ДХ 2Y-d

At — —■—I----- ,

v с

где v - скорость перемещения ОК относи­тельно преобразователей; d толщина ОК; с - скорость звука в ОК.

Точность оценки глубины Y увеличи­вается с уменьшением АХ. При использо­вании мозаичных преобразователей

(рис. 4.13, в) величину АХ можно не учи­тывать. Для исключения взаимного влия­ния каждый канал работает на своей час­
тоте, что достигается применением пьезо­элементов разной толщины. Глубину Y определяют по формуле

у = — + ~

2 2

Крупносерийные ОК проверяют на специализированных установках в иммер­сионных ваннах с регистрацией результа­тов. При контроле изделий переменной толщины применяют автоматическое ре­гулирование усиления как функции тол­щины, позволяющее скомпенсировать ослабление сигнала вследствие затухания. Методом прохождения выявляют не толь­ко расслоения, но и зоны повышенной пористости. Все дефекты регистрируют ПО уменьшению амплитуды принятого сигна­ла. Частоту выбирают с учетом затухания упругих волн в материале. Увеличение частоты повышает чувствительность (осо­бенно при выявлении пористости) и улучшает обнаружение дефектов с малым раскрытием.

Часто подобные установки имеют внушительные размеры. Например, четы­
рехканальная установка SARA 10 для кон­троля крупногабаритных ОК из ПКМ со струйным контактом [422, с. 76] имеет габариты 24 х 7,4 х 10,3 м и контролирует не только методом прохождения, но и эхометодом со скоростью 0,6 м/с. Кроме изделий из ПКМ, система позволяет про­верять сотовые панели, многослойные узлы самолетов и вертолетов.

Контроль особенно толстых (до 1 м) изделий из полимерных материалов без использования жидкостных переходных сред, представляет собой сложную задачу, требующую применения нетрадиционных подходов. Для ее решения в ФНПЦ "Ал­тай" разработаны аппаратура и методика на основе применения бесконтактного метода прохождения [387, 388]. Для ком­пенсации огромных потерь от затухания УЗК в материалах ОК и на границах его раздела с воздухом разработаны мощные (до 5 Вт/см2) широкополосные газоструй­ные излучатели (см. разд. 4.3.2) и чувстви­тельные (800 мкВ/Па) приемники микро­фонного типа. Используются непрерыв­ные широкополосные колебания в диапа­зоне частот 20 ... 60 кГц. От излучателя, размещенного внутри трубчатого ОК, сиг­налы на приемный преобразователь при­ходят различными путями (рис. 4.14). Де­фект соединения между корпусом 2 и за­полнителем 5 уменьшает уровень сквозно­го сигнала. Рассмотрена теория формиро­вания этого сигнала. Для обработки ин­формации использовано вейвлетное пре­образование. Контроль ведется сканиро­ванием. При толщине стенки OK 1 м вы­является дефект в виде отсутствия соеди­нения между корпусом и заполнителем размером 3x3 см.

Интересный метод контроля труб из стеклопластика описан в работе [383]. На трубу надевали охватывающий ее акусти­ческий блок из 16 равномерно располо­женных по окружности излучающих пье­зопреобразователей, которые одновремен­но возбуждали импульсом длительностью 10 периодов с центральной частотой 140 кГц. В трубе возникали продольные волны и нулевые моды волн Лэмба. По­следние распространялись в обе стороны вдоль трубы. Использовали симметрич­ную волну so, обладающую наименьшей дисперсией скорости, поэтому волновой пакет при распространении не менял сво­ей формы.

Лазерным гетеродинным интерферо­метром регистрировали радиальную со­ставляющую колебательной скорости на поверхности трубы. Сканирующая систе­ма с четырьмя степенями свободы обеспе­чивала вращение трубы и поступательное движение лазерного приемника вдоль нее. Дефекты отмечали по изменению изобра­жения волновой картины на экране дис­плея. В трубах диаметром 72,1 мм с тол­щиной стенки 6 мм выявляли дефекты (ударные разрушения, расслоения, кон­трольные отверстия) на расстояниях от 5 ... 100 см от излучающего преобразова­теля. Расслоение диаметром 1 см обнару­живали на расстоянии до 1 м от излучате­ля. Увеличение этого расстояния ограни­чивалось затуханием, составляющим 35 ± 5 дБ/м. Выявленные дефекты исследовали более детально УЗ-эхометодом с исполь­зованием частоты 10 МГц и разверток ти­па В и С. Производительность установки 1 м/с.

