Σύνθετα Υλικά: Χαρακτηρισμός και Ιδιότητες Εργαστηριακή Άσκηση 6: Ποιοτικός Έλεγχος Σύνθετων Υλικών Διδάσκοντες: Α. Παϊπέτης, Αν. Καθηγητής, Δρ. Μηχ/γος Μηχανικός Εργαστηριακή Υποστήριξη: Τ. Μπέκας, Υποψήφιος Διδάκτορας Κ. Τσίρκα, Υποψήφια Διδάκτορας 1
Σκοπός Η επαφή με τις μεθόδους ποιοτικού ελέγχου συνθέτων υλικών Συνήθεις τύποι ατελειών στα σύνθετα υλικά: ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ Αστοχία ινών Αστοχία μήτρας Αστοχία διεπιφάνειας Διαστρωματική αποκόλληση Συνδυασμός των παραπάνω ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ Κακή διαβροχή των ινών με ρητίνη Κακός πολυμερισμός της ρητίνης Κενά Διαστρωματικές αποκολλήσεις Ελεύθερες άκρες ινών Ατέλειες της διάταξης των ινών ενίσχυσης Ατέλειες της γεωμετρίας (π.χ. γεωμετρικές ανωμαλίες, κύρτωση επιφάνειας κ.α.) Τσαλακωμένες ίνες ή πακέτα ινών Τοπικά υπερβολική συσσώρευση ρητίνης 2
Μη Καταστροφικοί Έλεγχοι 1. Ακουστική εκπομπή (Acoustic emission) 2. Ακουστό-υπέρηχοι (Acousto-ultrasonic) 3. Διεισδυτικά υγρά (Liquid penetrant) 4. Δινορεύματα (Eddy current) 5. Θερμογραφία (Thermography) 6. Μαγνητικά σωματίδια (Magnetic particle) 7. Ολογραφία (Holography) 8. Οπτικός έλεγχος (Visual inspection) 9. Ραδιογραφία με ακτίνες X ή Γ (X/Γ-Ray radiography) 10.Υπέρηχοι (Ultrasonics, C/L-scan) 11. Ηλεκτρικές μέθοδοι 12. Shearography 13. Μικροσκοπία 3
Υπέρηχοι C L E(1 v) E CS (1 v)(1 2 v) 2 (1 v) G 4
Μη καταστροφικός έλεγχος με υπερήχους μελέτη της μεταβολής της διάδοσης των κυμάτων στο υπό έλεγχο αντικείμενο με τη μεταβολή των ιδιοτήτων του Οι υπέρηχοι συνήθως δημιουργούνται από ηλεκτρική διέγερση πιεζοκρυστάλλων και εξετάζεται η διάδοσή τους και η αντανάκλασή τους στο υπό εξέταση αντικείμενο Οι πληροφορίες συλλέγονται με την αντίστροφη διαδικασία, δηλαδή μετατρέποντας το ηχητικό κύμα σε ηλεκτρικό παλμό τον οποίο επεξεργαζόμαστε Διαταραχές στη διάδοση και στην αντανάκλαση των κυμάτων μπορούν να προκληθούν με τους εξής τρόπους: Διαταραχές λόγω ύπαρξης διεπιφανειών, όπως τα σύνορα σε πεπερασμένων διαστάσεων αντικείμενα, ρωγμές, ξένα σώματα, πολύστρωτα υλικά κτλ Λόγω απορρόφησης ενέργειας από το ίδιο το υλικό (εσωτερική τριβή) 5
Μη καταστροφικός έλεγχος με υπερήχους Δυο γενικές μέθοδοι Through transmission (shadow method) διαφορετικός πομπός (transmitter) και διαφορετικός δέκτης (receiver) Echo method και Double through transmission. ένας πομπό-δέκτης (pulse-echo) Μελετούμενες Παράμετροι Ένταση (πλάτος) παλμού Χρονική στιγμή έναρξης παλμού Αριθμός κύκλων εναλλαγών Απότομη μεταβολή έντασης μεταξύ δυο κύκλων 6
Σχηματική αναπαράσταση ανακλάσεων σε δοκίμιο Η ταχύτητα του κύματος μπορεί να υπολογισθεί από το χρόνο Δt μεταξύ δύο ανακλάσεων και το πάχος του υλικού d c 2d t 7
Μικροσκοπία Οπτική μικροσκοπία γυάλισμα της επιφάνειας του υπό εξέταση δοκιμίου σε ειδική συσκευή λείανσης έλεγχος κατά διαστήματα Εναλλακτικά, η μέθοδος δύναται να χρησιμοποιηθεί καταστρεπτικά, αποκόπτοντας ένα τμήμα του δοκιμίου, το οποίο ύστερα από κατάλληλη προετοιμασία, όπως εγκιβωτισμός, λείανση και γυάλισμα εξετάζεται οπτικά με το μικροσκόπιο 8
Υπερηχητική επιθεώρηση (C-scan) 9
Experimental Off-line Υπερηχητική επιθεώρηση (C-scan) 12 mm Identification of simulated damage defect spacing 15mm 3 rd ply 80 mm 75 225 375 525 75 225 375 525 75 150 225 300 375 10
Οπτική μικροσκοπία 11