Неразрушающие УЗ методы измерения толщины часто очень успешно применяются для контроля стекловолокна и других прогрессивных композиционных материалов. УЗ приборы могут быстро и без разрушения измерить суммарную толщину стенки многих изделий из стекловолокна. Для технологического контроля качества или контроля качества в процессе эксплуатации небольшие портативные приборы очень удобны тем, что обеспечивают цифровые измерения толщины посредством ввода УЗ колебаний в материал с одной его стороны. То, что контроль толщины стенки может быть проведен при отсутствии доступа к другой стороне изделия, является большим преимуществом УЗ методов контроля. Таким образом, контроль толщины стенки на соответствие техническим требованиям таких изделий из стекловолокна, как автомобильные и аэрокосмические комплектующие, судовые и лодочные корпуса, резервуары-хранилища, трубы может быть выполнен по большой площади без необходимости разрезания изделия или сверления в нем отверстий.
Как стекловолокно, так и прогрессивные композиционные материалы являются материалами с неравномерным содержанием собственно волокна. Волокнистая структура часто является причиной отражения, рассеивания и поглощения УЗ импульсов высокой частоты. На практике, так как плотность стекловолоконной структуры изменяется в зависимости от содержания в ней композиции стекло-полимер, УЗ толщиномер должен быть откалиброван под каждый конкретный контролируемый материал. Другими факторами, которые могут воздействовать на результаты измерения толщины, являются непараллельность граней, слои с недостаточным содержанием полимера, области с нарушением монолитности, а также инородные включения. В связи с большим многообразием стекловолоконных и композиционных материалов, для выбора соответствующих прибора и ПЭП мы рекомендует проводить предварительные исследования на образцах конкретных контролируемых изделий.
Аэрокосмические композиционные материалы
В аэрокосмической промышленности из стекловолокна и композиционных материалов производится много различных конструкционных элементов, которые нуждаются в точном контроле толщины стенки. К ним относятся секции крыльев и обтекатели. Композиционные материалы часто прочнее и легче обычных традиционных материалов. Мгновенные неразрушающие измерения толщины стенки могут быть выполнены на таких элементах, как крылья, фюзеляж, каналы воздухозаборников, панели и лопасти вентилятора. Композиционные материалы обычно изготавливаются на основе комбинации графитовых или углеродных волокон с эпоксидной смолой, полиамидом или полиамидным полимером. Для обеспечения необходимой толщины стенки ее измерение УЗ прибором может проводиться либо в процессе изготовления, либо после полимеризации изделия из композиционного материала.
ПРИМЕЧАНИЕ: природа композиционных материалов такова, что их структура обладает анизотропией свойств, приводящей к изменению скорости звука в зависимости от направления распространения. При контроле любого специфического композиционного материала необходимо быть очень осторожным в расчете на то, что скорость звука в материале достаточно постоянна и можно гарантировать необходимую точность измерений.
Оборудование:
Как правило, толщина большинства изделий из композиционных материалов, используемых в аэрокосмической промышленности, находится в диапазоне от 3 до 20 мм и может быть измерена портативными толщиномерами с использованием контактного ПЭП M106. Современные прогрессивные композиционные материалы, которые обладают высоким коэффициентом затухания УЗ или имеют толщину, превышающую 20 мм часто могут быть проконтролированы толщиномером 27MG с ПЭП М2008 (при условии, что кривизна поверхности в контролируемом месте обеспечит доступ контактной части ПЭП М2008). Измерение толщины стенки изделий из композиционных материалов, имеющих значение толщины менее 3 мм, может потребовать применения стандартной версии толщиномеров серии 38 с контактными ПЭП М109 или М112.
Судовые и лодочные корпуса из стекловолокна
Пластик, армированный стекловолокном, широко используется в судовой промышленности. Производители плавсредств и морские инспекторы нуждаются в точных измерениях толщины стенки корпусов судов и лодок. Традиционно, если не было доступного места, чтобы измерить толщину стенки корпуса обычным микрометром, приходилось в корпусе сверлить отверстие. Olympus (Panametrics) был первым, кто разработал толщиномер и ПЭП (модель 5227 и М2008 соответственно), которые специально предназначены для цифрового измерения толщины при одностороннем доступе к стекловолоконному корпусу. УЗ толщинометрия особенно полезна в применении к материалам, многослойно армированным стекловолокном. Изменения толщины слоев в изделии делает необходимым периодические измерения толщины. Иногда корпуса лодок представляют собой внутренний сердечник из пробковой древесины, пробки или пенопласта, покрытый многослойной стекловолоконной оболочкой. Материал сердечника делает невозможным измерение суммарной толщины корпуса, но с помощью УЗ приборов очень эффективно могут быть измерены стекловолоконные слои.
Оборудование:
УЗ толщиномер Olympus (Panametrics) модели 27MG является портативным прибором, предназначенным для цифровых измерений толщины стенки стекловолоконных изделий. В зависимости от типа и свойств стекловолокна его диапазон измерений составляет от 3 мм до 75 мм. Толщиномер используется в комплекте с ПЭП M2008, который позволяет увеличить глубину проникновения УЗ колебаний в толстостенных или сильно поглощающих стекловолоконных изделиях. Переносные толщиномеры часто могут использоваться для контроля судовых корпусов с толщиной стенки менее 12,5 мм, особенно, если материал корпуса обладает хорошим качеством с точки зрения применения УЗ методов.
Листовая сталь, трубы, резервуары-хранилища
УЗ толщиномеры могут быть использованы в разнообразных сферах применения стекловолокна. Стекловолоконные резервуары-хранилища и трубы, например, должны подвергаться периодическому контролю толщины стенки, чтобы быть уверенным, что стенке не нанесены повреждения в результате воздействия эрозии или химических веществ, вызывающих коррозию и расслоение. К другим областям применения УЗ толщинометрии относятся контроль электронных печатных плат, рулонных слоев на каркасе и элементов спортивного оборудования. УЗ толщиномеры могут использоваться по различным типам стекловолокна: тканевое стекловолокно, армированное стекловолокно, ровинг (жгут), стекловолокно со змеевидным армированием или их комбинации.
Оборудование:
Выбор толщиномера и ПЭП главным образом зависит от требуемого диапазона измерения толщины и свойств композиционного материала. Прибор модели 27MG охватывает самый широкий диапазон измеряемых толщин, от 3 до 75 мм. Используя уникальный по разработке ПЭП М2008 и прогрессивную электронную обработку сигналов, толщиномер 27MG способен обеспечить измерения толщины самых сложных стекловолоконных изделий. Переносные толщиномеры обладают преимуществом в смысле мобильности и оперативности проведения измерений. При использовании контактного ПЭП M106 максимально измеряемая толщина составляет приблизительно 18 мм, в то же время применение ПЭП M101 или M103 может поднять этот максимум. Эти модели толщиномеров могут обеспечить измерение стекловолоконных изделий толщиной порядка 1,5 мм и могут быть снабжены маленькими ПЭП для измерений по изогнутым поверхностям.