Для контроля ОК больших толщин из материалов с повышенным затуханием используют также бесконтактные электро­статические (конденсаторные) преобразо­ватели диаметром 38 мм с рабочей часто­той 50 кГц (см. разд. 1.2.4). Кроме обыч­ного для метода прохождения соосного расположения излучающего и приемного преобразователей, используют "квази­фокусирующее" расположение (см. разд.

4.3.2) . Этим достигается эффект, подоб­ный фокусировке. В результате чувстви­тельность повышается: минимальный

диаметр выявляемого дефекта в образце из углепластика уменьшается с 12 до 8 мм (на частоте 400 кГц с фокусирующими преобразователями в этом образце выяв­ляется дефект диаметром 1,6 мм).

На частоте 50 кГц возможен также контроль сотовых панелей, блоков из пе­нопласта, трехслойных панелей с пено­пластовым заполнителем и других подоб­ных изделий, проверка которых на более высоких частотах затруднена большим затуханием.

Эхометод. Возможности этого мето­да сильнее зависят от затухания УЗ-волн и толщины ОК, чем большинства других акустических методов. Это связано с тем, что затухание во всех ПКМ много больше, чем в большинстве металлов, причем УЗ - сигнал должен пройти через ОК дважды.

Коэффициенты затухания УЗ-волн в ПКМ зависят от их природы и технологии изготовления. Одни ПКМ обладают очень большим затуханием, другие прозвучива - ются относительно легко. Изделия из ПКМ толщиной до 20 ... 30 мм с относи­тельно небольшим затуханием контроли­руют ультразвуковыми дефектоскопами общего применения. Для контроля эхоме­тодом толстые ОК из ПКМ и других мате­риалов с повышенным затуханием приме­няют специальную, более сложную аппа­ратуру (см. разд. 4.15).

В углепластиках толщиной до 20 мм стандартным дефектоскопом УД2-12 об­наруживают внутренние дефекты, опреде­ляют степень пористости, и даже оцени­вают прочность материала (см. разд.

7.5.4) .

М. П. Уральским (ВИАМ) разработа­на методика выявления эхометодом внут­ренних дефектов в листовых конструкци­ях из углепластиков толщиной до 10 ... 20 мм. Используют дефектоскоп УД2-12 с прямыми совмещенными преобразовате­лями на частоты 2,5 и 1,25 МГц. Характер выявленных дефектов (расслоения, зоны избытка связующего, складки и искривле­ния слоев и т. п.) часто можно оценить по форме эхосигнала. Для настройки приме­няют ступенчатые стандартные образцы с плоскопараллельными поверхностями рабочих участков (рис. 4.15). Шерохова­тость рабочих поверхностей образца и OK - Rz~ 2,5 мкм. В качестве контактной жидкости используют дистиллированную воду. Минимальный диаметр выявляемого дефекта —2 ... 3 мм.

По другой методике ВИАМ степень пористости углепластиков толщиной до 20 мм с малым затуханием контролируют
также ультразвуковым эхометодом. При этом используют стандартный дефекто­скоп УД2-12 с прямым совмещенным пре­образователем на частоту 5 МГц. Для кон­троля ОК толщиной менее 2 мм рекомен­дуется применять раздельно-совмещен­ный преобразователь. Пористость оцени­вают по снижению амплитуды донного эхосигнала (в децибелах) относительно полученной на стандартном образце без пористости. Последний подобен показан­ному на рис. 4.15 , но не содержит искус­ственного дефекта. Степень пористости в процентах находят по эмпирическим зави­симостям, построенным для данного ма­териала.

Фирмами Rolls-Royce (Великобрита­ния) и Fiat Avio (Италия) разработана ус­тановка для автоматизированного ультра­звукового контроля крупногабаритных корпусов реактивных двигателей цилинд­рической формы с куполообразными окончаниями [425, с. 15/082]. Диаметр корпуса 2 м, длина 4 м. Корпус состоял из полученного методом намотки углепла­стикового каркаса и внутреннего теплоза­щитного резинового покрытия. Требова­лось обнаруживать не только дефекты (расслоения, пустоты, зоны нарушений соединений между слоями), но и контро­лировать толщину углепластика и покры­тия. Контроль проводили эхометодом как с наружной, так и с внутренней стороны корпуса с использованием механической сканирующей системы.

Для контроля с внутренней стороны через отверстия в торцевых частях корпу­са вводили штангу, на которой располо­жены прямые широкополосные преобра­зователи на частоту 2 МГц с резиновыми линиями задержки. Качество акустическо­го контакта контролировали по амплитуде сигнала, отраженного от внутреннего по­крытия. При этом со стороны резинового покрытия толщиной 26 мм удавалось вы­являть также расслоения в углепластике.

С наружной стороны корпус контро­лировали только по цилиндрическим по­верхностям иммерсионными преобразова­телями с частотой 5 МГц. Контактную жидкость - дистиллированную воду - по­давали в зону контакта насосом. Проверка куполообразных частей затруднялась большими неровностями их поверхностей. Для повышения производительности од­новременно использовали несколько пре­образователей. Систему временной регу­лировки чувствительности настраивали на плоских контрольных образцах.

Установка обнаруживала дефекты (расслоения, дефекты соединения) разме­ром от 8 х 8 мм. Погрешность измерения толщин резинового покрытия в пределах 2 ... 45 мм составляла 0,5 мм, углепласти­ка толщиной 4,2 ... 18 мм-0,1 мм.

Вариант эхометода со спектральной обработкой информации использован для НК сопла реактивного двигателя одной из космических систем [365]. Сопло длиной 1,9 м имеет форму песочных часов и изго­товлено из двух слоев композиционных материалов. Наружный слой в 4 ... 5 раз тоньше внутреннего. Применение радиа­ционной компьютерной томографии и обычного ультразвукового эхометода не позволило решить задачу контроля соеди­нения слоев сопла. Компьютерный томо­граф обнаруживал только пустоты и де­фекты с большим раскрытием, ультразву­ковой эхометод не выявлял зоны плотного соприкосновения слоев при отсутствии адгезии.

Для решения задачи была разработа­на ультразвуковая система UltraSpec. В ней использовали контактный раздель­но-совмещенный преобразователь, возбу­ждающий в ОК непрерывные колебания качающейся частоты. Увеличением на­пряжения возбуждающего излучающий преобразователь генератора с ростом час­тоты добивались практически плоской амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) системы в бездефектных зонах ОК. Так как высокие частоты спектра сильнее затухают и рассеиваются неоднородно­стями материала, наличие пористости и иных дефектов приводит к уменьшению в принятом сигнале высокочастотных со­ставляющих. В результате АЧХ всей сис­темы тем сильнее отличается от плоской, чем больше в материале дефектов. На спектр выходного сигнала влияют также резонансы и антирезонансы по толщине стенки ОК.

Применяли частоты 0,5 ... 1,5 МГц. Дефекты регистрировали по изменению спектров принятых УЗ-колебаний. В зоне доброкачественного соединения наружно­го и внутреннего слоев ОК резонансная частота толщинных колебаний ОК состав­ляла около 80 кГц, в наружном слое, не соединенном с внутренним, - 400 кГц. Кроме спектров для доброкачественных и дефектных зон, приведены "спектры от спектров", также дающие наглядные пред­ставления об изменении характера инфор­мативных сигналов. Система UltraSpec выявляла все дефекты клеевого шва, включая зоны плотного прижатия слоев в отсутствии адгезии. Хотя количественно определить прочность соединения слоев не удалось, авторы считают такую оценку возможной. Система применяется также для контроля других объектов, в том чис­ле обнаружения коррозионных пораже­ний.

Реверберационно-сквозным (РСкв) методом в США контролируют изделия из ПКМ, клеевые соединения в многослой­ных конструкциях из ПКМ и металлов, изделия из древесины и ее производных, бетона и других материалов. РСкв методу посвящена обширная литература, приве­денная в работе [394]. Контроль регламен­тирован стандартами Американского об­щества испытаний материалов (ASTM). Стандарт Е1495-94 [357] содержит основ­ные сведения о методе и общие рекомен­дации по его использованию.

Благодаря многократному прохожде­нию УЗ-импульсов через ОК, возможно обнаружение не выявляемых традицион­ными методами мелких множественных дефектов, влияющих на эксплуатационные свойства ОК - пористости, микротрещин, начальных стадий усталостных разруше­ний и т. п. Поэтому данный стандарт реко­мендует проводить контроль ревербера­ционно-сквозным методом лишь после проверки ОК другими методами на нали­чие крупных дефектов.

При контроле этим методом приме­няют прямые узкополосные и широкопо­лосные преобразователи продольных волн. Узкополосные преобразователи бо­лее чувствительны, но присущая им зна­чительная длительность УЗ-импульсов затрудняет выделение прошедших через ОК сигналов. Поэтому для контроля ОК с небольшим затуханием УЗК (амплитуда прошедших импульсов достаточно велика) целесообразнее использовать широко­полосные преобразователи. Изделия из ПКМ контролируют преобразователями с центральными частотами импульсов 0,5 ... 5 МГц. Иногда широкополосные излучающие преобразователи УЗ-дефек - тоскопов применяют в паре с резонанс­ными приемными преобразователями аку­стико-эмиссионной аппаратуры.

Расстояние между осями преобразо­вателей определяется общим затуханием УЗ-импульсов в ОК и чувствительностью аппаратуры. Обычно оно составляет не­сколько сантиметров. Применяют все спо­собы ввода УЗ-колебаний в ОК: контакт­ный жидкостный, контактный сухой (че­рез прокладки из мягкого пластика), им­мерсионный, струйный и др. При контакт­ных способах необходимо обеспечить достаточную и стабильную силу прижатия преобразователей к ОК. Для контроля ОК с криволинейными поверхностями наибо­лее удобны преобразователи со струйным контактом и катящиеся преобразователи с сухим контактом.

Контроль ведут методом сканирова­ния. При проверке ОК из анизотропных материалов (например, ПКМ) снимают показания для двух или большего числа направлений. Местные изменения толщи­ны ОК меняют показания, поэтому долж­ны учитываться. При контроле принимают меры для уменьшения влияния опор ОК на коэффициент отражения УЗ-импульсов, например кладут ОК на ребристую опору, обеспечивающую минимальную площадь контакта.

Применяют как аналоговую, так и цифровую обработку информации. По­следнюю используют для спектрального анализа сигналов (быстрое преобразова­ние Фурье) и вычисления количественного критерия метода SWF для оценки резуль­татов контроля (см. разд. 2.3.8). Выбор вида критерия SWF определяется особен­ностями ОК и подлежащими оценке его параметрами. Стандарт Е 1498-94 содер­жит следующие рекомендации по приме­нению разновидностей критерия SWF.

Амплитудный критерий, определен­ный формулой (2.52) эффективен для об­наружения микротрещин в ПКМ после растягивающей нагрузки.

Счетный критерий с заданным поро­говым уровнем по формуле (2.53) исполь­зуют для выявления ударных разрушений в ОК из ПКМ и оценки прочности клеевых соединений. В последнем случае резуль­таты можно улучшить, исключив из спек­тра сигнала неинформативные состав­ляющие. После этого SWF вычисляют для оставшихся составляющих спектра.

Энергетические критерии SWF (формулы 2.54, 2.55) наиболее эффектив­ны для оценки начальных стадий разру­шения материала, в частности микротре­щин и усталостных повреждений в угле­пластиках.

Отклонения от оптимальной структу­ры материала ОК (пористость, микротре­щины, усталостные разрушения, неполная полимеризация связующего и т. п.) обычно увеличивают затухание УЗ-импульсов, что отмечается соответствующим уменьшени­ем критерия SWF. Однако иногда наблю­дается обратное явление. Так, при контро­ле ОК в виде металлической обшивки с внутренним слоем из ПКМ со стороны металла, нарушение соединения между элементами приводит к уменьшению зату­хания, а значит росту SWF.

Реверберационно-сквозной метод применяют также для оценки прочности изделий из ПКМ (см. разд. 7.5.4) и клее­вых соединений (см. разд. 7.5.7)

Стандарт Е 1736-95 регламентирует контроль сферических и цилиндрических сосудов давления, выполненных путем намотки на металлический каркас упроч­няющей оболочки из ПКМ. Такие сосуды предварительно контролируют другими методами (например, акустико-эмиссион­ным или иммерсионным эхометодом) с целью выявления крупных дефектов. Ре­верберационно-сквозной метод применя­ют для обнаружения микродефектов и оценки механических свойств материала.

Сосуды с наружным упрочняющим слоем из материала "Кевлар" контролиру­ют на управляемой компьютером автома­тизированной установке с механическим сканирующим устройством. Излучающий и приемный преобразователи располагают на подвижной каретке на расстоянии 2 ... 5 см от ОК. Каждый преобразователь име­ет с ОК акустический контакт через не­прерывную струю воды. Оси преобразова­телей перпендикулярны к поверхности ОК. Расстояние между осями достаточно для исключения прохождения сигналов между преобразователями через воду. Длина продольной волны в материале ОК должна быть не более толщины материа­ла. Рекомендуемая центральная частота импульсов для контроля ОК из полимеров и ПКМ - 2,25 МГц.

Контроль ведут по зонам при двух ориентациях преобразователей. Для сфе­рических сосудов - это направления па­раллельно экватору и меридиану, для ци­линдрических - по окружности и парал­лельно оси. Временной селектор отделяет полезные сигналы от помех. В установке учитывается разная толщина ПКМ в раз­личных зонах сосуда. Результаты контро­ля заносят в память компьютера и затем представляют в виде черно-белых с не­сколькими градациями или цветных изо­бражений, количественно характеризую­щих свойства слоя из ПКМ через крите­рий SWF.

Другие акустические методы НК

также применяются для контроля рас­сматриваемых изделий.

Велосиметрический метод (особенно с двусторонним доступом к ОК) также пригоден для контроля ОК из ПКМ. Ме­тод не требует применения контактных жидкостей. Как и при контроле УЗ - теневым методом, применяют приспособ­ления, обеспечивающие соосность излу­чающего и приемного преобразователей, расположенных по разные стороны ОК. При работе непрерывными колебаниями дефекты отмечаются по изменению фазы принятого сигнала, при работе в импульс­ном режиме - по запаздыванию прошед­шего через ОК импульса. Чувствитель­ность зависит от толщины ОК, уменьша­ясь с увеличением последней. При исполь­зовании велосиметрического метода с од­носторонним доступом к ОК для проверки всего сечения необходим последователь­ный контроль с двух сторон.

Импедансный метод используют для выявления расслоений в листах из ПКМ при небольших объемах производства. Применяют импульсные импедансные дефектоскопы с раздельно-совмещенными преобразователями. Листы проверяют с двух сторон, так как при одностороннем доступе возможно обнаружение расслое­ний на глубинах не более 60 ... 70 % от толщины листа. Метод пригоден для кон­троля листов толщиной от 2 .. 3 до 10 ... 12 мм. В более толстых листах дефекты на глубине свыше 5 ... 6 мм от поверхностей не выявляются.

Для НК узлов самолетов из ПКМ (например, истребителя Рафаль) фирма Dassault Aviation (Франция) применяет установку RTUIS, использующую акусти­ческий интерференционный (голографиче­ский) метод [422, с. 318]. ОК устанавли­вают вертикально в иммерсионной ванне. От излучающего пьезоэлемента диамет­ром 100 мм на ОК направляют плоско­параллельный УЗ-пучок. Проходя через ОК и конденсор, этот пучок, отражается от установленного под углом 45° зеркала и падает на горизонтальную поверхность жидкости. Одновременно от другого пье­зоэлемента (аналогичного первому) на ту же поверхность посылают опорный УЗ - пучок. Смешиваясь, эти пучки создают на поверхности жидкости сложную интерфе­ренционную картину, которую преобра­зуют в видимое телевизионное изображе­ние оптической лазерной системой.

Используют УЗ-импульсы длитель­ностью 100 мкс с центральными частота­ми 3 ... 5 МГц. Вспышки лазера оптиче­ской приемной системы происходят 50 ... 60 раз в секунду. Производительность ус­тановки RTUIS - 10 ... 30 м2/мин, мини­мальная площадь выявляемого дефекта 0,025 см2. Хорошая чувствительность и разрешающая способность сохраняются при контроле изделий из ПКМ толщиной до 30 мм. Допустимое отклонение падения УЗ-пучка на поверхность ОК составляет ± 7°, что позволяет контролировать изде­лия сложной формы.

В той же работе сообщается о приме­нении преобразователей с воздушной свя­зью и реверберационно-сквозного метода. Последний используют в основном для контроля ОК повышенных толщин и сложной формы.

Термоакустический метод контроля оказался наиболее эффективным при кон­троле неметаллических материалов, так как они обладают меньшей теплопровод­ностью и в них больше величина упругого гистерезиса. В [424, с. 250] применение метода для дефектоскопии армированных пластиков, керамики, узлов крепления стрингеров к обшивке. УЗ-колебания воз­буждали в ОК контактным пьезопреобра­зователем, их мощность изменяли от 200 до 2000 Вт, но в ОК попадало только 10 ... 20 % этой энергии. В отличие от варианта, рассмотренного в разд. 2.3.1, повышение температуры ОК фиксировали не термо - визором, а лазерным интерферометром, регистрирующим тепловое расширение на поверхности. Интерферометрическая кар­тина имела вид пятен, поэтому вариант метода предложено назвать ESPI - Electronic-Speckle-Pattem-Interferometry. Показано, что по мере увеличения време­ни воздействия УЗ от 0 до 13 с область теплового расширения увеличивается.

Для контроля ПКМ и керамики пред­ложен метод нелинейной трансформации упругих колебаний на дефектах [429, докл. 185]. В дефектной зоне упругий гис­терезис больше, в результате вводимые колебания искажаются и появляются выс­шие гармоники. Искажение колебаний происходит также в результате трения поверхностей дефекта, его схлопывания. Принимают колебания путем сканирова­ния поверхности пьезопреобразователем с воздушным акустическим контактом. Возможен также вариант с использовани­ем виброметра. Приведен пример, когда при возбуждении колебаний частотой 225 кГц дефектная область фиксировалась на второй гармонике - 450 кГц. Метод вы­годно отличается тем, что позволяет вы­бирать только опасные дефекты, влияю­щие на эффект упругого гистерезиса.

Комплексное применение различных методов часто используют для НК многих объектов. Обычно это сочетание метода прохождения с эхометодом, используемое, например, в некоторых установках для автоматизированного контроля деталей и узлов из ПКМ, а также крупногабаритных многослойных конструкций летательных аппаратов.

Один из примеров комплексного применения различных методов НК - об­наружение ударных разрушений ПКМ. Такие разрушения могут возникать как при изготовлении, так и при эксплуатации изделий. Их причинами могут быть паде­ние инструментов, град, столкновения в полете с птицами и т. п. Удары с малой энергией вызывают опасные расслоения, которые часто не обнаруживаются визу­ально. Увеличение энергии ударов до еди­ниц джоулей меняет вид поверхности ОК, приводя к появлению видимых вмятин, возникновению трещин и разрыву арми­рующих волокон.

Ударные разрушения ПКМ выявляют визуальными, акустическими, радиацион­ными и тепловыми методами. Сравни­тельные характеристики этих методов изучали на образцах в виде листов из уг­лепластика с числом слов 8, 10 и 16, а также на реальных узлах самолетов - ста­билизаторе, двери и др. Дефекты создава­ли ударами с энергиями 3 ... 7 Дж [425, с. 485/697]. Результаты контроля всеми методами представляли в виде изображе­ния ОК в плане (С-скан). Из акустических методов опробовали эхометод, метод про­хождения и акустический импедансный метод. Эхометод использовали в иммер­сионном варианте, критерием дефекта служило ослабление донного сигнала. При контроле методом прохождения применя­ли струйный контакт, дефекты регистри­ровали по уменьшению амплитуды сквоз­ного сигнала. Контроль импедансным ме­тодом проводили прибором MIA 3000 английской фирмы Inspection Instruments, использующим непрерывные изгибные колебания и совмещенный преобразова­тель.

Радиационный метод оказался мало­пригодным для обнаружения расслоений, слабо влияющих на поглощение излуче­ния. Результаты контроля можно улуч­шить применением заполняющих пустоты поглощающих излучение жидкостей (на­пример, иодида цинка), которые увеличи­вают контраст изображений и облегчают обнаружение ударных разрушений. Одна­ко это возможно только если повреждение материала открывает доступ контрастной жидкости в полость дефекта.

УЗ-эхометод и метод прохождения обладают наилучшими возможностями выявления ударных разрушений. Импе­дансный метод имеет ограничение по глу­бине залегания дефектов, поэтому при одностороннем доступе им обнаруживают только близкие к поверхности дефекты. Дефекты, расположенные вблизи проти­воположной поверхности, выявляют при контроле с обратной стороны ОК. Пре­имущество импедансного метода перед рассмотренными ультразвуковыми - от­сутствие необходимости применения кон­тактной жидкости,

Особенности контроля изделий сложной формы и переменной толщи­ны. Одна из проблем, связанных с созда­нием установок для автоматического кон­троля таких изделий эхометодом и мето­дом прохождения, - обеспечение необхо­димого положения преобразователя (пре­образователей) относительно ОК. Скани­рующее устройство должно в каждой точ­ке устанавливать преобразователи нор­мально или (например, при контроле по­перечными волнами) под определенным углом к поверхности ОК и на заданном расстоянии от нее. Это особенно важно при контроле эхометодом на высоких час­тотах.

В общем случае установка преобра­зователя в любое положение реализуется изменением трех его декартовых коорди­нат (х, у, z) и использованием двух шарни­ров. Обычно основной задачей является ориентирование оси преобразователя нор­мально к поверхности ОК. Разработаны разные способы адаптации сканирующей системы к форме ОК, в том числе исполь­зующие самообучение с последующим составлением математического описания и разработкой компьютерной программы [425, с. 483/216]. Точность позициониро­вания, например, при контроле ОК из ПКМ методом прохождения на частоте 5 МГц должна быть не хуже ± 0,2 мм и ± 0,5°.

Кроме автоматического позициони­рования преобразователей, система долж­на регулировать усиление, чтобы ском­пенсировать изменение затухания в от­дельных зонах ОК (например, при увели­чении его толщины). При контроле эхоме­тодом многослойных конструкций, слои которых ориентированы не параллельно донной поверхности, оптимальная выяв - ляемость расслоений требует нормального падения УЗ-пучка на границы слоев. Од­нако при этом возможно пропадание дон­ного сигнала. Поэтому принимают меры для исключения этого явления.

Установки для автоматизированного контроля используют в основном для про­верки крупногабаритных серийных узлов из ПКМ и многослойных конструкций, в которых применяют струйный (реже им­мерсионный) способ контакта. Размеры таких установок часто измеряются многи­ми метрами. Естественно, они сложны и дороги. Однако эти установки обладают высокой производительностью и исклю­чают присущую ручному контролю субъ­ективность оценки результатов, Поэтому в конечном итоге их применение повышает качество ответственных изделий и снижа­ет производственные затраты.